CN102984837B - 节能多频式电磁感应加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加热装置，尤其是一种节能多频式电磁感应加热装置。本加热装置包括一控制器，控制器连接有用于对输入电流进行整流滤波的整流滤波模块、对输入的电流电压进行检测和保护的检测保护模块，用于产生磁场与锅底作用产生热量的谐振模块，以及输入输出模块，谐振模块连接一快速检测锅具材质变化及距离变化的负载检测模块，负载检测模块连接一调整谐振模块的输出频率和相位的调制模块，调制模块与控制器连接。本发明通过实时的检测负载状况及锅底与谐振模块的距离，实时动态的调制电路输出频率及相位，使谐振模块一直工作于感性区，杜绝因负载变化造成电流过大而损坏，而且可以减少无用功率的输出，起到了节能降耗的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热装置，尤其是一种节能多频式电磁感应加热装置。
背景技术
传统商用厨房厨具仍以明火的燃气、燃油灶为主。随着灶具技术的发展大功率商用电磁灶是一种高效节能厨具，替代传统明火灶具加热方式，直接在锅底产生热量，使得热效率得到极大提升。其工作原理为：由整流电路将交流电压变成直流电压，再经过LC振荡电路和IGBT控制电路，将直流电压转换成高频电压，使得高速变化的电流流过电磁炉的发热线盘线圈而产生高速变化的磁场，当磁场内之磁力通过含铁质锅底部时， 即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热于锅内食物。
然而，商用电磁灶用于商业用途炒菜时，为使加热锅具内食物受热均匀，需要上下抛锅。而锅具上下移动或锅具材质温度变快都会造成LC谐振电路中电感量的变化， 从而影响LC谐振电路谐振频率，当IGBT驱动频率与LC谐振频率变化接近时，LC谐振电路向阻性区靠近，电流会突增。从而造成电路过流而损坏。
发明内容
本发明提供一种既能实现上下抛锅使食物受热均匀、又能防止电路由于频繁抛锅而损坏的节能多频式电磁感应加热装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
它包括一控制器，所述的控制器连接有用于对输入电流进行整流滤波的整流滤波模块、对输入的电流电压进行检测和保护的检测保护模块，用于产生磁场与锅底作用产生热量的谐振模块，以及输入输出模块，其改进在于：所述的谐振模块连接一快速检测锅具材质变化及距离变化的负载检测模块，所述的负载检测模块连接一调整谐振模块的输出频率和相位的调制模块，所述的调制模块与控制器连接，所述的调制模块包括一与负载检测电路连接的PWM调制电路及与PWM调制电路连接的IGBT驱动单元，IGBT驱动单元连接谐振模块，所述的谐振模块包括一IGBT开关、吸收回路、谐振电容及与IGBT开关、吸收回路、谐振电容连接的谐振线圈。
优选地，所述的负载检测模块包括一与谐振模块连接的高频互感器及与高频互感器连接的负载检测电路。
优选地，所述的PWM调制电路还连接有过流保护电路和锁相电路。
优选地，所述的高频互感器与谐振线圈连接。
优选地，所述的整流滤波模块包括一次连接的三相进线抑制电路单元、三相整流单元和滤波单元。
优选地，所述的检测保护模块包括分别与控制器连接的电压浪涌保护单元、电流检测单元、电压检测单元、IGBT温度检测单元、线盘温度检测单元。
优选地，所述的输入输出模块包括分别与控制器连接的显示输出单元、控制输入单元、散热风机控制单元以及开关控制单元。
由于采用了上述结构，本发明的节能多频式电磁感应加热装置通过负载检测模块实时的检测负载状况，及锅底与谐振模块的距离，根据检测结果，调制模块实时动态的调制电路输出频率及相位，通过整流滤波模块对供电频率的转换来实现运转速度率的自动调节，使谐振模块一直工作于感性区，杜绝因负载变化造成电流过大而损坏，而且可以减少无用功率的输出，起到了节能降耗的作用，长期使用时可以有效地降低使用成本。
附图说明
图1是本发明实施例的总体模块结构示意图；
图2是本发明实施例的具体模块结构示意图；
图3是本发明实施例的负载检测电路和PWM调制电路的电路图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的节能多频式电磁感应加热装置包括一控制器1，所述的控制器1连接有用于对输入电流进行整流滤波的整流滤波模块2、对输入的电流电压进行检测和保护的检测保护模块3，用于产生磁场与锅底作用产生热量的谐振模块4，以及输入输出模块5，所述的谐振模块4连接一快速检测锅具材质变化及距离变化的负载检测模块6，所述的负载检测模块6连接一调整谐振模块的输出频率和相位的调制模块7，所述的调制模块7与控制器1连接。
