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EP2445308A1 - Procédé de contrôle de signaux de commande périodiques, notamment pour une table de cuisson à induction - Google Patents

Procédé de contrôle de signaux de commande périodiques, notamment pour une table de cuisson à induction Download PDF

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Publication number
EP2445308A1
EP2445308A1 EP11185828A EP11185828A EP2445308A1 EP 2445308 A1 EP2445308 A1 EP 2445308A1 EP 11185828 A EP11185828 A EP 11185828A EP 11185828 A EP11185828 A EP 11185828A EP 2445308 A1 EP2445308 A1 EP 2445308A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
periodic
control signals
control
timing signal
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11185828A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Etienne Alirol
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FagorBrandt SAS
Original Assignee
FagorBrandt SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FagorBrandt SAS filed Critical FagorBrandt SAS
Publication of EP2445308A1 publication Critical patent/EP2445308A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling periodic control signals implemented for the control in operation of inductors of an induction hob.
  • the present invention applies to the field of induction cooking, and more specifically to a hob comprising several heating elements formed by inductors.
  • induction hob comprising a large number of inductors distributed under a cooking plane in a two-dimensional grid.
  • Such a hob is particularly described in the document FR 2 863 039 and allows the heating of one or more containers placed on the hob without a predefined zone for the cooking hobs.
  • the inductors are fed respectively by control blocks, themselves controlled respectively by periodic control signals.
  • These periodic control signals are particularly adapted to control electronic power switches associated with each inductor. By varying the frequency of these periodic control signals and / or alternating the periods of activity and the rest periods of the electronic power switches, the power delivered by each inductor to a container can be set to a set value.
  • a control unit is used to control the periodic control signals addressed respectively to the control units of inductors of the hob, in particular to adjust the power delivered to the containers.
  • this control unit performs certain synchronized operations taking into account the periodic signal from the AC voltage signal of the electrical supply network of the hob.
  • the sinusoidal AC voltage signal of the supply network Ss and a periodic timing signal Sc are illustrated on the time axis.
  • this periodic timing signal Sc is a 0/1 "square" signal, each edge of which corresponds to a 0 volt change in the AC voltage signal Ss.
  • control unit of the periodic control signals is adapted to make modifications to these periodic control signals S1, S2.
  • the periodic control signals can in particular be stopped or started at a predetermined time of the periodic timing signal Sc.
  • control unit controls the periodic control signals S1, S2 independently, by looping on the various periodic control signals to be controlled.
  • the periodic control signals S1, S2 are started, stopped, modified or maintained without modification, without taking into account the operations performed on the other periodic control signals.
  • a first periodic control signal S1 is stopped at the beginning of a second period T2 and then started at the beginning of a third period T3 while a second periodic control signal S2 is kept permanently active on the different periods T1 , T2, T3 successive periodic timing signal Sc.
  • this type of control of the prior art has the disadvantage of introducing a variable phase difference between the periodic control, from one period to another of the periodic timing signal Sc.
  • This variable phase difference symbolized by the interval ⁇ separating the respective rising edges of two periodic control signals S1, S2, is visible for example in FIG. figure 1 between the first period T1 and the third period T3 of the periodic timing signal.
  • This variation of the relative phase shift d also corresponds to a modification of the phase between the periodic control signals S1, S2 over each period of the periodic timing signal Sc.
  • the power consumed by each inductor is different at each period of the periodic timing signal Sc.
  • This cooking device comprises a synchronization unit provided for synchronizing together at least two cooking hobs.
  • the object of the present invention is to propose a method for controlling periodic control signals making it possible to obtain a better stability in the power delivered by inductors of a hob.
  • the present invention relates, in a first aspect, to a method for controlling periodic control signals addressed respectively to control units of inductors of a hob.
  • this control method comprises a synchronization step periodically implemented at a predetermined time of a predefined periodic timing signal, the periodic control signals being stopped and / or started during the synchronization step, and the periodic control signals having a different frequency.
  • phase of the periodic control signals is controlled so that the phase difference between the periodic control signals is identical from one period to another of the predefined periodic timing signal.
  • the periodic control signals can thus be controlled independently and have a different frequency, the synchronization step for controlling the phase difference between the different periodic control signals.
  • This mastering of the phase of all the periodic control signals makes it possible to ensure a stability of the power consumed by each inductor whose operation is controlled from these periodic control signals.
  • the periodic control signals are reset during each synchronization step.
  • the periodic control signal when one of the periodic control signals is activated during a given period of the predefined periodic timing signal, the periodic control signal is stopped and restarted during the synchronization step implemented at said predetermined instant of a next period succeeding the given period of the predefined periodic timing signal.
  • the periodic control signals execute a complete cycle on each period of the predefined periodic timing signal.
  • the predefined periodic timing signal corresponds to the AC voltage signal of the electrical supply network of the hob.
