Re is a “Jo nada de Jó enes In es igado es del I3A”, ol. 8 (Ac as de la IX Jo nada de Jó enes In es igado es del I3A -11 de diciemb e
de 2020). ISSN 2341-4790.
E apas elec ónicas de po encia esonan es mul i-salida pa a
calen amien o po inducción domés ico.
Pablo Guillén, Héc o Sa nago, Ósca Lucía y José Miguel Bu dío
G upo de Elec ónica de Po encia y Mic oelec ónica (GEPM)
Ins i u o de In es igación en Ingenie ía de A agón (I3A)
Uni e sidad de Za agoza, Ma iano Esquillo s/n, 50018, Za agoza, Spain.
Tel. +34-976762707, e-mail: pguillenm@uniza .es
Resumen
En es e a ículo se p opone una e apa in e so a
ma icial mul i-salida con olada median e una
es a egia de modulación asimé ica pa a su
u ilización en cocinas de inducción de supe icie
lexible. De es a o ma se consigue una
implemen ación con un núme o educido de
disposi i os y que o ece un con ol de po encia
e sá il y p eciso.
In oducción
Las cocinas de inducción lexibles, que log an mayo
libe ad en la selección del amaño, o ma y posición
del ecipien e, basan su uncionamien o en
es uc u as mul i-induc o (Fig. 1). Las e apas
elec ónicas u ilizadas ípicamen e pa a ansmi i
po encia a es as es uc u as p esen an
implemen aciones con una g an can idad de
disposi i os de po encia [1], esul ando cos osas y
complejas. Po an o, esul a in e esan e abo da el
diseño de in e so es mul i-salida que pe mi an
educi el núme o de componen es elec ónicos
necesa ios pa a el uncionamien o de la cocina. En e
es os, las es uc u as ma iciales [2] se p esen an
como una al e na i a ecomendable ya que añaden
mejo as no ables de ca a al usua io inal como una
de ección de ecipien e más sencilla [3] o un con ol
de po encia más ápido y p eciso [4].
In e so ma icial ZVS
La e apa mul i-salida p opues a (Fig. 2) es una
e sión unidimiensional del in e so esonan e
ma icial ZVS [5] y, po lo an o, p esen a un único
ansis o de lado al o, SH, común pa a odas las
amas de salida. Cada una de es as amas es á
compues a po un diodo se ie, DS,i, un ansis o de
lado bajo, SL,i, con un diodo en an ipa alelo, DL,i, un
diodo en an ipa alelo de lado al o, DH,i, y la ca ga de
inducción. Es as ca gas son modeladas po su
esis encia, RL,i, e induc ancia, L ,i, equi alen es.
Los pa áme os disponibles pa a el con ol de
po encia en las amas ac i as se p esen an en la Fig.
3. El con ol de la ecuencia de conmu ación, sw, y
el ciclo de se icio, D, son comunes a odos los
induc o es ac i os, es ableciendo su po encia
máxima. De es a o ma, median e la ac i ación no
complemen a ia del ansis o in e io de cada una de
las ca gas, es deci , inc emen ando el ángulo de
dispa o, αi, se consigue ajus a la po encia
ansmi ida a cada induc o (Fig. 4) [6].
La desac i ación de las dis in as ca gas se consigue
g acias a la p esencia del diodo se ie que ija la
ensión del condensado de esonancia, C , cuando el
ansis o in e io de la ama no es ac i ado.
P o o ipo expe imen al
Con la inalidad de p oba expe imen almen e la
e apa y la es a egia de modulación, se diseña y
cons uye un p o o ipo con 12 salidas y que pe mi e
la alimen ación desde has a dos ases de ed (Fig. 5).
El p o o ipo es á cons i uido po dos PCB de po encia
in e conec adas median e una e ce a PCB que
incluye el con ol y las medidas. Debido al núme o
de disposi i os semiconduc o es que equie en
e ige ación, se op a po una implemen ación de la
po encia en PCB con subs a o de aluminio (IMS).
El p o o ipo ha sido alidado en aplicación eal
eniendo en cuen a an o el diseño elec ónico como
la selección de componen es y el dimensionamien o
del sis ema de e ige ación. En la Fig. 6 se mues an
las o mas de onda an o de las señales de con ol de
los ansis o es como de la ensión aplicada a la ca ga
y la co ie ne po la misma al ope a con la es a egia
de modulación p opues a.
