CN102821501A - 一种适应不同材质锅具的电磁炉控制电路及功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种适应不同材质锅具的电磁炉控制电路，包括IGBT、IGBT驱动模块、连接于IGBT的LC谐振电路、连接于IGBT驱动模块的中央处理器、与LC谐振电路电连接的同步取样电路及与中央处理器连接且提供电流及电压信号的采样电路，所述控制电路还包括对不同材质锅具工作时产生的谐振频率进行采样的谐振频率取样电路，谐振频率取样电路的取样点设置于同步取样电路的输出端，谐振频率取样电路的输出端连接于中央处理器。本发明利用输出功率与功率预设值、以及采集的谐振频率与谐振频率预设值进行比较，来判断谐振频率是否超出电磁炉安全工作的谐振频率范围，经过IGBT进行电磁线盘输出功率的调整，使主回路工作电流工作在额定范围内，从而保护电磁炉安全工作。
Description
技术领域
本发明涉及厨房烹饪器具领域，特别涉及一种不同材质锅具的电磁炉控制电路及功率控制方法。
背景技术
电磁炉作为厨房家电中使用较为广泛的一种厨房用具，一般采用厂家配置的铁锅对食材进行加热，在实际使用时，由于用户选择的多样性，往往采用与厂家自配的锅具不用的其他材质锅具，如4系列不锈钢换成2系列不锈钢锅、或直接换为铝锅，此时会因锅具不同导致IGBT、线盘平均工作电流大幅增加，甚至超过设计额定电流，导致线路板、线盘、IGBT严重发热，甚至烧毁线路板、线盘、或IGBT。而在现有技术中，电磁炉方案一旦设计好，硬件电路就无法调整。当使用的锅具变化时，线盘电感L的有效电感量发生变化，这样就引起谐振频率产生变化。因谐振频率不同，其IGBT、线盘、线路板铜箔所承受的电流就会呈现成倍的差异，但IGBT、线盘、线路板铜箔的设计额定工作电流是有限的。故用户在使用时，会出现电磁炉功率不匹配的情况，使得电磁炉工作效率降低甚至出现烧机的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术中存在的问题而提供一种能适应不同材质锅具且可靠安全的电磁炉控制电路及功率控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的适应不同材质锅具的电磁炉控制电路的技术方案为：
一种适应不同材质锅具的电磁炉控制电路，包括IGBT、IGBT驱动模块、连接于IGBT的LC谐振电路、连接于IGBT驱动模块的中央处理器、与LC谐振电路电连接的同步取样电路及与中央处理器连接且提供电流及电压信号的采样电路，所述控制电路还包括对不同材质锅具工作时产生的谐振频率进行采样的谐振频率取样电路，谐振频率取样电路的取样点设置于同步取样电路的输出端，谐振频率取样电路的输出端连接于中央处理器。
所述LC谐振电路输入端连接于整流电路的输出端，采样电路电连接于整流电路，采样电路包括电流采样电路及电压采样电路。
所述同步取样电路的输出端设有三极管，三极管输出端与中央处理器电连接，且于两者之间设有用于采集不同锅具工作时产生的谐振频率取样点。
所述中央处理器中设有读取谐振频率取样电路采集到的取样信号的计数器。
本发明还提供一种适应不同材质锅具的电磁炉功率控制方法，包括前述控制电路，所述的控制方法包括下列步骤：
第一步，电磁炉开启工作，将锅具放置于电磁炉上，采样电路进行电流及电压信号的取样并传送至中央处理器，中央处理器计算电磁线盘输出功率；
第二步，谐振频率取样电路的取样点进行频率取样，采集当前锅具使用下的电磁线盘的谐振频率，并将谐振频率传送至中央处理器；
第三步，中央处理器设有至少两个功率预设值、安全功率参考值以及谐振频率预设值，中央处理器将输出功率与其中一个功率预设值进行比较，当输出功率大于前述功率预设值，中央处理器进行谐振频率与谐振频率预设值比较； 当输出功率小于功率预设值，中央处理器持续进行输出功率与其他功率预设值进行比较；
第四步，当谐振频率大于谐振频率预设值，由中央处理器调整IGBT脉冲宽度，降低电磁线盘的输出功率，使得电磁线盘输出功率降至安全功率参考值的范围内。
进一步的，中央处理器中设置有功率预设值Pa、Pb、Pc，且有Pa>Pb>Pc，由中央处理器首先进行电磁线盘输出功率P与功率预设值Pa进行比较：