  • the present invention also relates, according to a second aspect, to an induction hob comprising a plurality of inductors distributed under a cooking plane in a two-dimensional grid, the inductors being fed respectively by control blocks controlled respectively by periodic control signals.
  • This induction hob includes a control unit adapted to implement the control method described above.
  • the periodic control signals are adapted to control power switches integrated in the control units of the inductors.
  • This hob has characteristics and advantages similar to those described above in relation to the control method according to the invention.
  • This hob includes several inductors I1, I2, ... In placed under a hob, to allow induction heating in a conventional manner of a container placed on the hob.
  • inductors 11, I2, ... In are arranged under the cooking plane, and distributed in a two-dimensional grid to cover a large area of the hob.
  • a typical number of inductors can thus be between 30 and 40.
  • the inductors 11, 12, ... ln are generally of low power and distributed for example in a matrix arrangement or in lines arranged staggered with respect to each other.
  • hob also called matrix induction hob
  • the invention is not limited to this type of hob, also called matrix induction hob, and can be applied to hobs having predetermined foci, each hearth being itself constituted one or more adjacent inductors.
  • Each inductor 11, 12, ... In is fed respectively by control blocks B1, B2, ... Bn.
  • control blocks B1, B2,... Bn do not need to be described in detail here and are conventionally constituted by electronic power switches, for example switches of the IGBT type (acronym for the English term). Saxon Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • control blocks associated with the inductors may be a half-bridge structure or a quasi-resonant architecture.
  • control blocks B1, B2,... Bn are respectively controlled by periodic control signals S1, S2,... Sn.
  • Each inductor 11, 12, ... In can thus be controlled independently of the others thanks to the control blocks B1, B2 ... Bn.
  • the periodic control signals S1, S2,... Sn are signals which can be adjusted in frequency or in pulse width (PWM signals, acronym for the English term Pulse With Modulation or PWM signals, acronym in French of term Pulse Width Modulation), in order to modify the current flowing in the inductors 11, 12, ... In and thus vary the power delivered by these inductors 11, 12, ... In to the containers covering them.
  • PWM signals acronym for the English term Pulse With Modulation
  • PWM signals acronym in French of term Pulse Width Modulation
  • the hob 10 also comprises a control unit C making it possible to manage, in particular, the start, stop, and frequency of the periodic control signals S1, S2, ... Sn.
  • a predefined periodic timing signal Sc is inputted to this control unit C.
  • the periodic timing signal Sc corresponds, in terms of periodicity, to the AC voltage signal Ss of the electrical supply network 12 of the hob 10.
  • the hob 10 comprises a synchronization circuit H adapted to generate a periodic square signal 0/1 from the sinusoidal AC voltage signal Ss of the power supply network 12.
  • control unit C can operate using this predefined periodic timing signal Sc, which consists of a periodic square signal that can take two binary values 1 or 0.
  • This method of controlling the periodic control signals S1, S2,... Sn is adapted to control in particular the starting, stopping, or modification of the periodic control signals S1, S2,... Sn.
  • the frequency of the periodic control signals S1, S2,... Sn is between 10 kHz and 100 kHz and is adapted to control the operation of electronic power switches of the IGBT type.
  • the predefined periodic timing signal Sc may have a frequency of between 20 and 100 Hz.
  • It can typically be equal to 50 Hz or 60 Hz, corresponding to the frequency of the sinusoidal signal Ss of AC voltage of a current power supply network.
  • the periodic control signals S1, S2, S3, S4, S5 have a period about 400 to 1600 times shorter than the period of the periodic timing signal Sc.
  • This control method further comprises a synchronization step periodically implemented at a predetermined time of the periodic timing signal Sc.
  • this predetermined instant t1, t2, t3, t4 occurs periodically, at each period T1, T2, T3, T4 of the periodic timing signal Sc.
  • this predetermined instant t1, t2, t3, t4 corresponds to the passage through 0 in the increasing direction of this sinusoidal signal Ss, which also corresponds to a rising edge, that is to say from the value 0 to the value 1, of the periodic clock signal Sc of square form.
  • the predetermined instant t1, t2, t3, t4 could correspond to the passage by 0 in the decreasing direction of the sinusoidal signal Ss of alternating voltage, corresponding then to a falling edge, that is, that is, from the value 1 to the value 0, of the periodic clocking signal Sc of square form.
  • the second periodic control signal S2 is not active during the first two periods T1, T2 of the periodic timing signal Sc.
  • this second periodic control signal S2 is carried out during the synchronization step, at the predetermined time t3, corresponding to the beginning of the third period T3 of the periodic timing signal Sc .
  • this start ensures the execution of a complete cycle of this second periodic control signal S2 on this third period T3.
  • the activation of an additional inductor may be due either to the operation of an additional cooking zone, or during the power control of a cooking hearth already in operation, which causes periodic stops of operation of one or more inductors associated with this cooking hearth.
  • the activation of an additional inductor may also be due to the displacement of a container on the cooktop, thus displacing the cooking chamber during operation and thus modifying the activated inductors.