Conclusiones
El in e so mul i-salida p opues o pe mi e educi el
núme o de disposi i os de po encia necesa ios y
p esen a una implemen ación comple a median e
Re is a “Jo nada de Jó enes In es igado es del I3A”, ol. 8 (Ac as de la IX Jo nada de Jó enes In es igado es del I3A -11 de diciemb e
de 2020). ISSN 2341-4790.
disposi i os semiconduc o es que inc emen a la
iabilidad del sis ema. Se a a de la mayo educción
de disposi i os en es e ipo de es uc u as log ada
has a la echa.
La es a egia de modulación asimé ica consigue el
con ol indi idual de po encia en ca gas ac i as
simul áneamen e con dis in os pa áme os
equi alen es, ope ando de o ma con inua y con una
ecuencia de conmu ación común. Se consigue, po
lo an o, unas p es aciones en con ol muy supe io es
a las exis en es en las e apas ac uales.
Po úl imo, el diseño y cons ucción de un p o o ipo
uncional pa a su in eg ación en una cocina
come cial ha se ido pa a la alidación de la e apa
elec ónica y la es a egia de modulación p opues as,
comp obando su e sa ilidad y su al a e iciencia.
REFERENCIAS
[1] P. Guillen, H. Sa nago, L. Ó, and J. M. Bu dío, "Mul i-
Ou pu Resonan Powe Con e e s o Domes ic Induc ion
Hea ing," in IECON 2020 The 46 h Annual Con e ence o
he IEEE Indus ial Elec onics Socie y, 2020, pp. 4320-
4327.
[2] H. Sa nago, O. Lucia, and J. M. Bu dío, "Mul iple-ou pu
ZCS esonan in e e o mul i-coil induc ion hea ing
appliances," in 2017 IEEE Applied Powe Elec onics
Con e ence and Exposi ion (APEC), 2017, pp. 2234-2238.
[3] H. Sa nago, L. Ó, and J. M. Bu dío, "FPGA-Based Resonan
Load Iden i ica ion Technique o Flexible Induc ion
Hea ing Appliances," IEEE T ansac ions on Indus ial
Elec onics, ol. 65, pp. 9421-9428, 2018.
[4] P. Guillen, H. Sa nago, O. Lucia, and J. M. Bu dio, "Mains-
Synch onized Pulse Densi y Modula ion S a egy Applied
o a ZVS Resonan Ma ix In e e ," IEEE T ansac ions on
Indus ial Elec onics, pp. 1-1, 2020.
[5] H. Sa nago, P. Guillén, J. M. Bu dío, and O. Lucia,
"Mul iple-Ou pu ZVS Resonan In e e A chi ec u e o
Flexible Induc ion Hea ing Appliances," IEEE Access, ol.
7, pp. 157046-157056, 2019.
[6] P. Guillén, H. Sa nago, O. Lucía, and J. M. Bu dío,
"Asymme ical Non-Complemen a y Modula ion S a egies
o Independen Powe Con ol in Mul i-Ou pu Resonan
In e e s," IEEE Jou nal o Eme ging and Selec ed Topics
in Powe Elec onics, pp. 1-1, 2020.
Fig. 1. Cocina de inducción lexible.
Fig. 2. In e so esonan e ma icial mul i-salida.
Fig. 3. Pa áme os de con ol del in e so mul i-salida.
Fig. 4. Po encia en egada en unción del pa áme o de
con ol αi.
Fig. 5. P o o ipo expe imen al in eg ado en una cocina
come cial.
Fig. 6. Fo mas de onde expe imen ales pa a una po encia de
salida de 1000W.
S
H
S
L,1
R
L,1
L
,1
IH-load 1
C
,1
C
,1
D
H,1
D
L,1
D
S,1
S
L,n
R
L,n
L
,n
IH-load n
C
,n
C
,n
D
H,n
D
L,n
D
S,n
D/ sw
G,SH
1/ sw
G,SLi
αi
0
500
1000
1500
2000
2500
0 30 60 90 120 150 180
Po encia, Po (W)
Ángulo de dispa o, α(º)