CN109905932A - 一种电磁加热装置的功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电磁加热装置的功率控制方法，包括：判断目标加热功率是否大于预设值，当目标加热功率大于预设值时，调节切换电路以控制整流电路输出全波整流波形，控制器发出控制信号驱动功率管导通以使谐振电路工作；当目标加热功率小于预设值时，调节切换电路以控制整流电路输出半波整流波形，且在随后的t1时刻，控制器发出控制信号驱动功率管导通以使得谐振电路工作，其中所述t1时刻为所述半波整流波形的无波形输出的时刻，或者为所述半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻。可保证在小功率加热时IGBT在零电压或低电压下开通，降低噪音、提升IGBT的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及厨房电器技术领域，尤其涉及一种电磁加热装置的功率控制方法。
背景技术
电磁加热装置的加热原理是由电磁加热装置产生交变磁场，置于交变磁场中的铁磁性材质因感应而自身发热。烹饪器具中采用电磁加热较为常见，如电磁炉、IH饭煲等，采用电磁加热的烹饪器具因其热效率高、清洁、方便而深受用户喜爱。电磁加热的烹饪器具需采用IGBT交替通断实现电磁谐振，在大功率加热时，IGBT工作状态较好，但在小功率加热时，IGBT的两端存在比较高的电压。小功率阶段是采用间歇加热的方式，如图1所示，比如在T1以及T2的前面部分时间段内，IGBT不开通，不进行电磁谐振加热，在T2的后面部分时间段IGBT开通进行电磁谐振加热，通过这种间歇加热的方式实现平均功率的降低，即实现小功率。由于在T1时间段内，交流电对电路的电容充电，使得此时IGBT两端的电压稳定为V1，其理论值为311V，IGBT在该电压下开通会产生很大的电流，从而产生噪音，影响用户体验，同时因IGBT的开通电流较大会大大减少IGBT的使用寿命。
因而，确有必要提供一种技术方案，以克服上述现有技术存在的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，而提供一种电磁加热装置的功率控制方法，其可保证在小功率加热时IGBT在零电压或低电压下开通，降低噪音、提升IGBT的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种电磁加热装置的功率控制方法，所述电磁加热装置包括控制器、切换电路、整流电路、谐振电路以及功率管，所述整流电路用以对交流电整流，所述切换电路与所述整流电路相连，以控制所述整流电路在输出全波整流波形和半波整流波形之间切换，所述控制方法包括：判断目标加热功率是否大于预设值，当目标加热功率大于预设值时，调节切换电路以控制整流电路输出全波整流波形，控制器发出控制信号驱动功率管导通以使谐振电路工作；当目标加热功率小于预设值时，调节切换电路以控制整流电路输出半波整流波形，且在随后的t1时刻，控制器发出控制信号驱动功率管导通以使得谐振电路工作，其中所述t1时刻为所述半波整流波形的无波形输出的时刻，或者为所述半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述t1时刻为所述半波整流波形的无波形输出的时刻，且所述t1小于10ms。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述控制器发出控制信号驱动功率管导通时，所述功率管的集电极和发射极之间的电压为零。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述t1时刻为所述半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻，且所述控制器发出控制信号驱动功率管导通时，所述功率管的集电极和发射极之间的电压为100V-200V。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述t1时刻为所述半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻，且所述控制器发出控制信号驱动功率管导通时，所述功率管的集电极和发射极之间的电压为140V-160V。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述预设值为所述电磁加热装置的额定功率的二分之一。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述切换电路包括继电器或MOSFET管。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述电磁加热装置包括电压检测电路，所述电压检测电路的输入端连接至所述整流电路之前的交流电，所述电压检测电路的输出端连接至所述控制器。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述整流电路包括四个二极管。
作为本发明进一步改进的技术方案，还包括检锅步骤，所述检锅步骤在全波整流波形下进行。
本发明提供的电磁加热装置的功率控制方法具有如下有益效果：