  • a periodic control signal such as, for example, the first periodic control signal S1
  • this first periodic control signal S1 is stopped and restarted during the synchronization step implemented at the predetermined time t3 of the next period T3, succeeding the second period T2 of the periodic timing signal Sc.
  • each synchronization step implemented at each predetermined time t2, t3, t4 when a signal is maintained in operation on the different periods T1, T2, T3, T4 of the periodic timing signal Sc.
  • the periodic control signals S1, S2, S3 are thus reset at each predetermined instant t2, t3, t4 of each period T2, T3, T4 of the periodic timing signal Sc.
  • this brief delay can have a duration of approximately 100 ⁇ s.
  • the duration of this brief delay depends in particular on the speed of the control unit C as well as the number of inductors 11, 12 ... In which are controlled.
  • each periodic control signal S1, S2, S3 is repeated identically on each period T1, T2, T3, T4 of the periodic timing signal Sc.
  • the periodic control signals S2, S3 as illustrated in the example of the figure 4 are stopped at the predetermined time t4, corresponding to the beginning of the fourth period T4 of the periodic timing signal Sc, during the synchronization step implemented at this time t4.
  • the periodic control signals S1, S2, S3 also have the particularity of having an identical frequency.
  • the periodic control signals S1, S2, S3 are synchronous at all times during the control of the corresponding inductors 11, 12, 13 of the hob 10.
  • the periodic control signals S4, S5 are reset, that is to say are stopped and restarted at each predetermined time t2, t3, t4 of each period T2, T3, T4 of the periodic timing signal Sc.
  • the value of the phase shift d changes during the same period T1, T2, T3, T4 of the periodic timing signal Sc.
  • phase shift d between the periodic control signals S4, S5, taken at the same predetermined time of each period T1, T2, T3, T4 of the periodic timing signal Sc, remains constant from one period to the other of the signal periodic timing Sc.
  • phase of the periodic control signals S4, S5 is controlled throughout the control of the corresponding inductors 14, 15.
  • each periodic control signal S4, S5 is thus repeated identically from one period to another of the periodic timing signal Sc.
  • phase maintenance of the synchronous signals or of an identical phase shift at a given instant of each period of the periodic timing signal Sc) makes it possible to ensure the stability of the power consumed by the inductors 11, 12, ... In, by limiting the impact of the coupling between inductors on the fluctuations of the power consumed by each inductor.
  • This control method thus makes it possible to have a better management of the power delivered to each container and thus a better overall control of the delivered power which must be enslaved to a desired power demanded by the user.
  • the predefined periodic timing signal Sc may be arbitrary and not deduced from the sinusoidal signal Ss of alternating voltage of the power supply network 12.

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Abstract

Un procédé de contrôle de signaux de commande périodiques (S1, S2, S3) adressés respectivement à des blocs de commande des inducteurs d'une table de cuisson comprend une étape de synchronisation mise en oeuvre périodiquement à un instant prédéterminé (t1, t2, t3, t4) d'un signal périodique de cadencement prédéfini (Sc), les signaux de commande périodiques (S1, S2, S3) étant arrêtés et/ou démarrés lors de l'étape de synchronisation. Utilisation notamment dans une table de cuisson à induction.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de contrôle de signaux de commande périodiques mis en oeuvre pour la commande en fonctionnement des inducteurs d'une table de cuisson à induction.
  • Elle concerne également une table de cuisson à induction adaptée à mettre en oeuvre le procédé de contrôle.
  • De manière générale, la présente invention s'applique au domaine de la cuisson par induction, et plus spécifiquement à une table de cuisson comprenant plusieurs éléments chauffants formés par des inducteurs.
  • Elle trouve en particulier son application, mais de manière non limitative, dans une table de cuisson à induction comprenant un grand nombre d'inducteurs répartis sous un plan de cuisson selon une trame bidimensionnelle.
  • Une telle table de cuisson est notamment décrite dans le document FR 2 863 039 et permet le chauffage d'un ou plusieurs récipients posés sur le plan de cuisson sans zone prédéfinie pour les foyers de cuisson.
  • Afin d'assurer l'alimentation indépendante de chaque inducteur dans une telle table de cuisson, les inducteurs sont alimentés respectivement par des blocs de commande, eux-mêmes commandés respectivement par des signaux de commande périodiques.
  • Ces signaux de commande périodiques sont notamment adaptés à piloter des interrupteurs électroniques de puissance associés à chaque inducteur. En variant la fréquence de ces signaux de commande périodiques et/ou en alternant les périodes d'activité et les périodes de repos des interrupteurs électroniques de puissance, la puissance délivrée par chaque inducteur à un récipient peut être réglée à une valeur de consigne.
  • Dans les tables de cuisson traditionnelles, une unité de contrôle permet de contrôler les signaux de commande périodiques adressés respectivement aux blocs de commande des inducteurs de la table de cuisson, notamment pour régler la puissance délivrée aux récipients.