具体的，如图2所示，所述的负载检测模块6包括一与谐振模块连接的高频互感器61及与高频互感器61连接的负载检测电路62；所述的调制模块7包括一与负载检测电路62连接的PWM调制电路71及与PWM调制电路71连接的IGBT驱动单元72，IGBT驱动单元72连接谐振模块4；所述的PWM调制电路7还连接有过流保护电路73和锁相电路74；所述的谐振模块4包括一IGBT开关41、吸收回路42、谐振电容43及与IGBT开关41、吸收回路42、谐振电容43连接的谐振线圈44；所述的高频互感器61与谐振线圈44连接；所述的整流滤波模块2包括一次连接的三相进线抑制电路单元21、三相整流单元22和滤波单元23；所述的检测保护模块3包括分别与控制器连接的电压浪涌保护单元31、电流检测单元32、电压检测单元33、IGBT温度检测单元34、线盘温度检测单元35；所述的输入输出模块5包括分别与控制器1连接的显示输出单元51、控制输入单元52、散热风机控制单元53以及开关控制单元54。本实施例中，浪涌保护单元31、电流检测单元32、电压检测单元33还连接辅助电源变压电路，即位于图2中左下侧的电路部分，从而控制电路提供电源，将220或330V电源隔离变成几路低压电源。
本实施例在工作时，PWM调制电路71输出驱动信号经过IGBT驱动单元72隔离放大控制IGBT开关41开断，其驱动信号频率f0自动跟随着谐振电路频率f变化，谐振频率f = ，所以谐振线圈44电感量L及谐振电容43的电容量C决定谐振频率f，当谐振线圈44电感量L及谐振电容43的电容量C确定时，谐振频率f相应的确定。
当负载锅具移动及材料变化时，谐振频率f随之发生变化，锅具移开时谐振线圈44电感量减小，谐振频率f升高，锅具放入时谐振线圈44电感量增加，谐振频率f降低。由于工作时，PWM调制电路71的驱动信号频率f0略高于谐振频率f ，处于感性区且保持较高功率，在锅具上下快速移动时，即炒菜抛锅过程中并保持有功率输出时，谐振频率f与PWM调制电路71的驱动信号频率f0接近，串联谐振电路接近谐振状态，谐振线圈44中电流突增，此时，为保证电路可靠性，PWM调制电路71的驱动信号频率f0随着谐振频率f变化升高或减小。
具体实现如图3所示，端口INA与INB分别取高频互感器两端，通过高频互感器采取谐振电路电流值的大小及相位角信号。端口INA与INB采集的高频电流值经整流后，其值的大小决定Q3导通， Q3与芯片U2压控振荡脚相联，其Q3加上振荡电阻之和决定芯片M2输出频率。当负载工作在设定状态值，高频电流值越大，Q3导通程度越大，Q3内阻较少，其振荡频率最低，输出功率最大；当负载向上移动时，其谐振电路电感量变大，其谐振电路内阻增大（负载内阻增大），电流减小，Q3导通减小，Q3内阻增大，M2输出频率相应的增大，使得输出频率与谐振电路自身频率保持一致，一直处于感性状态。
本实施例的加热装置通过对输出功率的调节不仅起到了保护谐振电路的目的，而且输出频率随谐振电路频率的变化而变化可以有效地调节功率的输出，通过谐振电路对电流输入频率进行感性控制在一定的感应区间内，针对于锅炉的频繁抛起接触，有效地控制负载变化而造成电流过大的损坏，相比于原有的采用持续恒定的较大功率输出相比，本实施例在锅具远离的时候可以逐渐降低输出的功率，在锅具接近的时候再增加输出的功率，所以可以大幅减少在频繁的抛锅过程中无用功率的输出，起到了节能降耗的作用，长期使用时可以有效地降低使用成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种节能多频式电磁感应加热装置，包括一控制器，所述的控制器连接有用于对输入电流进行整流滤波的整流滤波模块、对输入的电流电压进行检测和保护的检测保护模块，用于产生磁场与锅底作用产生热量的谐振模块，以及输入输出模块，其特征在于：所述的谐振模块连接一快速检测锅具材质变化及距离变化的负载检测模块，所述的负载检测模块连接一调整谐振模块的输出频率和相位的调制模块，所述的调制模块与控制器连接，所述的调制模块包括一与负载检测电路连接的PWM调制电路及与PWM调制电路连接的IGBT驱动单元，IGBT驱动单元连接谐振模块，所述的谐振模块包括一IGBT开关、吸收回路、谐振电容及与IGBT开关、吸收回路、谐振电容连接的谐振线圈。
2.如权利要求1所述的节能多频式电磁感应加热装置，其特征在于：所述的负载检测模块包括一与谐振模块连接的高频互感器及与高频互感器连接的负载检测电路。
3.如权利要求2所述的节能多频式电磁感应加热装置，其特征在于：所述的PWM调制电路还连接有过流保护电路和锁相电路。
4.如权利要求3所述的节能多频式电磁感应加热装置，其特征在于：所述的高频互感器与谐振线圈连接。
5.如权利要求4所述的节能多频式电磁感应加热装置，其特征在于：所述的整流滤波模块包括一次连接的三相进线抑制电路单元、三相整流单元和滤波单元。
6.如权利要求5所述的节能多频式电磁感应加热装置，其特征在于：所述的检测保护模块包括分别与控制器连接的电压浪涌保护单元、电流检测单元、电压检测单元、IGBT温度检测单元、线盘温度检测单元。
7.如权利要求6所述的节能多频式电磁感应加热装置，其特征在于：所述的输入输出模块包括分别与控制器连接的显示输出单元、控制输入单元、散热风机控制单元以及开关控制单元。
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