本技术方案通过切换电路，使得整流电路输出的波形可以为全波整流波形或半波整流波形，并在小功率加热阶段将功率管的开通控制在半波整流波形的无波形输出时刻，以实现功率管开通时两端电压为0V；或者是在小功率加热阶段将功率管的开通控制在半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻，功率管开通时的两端电压较低，从而使得功率管的开通电流降低，具有降低噪音和提升IGBT的使用寿命技术效果。
控制过程包括检锅步骤，以确保锅具的存在；检锅步骤在全波整流波形下进行，可以提高检锅效率和准确性，避免在半波整流波形下的无波阶段因检不锅具而产生检锅时间过长或是做出锅具不存在的误判。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中电磁加热装置的功率控制方法的交流电及功率管两端电压波形图。
图2为本发明电磁加热装置的功率控制方法一实施例中应用的电路图。
图3为本发明电磁加热装置的功率控制方法一实施例的交流电及功率管两端电压波形图。
图4为本发明电磁加热装置的功率控制方法另一实施例的交流电及功率管两端电压波形图。
附图标记：
1-控制器；2-切换电路；3-整流电路；4-谐振电路；5-功率管；6-电压检测电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2，其为本发明电磁加热装置的功率控制方法一实施例中应用的电路图。所述电磁加热装置包括控制器1、切换电路2、整流电路3、谐振电路4以及功率管5，所述整流电路3用以对交流电整流，所述切换电路2与所述整流电路3相连，以控制所述整流电路3在输出全波整流波形和半波整流波形之间切换。
具体的，所述整流电路3连接至市电交流电，整流电路3包括四个二极管D1、D2、D3、D4，其中二极管D1的正极与二极管D3的负极相连、二极管D2的正极与二极管D4的负极相连、二极管D1的负极和二极管D2的负极相连、二极管D3的正极与二极管D4的正极相连，市电交流电的一端连接至所述二极管D1的正极、二极管D3的负极，另一端连接至二极管D2的正极、二极管D4的负极。所述切换电路包括继电器或MOSFET管，所述切换电路包括可择一接通的两个支路，其中一个支路连接至所述二极管D2的正极、二极管D4的负极，另一支路连接至二极管D3的正极、二极管D4的正极。所述二极管D1的负极与二极管D2的负极相连后经过电感L1、电容C2、电阻R3后连接至切换电路，形成回路。
所述功率管5在本实施例中为IGBT，其与电容C2并联，功率管5的集电极与电容C2的一端之间连接有谐振电容C3，功率管5的发射极与电容C2的另一端相连并接地。谐振电路4包括线盘和所述谐振电容C3，所述线盘的两端与所述谐振电容C3的两端并联。
所述电磁感应加热装置还包括用以进行电压采样的调理电路，以及用以进行零电压检测的电压检测电路。所述市电交流电的零线和火线各自经过一二极管D5和D6后，通过分压电阻R1和R2接地，调理电路的一端连接在分压电阻R1和R2之间，另一端连接至控制器1。所述电压检测电路6的输入端连接至所述整流电路3之前的市电交流电，所述电压检测电路6的输出端连接至所述控制器1。
所述控制器1为MCU，其包括多个端口。在本实施例中，所述控制器1包括电流采样端口、驱动信号端口、电压采样端口、零电压检测端口、PPG信号端口、以及两个同步信号端口，所述电流采样端口连接在电阻R3与切换电路2的连接点，所述驱动信号端口连接至切换电路2，用以控制切换电路2在两个支路之间切换，所述电压采样端口与调理电路相连，所述零电压检测端口与所述电压检测电路6相连，所述PPG信号端口连接至所述功率管5的控制极，所述两个同步信号端口则分别与线盘及谐振电容C3的两端相连。
下面参照以上所述的电路介绍本发明电磁加热装置的功率控制方法，所述控制方法包括：判断目标加热功率是否大于预设值，当目标加热功率大于预设值时，调节切换电路2以控制整流电路3输出全波整流波形，控制器1发出控制信号驱动功率管5导通以使谐振电路4工作；当目标加热功率小于预设值时，调节切换电路2以控制整流电路3输出半波整流波形，且在随后的t1时刻，控制器1发出控制信号驱动功率管5导通以使得谐振电路4工作。
请参阅图3，市电为正弦波交流电，当目标功率大于预设值时，即当前为大功率加热阶段，切换电路2接通如图2所示的电路中的上部的支路，此时整流电路3输出全波整流波形，控制器1通过PPG信号端口输出PPG信号控制功率管5的开通关断以实现谐振电路4的谐振加热。这一过程中，功率管5的集电极与发射极之间的电压VCE波形图如图3中的大功率阶段所示。当目标功率小于预设值时，即当前为小功率加热阶段，切换电路2接通如图2所示的电路中的下部的支路，此时整流电路3输出半波整流波形，即市电交流电的负半周期的波形，经整流后被过滤掉，无波形输出，在由大功率切换为小功率后的第一个无波形输出的时间段时，控制器1通过PPG信号端口发出PPG信号控制功率管5导通，此时功率管5的集电极与发射极之间的电压VCE为零，功率管5在零电压下开通，电流较小、噪音小、电流冲击小、功率管使用寿命长。这一过程中，功率管5的集电极与发射极之间的电压VCE波形图如图3中的小功率阶段所示。其中所述t1时刻为T1时间段内的任一时刻。在T1时间段内为半波整流波形的无波形输出的时间段，T1是半个交流电周期为10ms，所述t1小于10ms。