  • En particulier, cette unité de contrôle effectue certaines opérations synchronisées en tenant compte du signal périodique provenant du signal de tension alternative du réseau d'alimentation électrique de la table de cuisson.
  • En se référant à la figure 1, on a illustré sur l'axe des temps le signal sinusoïdal de tension alternative du réseau d'alimentation Ss ainsi qu'un signal périodique de cadencement Sc.
  • Ici, ce signal périodique de cadencement Sc est un signal "carré" 0/1 dont chaque front correspond à un passage par 0 volt du signal de tension alternative Ss.
  • Dans l'état de la technique, l'unité de contrôle des signaux de commande périodiques est adaptée à effectuer des modifications sur ces signaux de commande périodiques S1, S2.
  • Comme illustré à la figure 1, les signaux de commande périodiques peuvent en particulier être arrêtés ou démarrés à un instant prédéterminé du signal périodique de cadencement Sc.
  • Pour cela, l'unité de contrôle commande les signaux de commande périodiques S1, S2 de manière indépendante, en effectuant une boucle sur les différents signaux de commande périodiques à contrôler.
  • Ainsi, les signaux de commande périodiques S1, S2 sont démarrés, arrêtés, modifiés ou maintenus sans modification, sans tenir compte des opérations effectuées sur les autres signaux de commande périodiques.
  • Ainsi, dans l'exemple illustré à la figure 1, un premier signal de commande périodique S1 est arrêté en début d'une seconde période T2 puis démarré en début d'une troisième période T3 alors qu'un deuxième signal de commande périodique S2 est maintenu en activité de manière permanente sur les différentes périodes T1, T2, T3 successives du signal périodique de cadencement Sc.
  • Toutefois, ce type de contrôle de l'art antérieur présente l'inconvénient d'introduire une différence de phase variable entre les signaux de commande périodiques, d'une période à l'autre du signal périodique de cadencement Sc.
  • Cette différence de phase variable, symbolisée par l'intervalle Δ séparant les fronts montants respectifs de deux signaux de commande périodiques S1, S2, est visible par exemple à la figure 1 entre la première période T1 et la troisième période T3 du signal périodique de cadencement.
  • Or cette variation dans le déphasage des signaux de commande périodiques destinés à commander le fonctionnement d'inducteurs situés à proximité les uns des autres dans une table de cuisson induit une différence du résultat de couplage entre ces inducteurs, conduisant à des puissances consommées différentes sur chaque période T1, T2, T3 du signal périodique de cadencement Sc.
  • De même, comme illustré à la figure 2, lorsque les paramètres des signaux de commande périodiques S1, S2 restent identiques d'une première période T1 d'un signal périodique de cadencement Sc à une deuxième période T2 du signal périodique de cadencement Sc, et lorsque ces signaux de commande périodiques S1, S2 présentent une différence dans leurs paramètres de fonctionnement, et par exemple dans leur fréquence, il existe un déphasage relatif d entre ces signaux de commande périodiques S1, S2, non constant d'une période à l'autre du signal périodique de cadencement Sc.
  • Cette variation du déphasage relatif d correspond là aussi à une modification de la phase entre les signaux de commande périodiques S1, S2 sur chaque période du signal périodique de cadencement Sc.
  • Comme précédemment, la variation du déphasage entre les signaux de commande périodiques S1, S2 conduit à une différence du résultat de couplage entre des inducteurs adjacents dont le fonctionnement est commandé à partir de ces signaux de commande périodiques S1, S2.
  • Comme précédemment, la puissance consommée par chaque inducteur est différente à chaque période du signal périodique de cadencement Sc.
  • Ces fluctuations de puissance consommée dans le temps entraînent une instabilité du système.
  • Elles peuvent notamment être mal perçues par l'utilisateur qui constate une intensité variable de l'ébullition de l'eau contenue dans un ou plusieurs récipients placés sur la table de cuisson.
  • On connaît un circuit de commande d'un dispositif de cuisson décrit dans le document EP 2 034 800 , comportant plusieurs unités de chauffe et une unité de formation de foyers prévue pour former un foyer regroupant plusieurs unités de chauffe en fonction de la position d'un plat.
  • Ce dispositif de cuisson comprend une unité de synchronisation prévue pour synchroniser ensemble au moins deux foyers de cuisson.
  • La présente invention a pour but de proposer un procédé de contrôle de signaux de commande périodiques permettant d'obtenir une meilleure stabilité dans la puissance délivrée par des inducteurs d'une table de cuisson.
  • A cet effet, la présente invention concerne selon un premier aspect un procédé de contrôle de signaux de commande périodiques adressés respectivement à des blocs de commande des inducteurs d'une table de cuisson.
