Brevet FR2966691A1 — publié le 20120427

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 10 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. 15 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 bouclé sur les 20 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 25 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. 30 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 0 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 30 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. 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 ceuvre 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. 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 20 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. 25 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 30 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. En particulier, lorsque les signaux de commande périodiques ont une 10 fréquence identique, ces signaux de commande périodiques sont synchrones les uns par rapport aux autres. 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. 15 Avantageusement, les signaux de commande périodiques peuvent être contrôlés indépendamment et présenter une fréquence identique ou une fréquence différente, l'étape de synchronisation permettant de maîtriser la différence de phase entre les différents signaux de commande périodiques. La présente invention concerne également selon un second aspect 20 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 25 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 30 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 le procédé de contrôle de signaux de commande périodiques conformément à un premier mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 5 est un schéma illustrant le procédé de contrôle de signaux de commande périodiques conformément à un deuxième mode de 15 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 11, 12, ... In placés sous un plan de cuisson, pour permettre le chauffage par induction de 20 manière classique d'un récipient placé sur ce plan de cuisson. Dans cet exemple de réalisation, un grand nombre d'inducteurs 11, 12, ... 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. 25 Dans une telle table, les inducteurs 11, 12, ... In 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 30 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 O. 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 le 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 10 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 15 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 20 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 25 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. 30 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 5 T3. 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 10 puis redémarré lors de l'étape de synchronisation mise en ceuvre 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 ceuvre à chaque instant prédéterminé t2, t3, t4 lorsqu'un signal est maintenu en 15 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. 20 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. 25 A titre d'exemple non limitatif, ce bref délai peut avoir une durée d'environ 100 ps. 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 30 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 5 de cadencement Sc. 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 10 signaux de commande périodiques S1, S2, S3 sont synchrones en permanence pendant la commande des inducteurs correspondants 11, 12, 13 de la table de cuisson 10. On a illustré également à la figure 5 un autre mode de réalisation dans lequel les signaux de commande périodiques S4, S5 sont commandés à 15 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. 20 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 25 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 30 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 15 réseau d'alimentation électrique 12. REVENDICATIONS1. 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. 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 (S1, S2, S4, S5) est activé pendant une période donnée (T2) dudit signal périodique de cadencement prédéfini (Sc), ledit signal de commande périodique (S1, S2, 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. Procédé de contrôle conforme à l'une des revendications 1 à 7, 5 caractérisé en ce que lesdits signaux de commande périodiques (S1, S2, S3) ont une fréquence identique. 9. Procédé de contrôle conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits signaux de commande périodiques (S4, S5) ont une fréquence différente. 10 10. 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), 15 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 9. 11. Table de cuisson à induction conforme à la revendication 10, caractérisée en ce que lesdits signaux de commande périodiques (S1, S2, ... Sn) sont adaptés à commander des interrupteurs de puissance intégrés auxdits 20 blocs de commande (B1, B2, ... Bn) desdits inducteurs (11, 12, ... In).