当P>Pa，中央处理器进行谐振频率F与谐振频率预设值Fa进行比较：F>Fa，中央处理器发出信号给IGBT驱动模块，IGBT驱动模块通过调整IGBT的脉宽来调节电磁线盘的输出功率至安全功率参考值的范围内；F<Fa，则不需要调整；
当P≤Pa，输出功率P则需进一步地与功率预设值Pb进行比较，P>Pb，中央处理器调节电磁线盘的输出功率至安全功率参考值的范围内；P≤Pb时需进一步地与功率预设值Pc进行比较，输出功率P与所设置的功率预设值按从高到低进行逐级比较。
进一步的，所述中央处理器中设置有安全功率参考值Pd，且安全功率参考值小于功率预设值的最小值，即Pa>Pb>Pc>Pd。
进一步的，不同锅具对应设置不同的谐振频率预设值。
所述控制电路中设有功率显示电路，功率显示电路与中央处理器连接且显示电磁线盘输出功率。
进一步的，电磁炉电路包括设有多个电容极片的电容感应电路，电容极片感应电路与中央处理器连接且中央处理器对锅具大小进行判定。
进一步的，控制电路中设有功率的显示电路，功率的显示电路与中央处理器连接且显示电磁线盘输出功率。
本发明在与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明在控制电路中设置谐振频率取样电路，并于同步取样电路的输出端设置谐振频率取样点，可以即时采集当前状态下的谐振频率。由于使用不同的锅具，电磁线盘线圈的有效电感量发生变化，这样就会引起谐振频率产生变化，由此可以根据谐振频率的不同来判定使用的不同锅具，并保证不同锅具均能在电磁炉上安全使用，同时输出需要的功率。
进一步的，本发明还提供一种电磁炉适应不同锅具的功率控制方法，电磁炉启动后，电流电压取样电路进行电流、电压信号的取样并传送至中央处理器，中央处理器就可以计算出电磁线盘的输出功率P，并首先与中央处理器中设有的至少两组功率预设值进行比较。当输出功率P小于功率预设值，进一步进行与下一组功率预设值之间的比较，若输出功率P大于功率预设值，则继续于中央处理器中进行谐振频率F与谐振频率预设值的比较。中央处理器通过输出功率和根据不同锅具预先设定的谐振频率预设值的逐次判定，来实现电磁线盘输出功率的调整，保证电磁炉主回路的工作电流始终在额定范围内。不同于现有技术的是，本发明在采用不同的锅具时，电磁线盘线圈的有效电感量不同，导致谐振频率不同，在一定的输出功率条件下，不仅可以直接通过谐振频率的变化来判定锅具的不同，最后通过控制电磁炉线圈的输出功率使得不同材质的锅具的加热效果达到最优效果，同时能调整电磁线盘输出功率到安全功率参考值范围内，保证不同锅具都在安全工作电流范围内，以确保电磁炉的安全工作。
附图说明
图1为本发明一种适应不同锅具的电磁炉控制电路的原理框图。
图2为本发明一种适应不同锅具的电磁炉控制电路的电路图。
图3为本发明一种适应不同材质锅具的电磁炉功率控制方法的流程图。
主要元件标号:
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，为本发明一种适应不同锅具的电磁炉控制电路的原理框图，包括IGBT驱动模块5、连接于IGBT驱动模块5的LC谐振电路1、与LC谐振电路1电连接的同步取样电路2、整流电路7、中央处理器4和用于需要进行功率调整的显示电路，以及与整流电路7连接的进行电流及电压信号采集的采样电路8，电磁炉控制电路还包括分别与同步取样电路2和中央处理器4连接的谐振频率取样电路3。
如图2所示，为本发明一种适应不同锅具的电磁炉控制电路的电路图，包括IGBT6和IGBT驱动模块5、连接于IGBT6输出端的LC谐振电路1、与LC谐振电路1电连接的同步取样电路2，以及中央处理器4，所述控制电路还包括对不同锅具A工作时产生的谐振频率进行采样的谐振频率取样电路3，谐振频率取样电路3的取样点31设置于同步取样电路2的输出端，同步取样电路2的输出端设有三极管21，三极管21输出端与中央处理器4电连接，且于两者之间设有用于采集不同锅具A工作时产生的谐振频率取样点31。