  • Selon l'invention, ce procédé de contrôle comprend une étape de synchronisation mise en oeuvre périodiquement à un instant prédéterminé d'un signal périodique de cadencement prédéfini, les signaux de commande périodiques étant arrêtés et/ou démarrés lors de l'étape de synchronisation, et les signaux de commande périodiques ayant une fréquence différente.
  • Ainsi, tous les signaux de commande périodiques sont arrêtés et/ou démarrés de manière synchronisée, pour générer un cycle de commande complet sur chaque période.
  • On obtient ainsi une répétition du motif de chaque signal de commande périodique sur chaque période du signal périodique de cadencement.
  • Ainsi, la phase des signaux de commande périodiques est maîtrisée de telle sorte que la différence de phase entre les signaux de commande périodiques est identique d'une période à l'autre du signal périodique de cadencement prédéfini.
  • Les signaux de commande périodiques peuvent ainsi être contrôlés indépendamment et présenter une fréquence différente, l'étape de synchronisation permettant de maîtriser la différence de phase entre les différents signaux de commande périodiques.
  • Cette maîtrise de la phase de tous les signaux de commande périodiques permet d'assurer une stabilité de la puissance consommée par chaque inducteur dont le fonctionnement est commandé à partir de ces signaux de commande périodiques.
  • En pratique, les signaux de commande périodiques sont réinitialisés lors de chaque étape de synchronisation.
  • En particulier, lorsque l'un des signaux de commande périodiques est activé pendant une période donnée du signal périodique de cadencement prédéfini, le signal de commande périodique est arrêté puis redémarré lors de l'étape de synchronisation mise en oeuvre audit instant prédéterminé d'une période suivante succédant à la période donnée du signal périodique de cadencement prédéfini.
  • En arrêtant puis redémarrant à l'instant prédéterminé, lors de chaque étape de synchronisation, tous les signaux de commande périodiques, les signaux de commande périodiques exécutent un cycle complet sur chaque période du signal périodique de cadencement prédéfini.
  • Dans un mode de réalisation pratique de l'invention, le signal périodique de cadencement prédéfini correspond au signal de tension alternative du réseau d'alimentation électrique de la table de cuisson.
  • La présente invention concerne également selon un second aspect une table de cuisson à induction comprenant plusieurs inducteurs répartis sous un plan de cuisson selon une trame bidimensionnelle, les inducteurs étant alimentés respectivement par des blocs de commande commandés respectivement par des signaux de commande périodiques.
  • Cette table de cuisson à induction comprend une unité de contrôle adaptée à mettre en oeuvre le procédé de contrôle décrit précédemment.
  • En particulier, les signaux de commande périodiques sont adaptés à commander des interrupteurs de puissance intégrés aux blocs de commande des inducteurs.
  • Cette table de cuisson présente des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits précédemment en relation avec le procédé de contrôle selon l'invention.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
  • Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
    • la figure 1 est un schéma illustrant le contrôle de signaux de commande périodiques selon un premier mode de réalisation de l'art antérieur ;
    • la figure 2 est un schéma illustrant le contrôle de signaux de commande périodiques selon un second mode de réalisation de l'art antérieur ;
    • la figure 3 est un schéma bloc illustrant une table de cuisson à induction conforme à un mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 4 est un schéma illustrant un procédé de contrôle de signaux de commande périodiques utile à la compréhension de l'invention ; et
    • la figure 5 est un schéma illustrant le procédé de contrôle de signaux de commande périodiques conformément à un mode de réalisation de l'invention.
  • On va décrire à présent en référence à la figure 3 un exemple de réalisation d'une table de cuisson selon l'invention.
  • Cette table de cuisson comprend plusieurs inducteurs I1, I2, ... In placés sous un plan de cuisson, pour permettre le chauffage par induction de manière classique d'un récipient placé sur ce plan de cuisson.
  • Dans cet exemple de réalisation, un grand nombre d'inducteurs 11, I2, ... In sont disposés sous le plan de cuisson, et répartis selon une trame bidimensionnelle afin de couvrir une zone importante du plan de cuisson. Un nombre typique d'inducteurs peut ainsi être compris entre 30 et 40.
  • Dans une telle table, les inducteurs 11, 12, ... ln sont généralement de faible puissance et répartis par exemple selon une disposition matricielle ou encore en lignes disposées en quinconce les unes par rapport aux autres.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce type de table de cuisson, également appelée table de cuisson à induction matricielle, et peut s'appliquer à des tables de cuisson ayant des foyers prédéterminés, chaque foyer étant lui-même constitué d'un ou plusieurs inducteurs adjacents.
  • Chaque inducteur 11, 12, ... In est alimenté respectivement par des blocs de commande B1, B2, ... Bn.
  • Ces blocs de commande B1, B2, ... Bn n'ont pas besoin d'être décrits en détail ici et sont de manière classique constitués d'interrupteurs électroniques de puissance, par exemple des interrupteurs du type IGBT (acronyme du terme anglo-saxon Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • La structure de ces blocs de commande associés aux inducteurs peut être une structure en demi pont ou une architecture quasi-résonant.