请参阅图4，其为功率控制方法另一实施例的波形图。其与图3中所示实施例的不同在于，本实施例是功率管5关断的时间大于10ms的情形。在本实施例中，所述t1时刻为经历了T1、T2、T3之后的时刻，即所述半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻，此时所述控制器1发出控制信号驱动功率管5导通时，由于经历过T2时间段内，市电交流电对电容C2充电至稳定状态，此时功率管5的两端已具有电压，但由于整流电路3输出的为半波整流波形，功率管5两端的电压为全波整流波形电压的约一半。请参考图1，以220V交流市电为例，功率管5两端的电压稳定为V1，其理论值为311V；而采用本实施例的控制方法，功率管5导通时，功率管5的集电极和发射极之间的电压V2为100V-200V，优选为140V-160V，具体如145V、150V、155V等。可见，功率管5开通时的两端电压较低，从而使得功率管5的开通电流降低，具有降低噪音和提升IGBT的使用寿命技术效果。
优选的，所述预设值为所述电磁加热装置的额定功率的二分之一，在该预设值之上采用大功率加热控制，在该预设值之下采用小功率加热控制。如电磁加热装置为额定功率为2200W的电磁炉，则预设值设置为1100W。所述控制方法还包括检锅步骤，所述检锅步骤在全波整流波形下进行。控制过程包括检锅步骤，以确保锅具的存在；检锅步骤在全波整流波形下进行，可以提高检锅效率和准确性，避免在半波整流波形下的无波阶段因检不锅具而产生检锅时间过长或是做出锅具不存在的误判。
应用上述功率控制方法电磁加热装置可以是电磁炉、电磁加热饭煲、电磁加热压力煲、电磁加热炒菜机、电磁加热豆浆机、电磁加热料理机、电磁加热榨汁机等。
通过以上描述可知，本发明提供的电磁加热装置的功率控制方法通过切换电路，使得整流电路输出的波形可以为全波整流波形或半波整流波形，并在小功率加热阶段将功率管的开通控制在半波整流波形的无波形输出时刻，以实现功率管开通时两端电压为0V；或者是在小功率加热阶段将功率管的开通控制在半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻，功率管开通时的两端电压较低，从而使得功率管的开通电流降低，具有降低噪音和提升IGBT的使用寿命技术效果。
具体实施例描述及附图中所示结构为优选结构。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电磁加热装置的功率控制方法，所述电磁加热装置包括控制器、切换电路、整流电路、谐振电路以及功率管，所述整流电路用以对交流电整流，所述切换电路与所述整流电路相连，以控制所述整流电路在输出全波整流波形和半波整流波形之间切换，其特征在于，所述控制方法包括：判断目标加热功率是否大于预设值，当目标加热功率大于预设值时，调节切换电路以控制整流电路输出全波整流波形，控制器发出控制信号驱动功率管导通以使谐振电路工作；当目标加热功率小于预设值时，调节切换电路以控制整流电路输出半波整流波形，且在随后的t1时刻，控制器发出控制信号驱动功率管导通以使得谐振电路工作，其中所述t1时刻为所述半波整流波形的无波形输出的时刻，或者为所述半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻。
2.如权利要求1所述的一种电磁加热装置的功率控制方法，其特征在于，所述t1时刻为所述半波整流波形的无波形输出的时刻，且所述t1小于10ms。
3.如权利要求2所述的一种电磁加热装置的功率控制方法，其特征在于，所述控制器发出控制信号驱动功率管导通时，所述功率管的集电极和发射极之间的电压为零。
4.如权利要求1所述的一种电磁加热装置的功率控制方法，其特征在于，所述t1时刻为所述半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻，且所述控制器发出控制信号驱动功率管导通时，所述功率管的集电极和发射极之间的电压为100V-200V。
5.如权利要求1所述的一种电磁加热装置的功率控制方法，其特征在于，所述t1时刻为所述半波整流波形至少经历过一个无波形的半波周期以后的时刻，且所述控制器发出控制信号驱动功率管导通时，所述功率管的集电极和发射极之间的电压为140V-160V。
6.如权利要求1所述的一种电磁加热装置的功率控制方法，其特征在于，所述预设值为所述电磁加热装置的额定功率的二分之一。
7.如权利要求1所述的一种电磁加热装置的功率控制方法，其特征在于，所述切换电路包括继电器或MOSFET管。
8.如权利要求1所述的一种电磁加热装置的功率控制方法，其特征在于，所述电磁加热装置包括电压检测电路，所述电压检测电路的输入端连接至所述整流电路之前的交流电，所述电压检测电路的输出端连接至所述控制器。
9.如权利要求1所述的一种电磁加热装置的功率控制方法，其特征在于，所述整流电路包括四个二极管。
10.如权利要求1所述的一种电磁加热装置的功率控制方法，其特征在于，还包括检锅步骤，所述检锅步骤在全波整流波形下进行。
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| CN112512150A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-16 | 广东瑞德智能科技股份有限公司 | 用于电磁感应加热功率控制装置的控制方法 |
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