  • Quelle que soit cette structure, ces blocs de commande B1, B2, ... Bn, et plus particulièrement les interrupteurs électroniques de puissance, sont commandés respectivement par des signaux de commande périodiques S1, S2, ... Sn.
  • Chaque inducteur 11, 12, ... In peut ainsi être piloté indépendamment des autres grâce aux blocs de commande B1, B2 ... Bn.
  • Les signaux de commande périodiques S1, S2, ... Sn sont des signaux qui peuvent être réglés en fréquence ou encore en largeur d'impulsion (signaux PWM, acronyme du terme anglo-saxon Pulse With Modulation ou signaux MLI, acronyme en français du terme Modulation de Largeur d'Impulsion), afin de modifier le courant circulant dans les inducteurs 11, 12, ... In et ainsi faire varier la puissance délivrée par ces inducteurs 11, 12, ... In aux récipients les recouvrant.
  • Afin de contrôler ces signaux de commande périodiques S1, S2, ... Sn, la table de cuisson 10 comprend également une unité de contrôle C permettant de gérer notamment le démarrage, l'arrêt, et la fréquence des signaux de commande périodiques S1, S2, ... Sn.
  • Afin d'assurer ce contrôle de manière synchronisée, un signal périodique de cadencement prédéfini Sc est adressé en entrée à cette unité de contrôle C.
  • Dans ce mode de réalisation et de manière non limitative, le signal périodique de cadencement Sc correspond, en terme de périodicité, au signal de tension alternative Ss du réseau d'alimentation électrique 12 de la table de cuisson 10.
  • A cet effet, la table de cuisson 10 comporte un circuit de synchronisation H adapté à générer un signal carré périodique 0/1 à partir du signal sinusoïdal de tension alternative Ss du réseau d'alimentation électrique 12.
  • Ainsi, l'unité de contrôle C peut fonctionner en utilisant ce signal périodique de cadencement prédéfini Sc, ici constitué d'un signal carré périodique pouvant prendre deux valeurs binaires 1 ou 0.
  • On a illustré à titre d'exemple à la figure 4 le signal sinusoïdal de tension alternative Ss du réseau d'alimentation électrique 12 ainsi que le signal périodique de cadencement Sc tel que généré par le circuit de synchronisation H.
  • On va décrire à présent en référence à cette figure 4 un procédé de contrôle mis en oeuvre dans l'unité de contrôle C de la table de cuisson 10 décrit à la figure 3.
  • Ce procédé de contrôle des signaux de commande périodiques S1, S2, ... Sn est adapté à contrôler notamment le démarrage, l'arrêt, ou la modification des signaux de commande périodiques S1, S2, ... Sn.
  • Typiquement, la fréquence des signaux de commande périodiques S1, S2, ... Sn est comprise entre 10kHz et 100kHz et est adaptée à commander en fonctionnement des interrupteurs électroniques de puissance, du type IGBT.
  • En comparaison, le signal périodique de cadencement prédéfini Sc peut avoir une fréquence comprise entre 20 et 100 Hz.
  • Elle peut être typiquement égale à 50 Hz ou 60 Hz, correspondant à la fréquence du signal sinusoïdal Ss de tension alternative d'un réseau d'alimentation électrique courant.
  • On notera qu'on a illustré sur les figures 4 et 5 le signal périodique de cadencement Sc ainsi que des signaux de commande périodiques S1, S2, S3, S4, S5.
  • Compte tenu des fréquences (par exemple 50 Hz pour le signal périodique de cadencement Sc et 40 kHz pour les signaux de commande périodiques S1, S2, ... Sn), les signaux de commande périodiques S1, S2, S3, S4, S5 ont une période environ 400 à 1600 fois plus courte que la période du signal périodique de cadencement Sc.
  • Afin de faciliter la compréhension des figures, l'échelle entre les périodes du signal périodique de cadencement Sc et des signaux de commande périodiques S1, S2, S3, S4, S5 n'a pas été respectée.
  • Ce procédé de contrôle comprend en outre une étape de synchronisation mise en oeuvre périodiquement à un instant prédéterminé du signal périodique de cadencement Sc.
  • Dans l'exemple de réalisation décrit à la figure 4, cet instant prédéterminé t1, t2, t3, t4 intervient périodiquement, à chaque période T1, T2, T3, T4 du signal périodique de cadencement Sc.
  • Dans ce mode de réalisation, où le signal périodique de cadencement Sc correspond au signal sinusoïdal Ss de tension alternative du réseau d'alimentation électrique 12, cet instant prédéterminé t1, t2, t3, t4 correspond au passage par 0 dans le sens croissant de ce signal sinusoïdal Ss, qui correspond également à un front montant, c'est-à-dire de la valeur 0 à la valeur 1, du signal périodique de cadencement Sc de forme carré.
  • Bien entendu, dans un autre mode de réalisation, l'instant prédéterminé t1, t2, t3, t4 pourrait correspondre au passage par 0 dans le sens décroissant du signal sinusoïdal Ss de tension alternative, correspondant alors à un front descendant, c'est-à-dire de la valeur 1 à la valeur 0, du signal périodique de cadencement Sc de forme carré.
  • Ainsi, à chaque instant prédéterminé t1, t2, t3, t4 du signal périodique de cadencement Sc, tous les signaux de commande périodiques, et ici à la figure 4 les signaux de commande périodiques S1, S2, S3 sont arrêtés et/ou démarrés lors de l'étape de synchronisation.
  • Ainsi, par exemple, le deuxième signal de commande périodique S2 n'est pas actif durant les deux premières périodes T1, T2 du signal périodique de cadencement Sc.
  • En revanche, lorsqu'il est démarré, le démarrage de ce deuxième signal de commande périodique S2 est réalisé lors de l'étape de synchronisation, à l'instant prédéterminé t3, correspondant au début de la troisième période T3 du signal périodique de cadencement Sc.
  • Ainsi, ce démarrage permet d'assurer l'exécution d'un cycle complet de ce deuxième signal de commande périodique S2 sur cette troisième période T3.
  • Le démarrage de ce deuxième signal de commande périodique S2 permet ainsi d'activer un inducteur supplémentaire 12.
  • L'activation d'un inducteur supplémentaire peut être due soit à la mise en fonctionnement d'un foyer de cuisson supplémentaire, soit lors de la régulation de puissance d'un foyer de cuisson déjà en fonctionnement, qui entraîne des arrêts périodiques de fonctionnement de l'un ou plusieurs inducteurs associés à ce foyer de cuisson.
  • L'activation d'un inducteur supplémentaire peut également être due au déplacement d'un récipient sur la table de cuisson, déplaçant ainsi le foyer de cuisson en cours de fonctionnement et donc modifiant les inducteurs activés.
  • Par ailleurs, lorsqu'un signal de commande périodique, tel que par exemple le premier signal de commande périodique S1, est activé pendant une période donnée, et par exemple la deuxième période T2 du signal périodique de cadencement Sc, ce premier signal de commande périodique S1 est arrêté puis redémarré lors de l'étape de synchronisation mise en oeuvre à l'instant prédéterminé t3 de la période suivante T3, succédant à la deuxième période T2 du signal périodique de cadencement Sc.
  • Il en est de même pour chaque étape de synchronisation mise en oeuvre à chaque instant prédéterminé t2, t3, t4 lorsqu'un signal est maintenu en fonctionnement sur les différentes périodes T1, T2, T3, T4 du signal périodique de cadencement Sc.
  • Les signaux de commande périodiques S1, S2, S3 sont ainsi réinitialisés à chaque instant prédéterminé t2, t3, t4 de chaque période T2, T3, T4 du signal périodique de cadencement Sc.
  • Cet arrêt, puis redémarrage à un instant prédéterminé t2, t3, t4 lors de chaque phase de synchronisation est réalisé ainsi dans un bref délai, et l'exécution d'un cycle complet des signaux de commande périodiques S1, S2, S3 est assurée sur chaque période T1, T2, T3, T4 du signal périodique de cadencement Sc.
  • A titre d'exemple non limitatif, ce bref délai peut avoir une durée d'environ 100 µs.
  • La durée de ce bref délai dépend notamment de la rapidité de l'unité de contrôle C ainsi que du nombre d'inducteurs 11, 12 ... In qui sont pilotés.
  • Ainsi, tous les signaux de commande périodiques S1, S2, S3 actifs à une période donnée ou devant être démarrés à la période suivante sont arrêtés brièvement à un instant prédéterminé t2, t3, t4 correspondant ici au front montant du signal périodique de cadencement Sc, puis redémarrés de manière à effectuer un cycle complet pendant chaque période T2, T3, T4.
  • Ainsi, le motif de chaque signal de commande périodique S1, S2, S3 est répété à l'identique sur chaque période T1, T2, T3, T4 du signal périodique de cadencement Sc.
  • Finalement, on notera que l'arrêt d'un signal de commande périodique est mis en oeuvre également lors de l'étape de synchronisation.
  • Ainsi, les signaux de commande périodiques S2, S3 tel qu'illustré à l'exemple de la figure 4 sont arrêtés à l'instant prédéterminé t4, correspondant au début de la quatrième période T4 du signal périodique de cadencement Sc, lors de l'étape de synchronisation mise en oeuvre à cet instant t4.
  • Dans l'exemple illustré à la figure 4, les signaux de commande périodiques S1, S2, S3 présentent en outre la particularité d'avoir une fréquence identique.
  • Grâce à l'étape de synchronisation décrite précédemment, les signaux de commande périodiques S1, S2, S3 sont synchrones en permanence pendant la commande des inducteurs correspondants 11, l2, 13 de la table de cuisson 10.
  • On a illustré également à la figure 5 un mode de réalisation de l'invention dans lequel les signaux de commande périodiques S4, S5 sont commandés à des fréquences différentes.
  • Comme précédemment, les signaux de commande périodiques S4, S5 sont réinitialisés, c'est-à-dire sont arrêtés puis redémarrés à chaque instant prédéterminé t2, t3, t4 de chaque période T2, T3, T4 du signal périodique de cadencement Sc.
  • Dès lors que les signaux de commande périodiques S4, S5 ont une fréquence différente, la valeur du déphasage d évolue au cours d'une même période T1, T2, T3, T4 du signal périodique de cadencement Sc.
  • Toutefois, le déphasage d entre les signaux de commande périodiques S4, S5, pris à un même instant prédéterminé de chaque période T1, T2, T3, T4 du signal périodique de cadencement Sc, reste constant d'une période à l'autre du signal périodique de cadencement Sc.
  • Ainsi, la phase des signaux de commande périodiques S4, S5 est maîtrisée pendant toute la commande des inducteurs correspondants 14, 15.
  • Le motif de chaque signal de commande périodique S4, S5 est ainsi répété à l'identique d'une période à l'autre du signal périodique de cadencement Sc.
  • Cette maîtrise de la phase (maintien des signaux synchrones ou d'un déphasage identique à un instant donné de chaque période du signal périodique de cadencement Sc) permet d'assurer la stabilité de la puissance consommée par les inducteurs 11, 12, ... In, en limitant l'impact du couplage entre inducteurs sur les fluctuations de la puissance consommée par chaque inducteur.
  • Ce procédé de contrôle permet ainsi d'avoir une meilleure gestion de la puissance délivrée à chaque récipient et ainsi un meilleur contrôle global de la puissance délivrée qui doit être asservie à une puissance de consigne demandée par l'utilisateur.
  • Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment.
  • En particulier, le signal périodique de cadencement prédéfini Sc peut être quelconque et non déduit du signal sinusoïdal Ss de tension alternative du réseau d'alimentation électrique 12.

Claims (9)

  1. Procédé de contrôle de signaux de commande périodiques (S1, S2, ... Sn) adressés respectivement à des blocs de commande (B1, B2, ...Bn) des inducteurs (11, 12, ... In) d'une table de cuisson (10), caractérisé en ce qu'il comprend une étape de synchronisation mise en oeuvre périodiquement à un instant prédéterminé (t1, t2, t3, t4) d'un signal périodique de cadencement prédéfini (Sc), lesdits signaux de commande périodiques (S1, S2, ... Sn) étant arrêtés et/ou démarrés lors de l'étape de synchronisation et lesdits signaux de commande périodiques (S4, S5) ayant une fréquence différente.
  2. Procédé de contrôle conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'étape de synchronisation, les signaux de commande périodiques (S1, S2, ... Sn) sont réinitialisés.
  3. Procédé de contrôle conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, lorsque l'un desdits signaux de commande périodiques (S4, S5) est activé pendant une période donnée (T2) dudit signal périodique de cadencement prédéfini (Sc), ledit signal de commande périodique (S4, S5) est arrêté puis redémarré lors de l'étape de synchronisation mise en oeuvre audit instant prédéterminé (t3) d'une période suivante (T3) succédant à ladite période donnée (T2) dudit signal périodique de cadencement prédéfini (Sc).
  4. Procédé de contrôle conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit signal périodique de cadencement prédéfini (Sc) correspond au signal de tension alternative (Ss) du réseau d'alimentation électrique (12) de la table de cuisson (10).
  5. Procédé de contrôle conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que ledit instant prédéterminé (t1, t2, t3, t4) correspond au passage par 0 dans le sens croissant ou décroissant du signal sinusoïdal de tension alternative (Ss) du réseau d'alimentation électrique (12).
  6. Procédé de contrôle conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit signal périodique de cadencement prédéfini (Sc) a une fréquence sensiblement égale à 50 Hz ou 60 Hz.
  7. Procédé de contrôle conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits signaux de commande périodiques (S1, S2, ... Sn) ont une fréquence comprise entre 10 kHz et 100 kHz.
  8. Table de cuisson à induction comprenant plusieurs inducteurs (11, 12, ... In) répartis sous un plan de cuisson selon une trame bidimensionnelle, lesdits inducteurs (11, 12, ... In) étant alimentés respectivement par des blocs de commande (B1, B2, ... Bn) commandés respectivement par des signaux de commande périodiques (S1, S2, ... Sn), caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de contrôle (C) adaptée à mettre en oeuvre le procédé conforme à l'une des revendications 1 à 7.
  9. Table de cuisson à induction conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits signaux de commande périodiques (S1, S2, ... Sn) sont adaptés à commander des interrupteurs de puissance intégrés auxdits blocs de commande (B1, B2, ... Bn) desdits inducteurs (l1, l2, ... In).
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