在中央处理器4中设有读取前述所采集到的谐振频率取样信号的计数器，且于中央处理器4中设有用于与前述采集的谐振取样频率进行比较的谐振频率预设值。所述中央处理器4的输出端连接有用于调节输出功率的IGBT驱动模块5。中央处理器4读取由谐振频率取样点31采集的频率值，与前述谐振频率预设值进行比较，然后通过同步取样电路2采集的同步信号和调控脉宽PWM控制信号来调节输出功率，控制电路中设有功率的显示电路，同时，由中央处理器4发出信号，功率的显示电路与中央处理器连接且显示电磁线盘输出功率。
所述控制电路中的LC谐振电路1另一端连接有整流电路7，整流电路7连接有采样电路8，采样电路8的输入端与中央处理器4连接，将电流及电压信号输入中央处理器4。
本发明主要依据使用不同锅具A会得到不同的谐振频率值，根据中央处理器4根据预设的谐振频率值与谐振频率取样电路3中采集的频率值进行对比，判断谐振频率是否超出电磁炉可安全工作的谐振频率范围，若超过，则通过中央处理器4调整PWM控制信号，适当降低电磁炉的输出功率，使主回路工作电流工作在额定范围内，从而保护电磁炉安全工作。
如图3所示，为本发明一种电磁炉适应不同锅具功率控制方法的流程图，功率控制方法如下：
第一步，电磁炉开启工作时，将锅具A放置于电磁炉上，电流及电压信号的采样电路8先进行电流及电压取样并传送至中央处理器4，中央处理器4计算出电磁线盘输出功率P；
第二步，谐振频率取样电路3的取样点31进行频率取样，采集当前锅具A使用下的电磁线盘的谐振频率，并将谐振频率F传送至中央处理器4；
第三步，中央处理器4中设有功率预设值、安全功率参考值以及谐振频率预设值，中央处理器4将功率值与功率预设值进行比较，当输出功率大于功率预设值，中央处理器4进行谐振频率与谐振频率预设值比较；当输出功率小于功率预设值，中央处理器持续进行输出功率与其他功率预设值进行比较。
当谐振频率大于谐振频率预设值，由中央处理器4调整IGBT6的脉冲宽度，降低电磁线盘的输出功率，使得电磁线盘输出功率至安全功率参考值范围内。
例如，中央处理器4设有三组预设功率值，即Pa、Pb、Pc，安全功率参考值为Pd，对应的谐振频率预设值分别为Fa、Fb、Fc，具体来说：
中央处理器4先进行输出功率P与功率预设值进行比较，若P>Pa，中央处理器4通过设于其中的计数器读取谐振频率F，并与中央处理器4中的谐振频率预设值Fa进行比较。当F>Fa，中央处理器4就发出信号给前述显示或者提醒电路显示需要调节输出功率的信息，同时还发出调节信号给IGBT驱动模块5，由IGBT驱动模块5通过调整的IGBT6的脉宽，来调节输出功率至安全功率参考值，即P≤Pd；当F<Fa，则不需要调整；
若P≤Pa，输出功率P需进一步地与Pb进行比较。若P>Pb，中央处理器4通过设于其中的计数器读取谐振频率F，并与中央处理器4中的谐振频率预设值Fb进行比较，当F>Fb，中央处理器4就发出信号给前述显示或者提醒电路显示需要调节输出功率的信息，同时还发出调节信号给IGBT驱动模块5，由IGBT驱动模块5通过调整的IGBT6的脉宽，来调节输出功率至安全功率参考值，即P≤Pd；当F<Fb，则不需要调整；
若P≤Pb，输出功率P进一步地与Pc进行比较，然后进行谐振频率预设值进行比较，控制方法同上。
此处的功率预设值至少设置为两个值，本发明方案中设置了三个功率预设值Pa、Pb、Pc，且Pa>Pb>Pc。前述安全功率参考值Pd是经过大量的试验得出电磁炉安全工作的功率值，且Pa>Pb>Pc>Pd，功率值范围Pd≤1800W。
在市电220V条件下，使用2或3系列不锈钢锅具A在2100W工作时，电磁炉谐振频率应在范围29≤Fa，Fb，Fc≤40KHZ；使用4系列不锈钢（如430、410、409）锅具A在2100W工作时，电磁炉谐振频率应在范围21≤fa，fb，fc≤30KHZ。
上述谐振频率预设值Fa、Fb、Fc是根据不同锅具A来设定的。因为电磁炉谐振频率主要由线盘的电感L和电容C决定，且谐振频率与电感L和电容C成反比，当使用的锅具A发生变化时，线盘电感L的有效电感量发生变化，这样就引起谐振频率产生变化。
本发明中的电磁炉电路包括设有多个电容极片的电容感应电路，电容极片感应电路与中央处理器连接且中央处理器对锅具大小进行判定。
根据本发明的原理，对方案中适应不同锅具A的控制电路和控制方法做改进或是等同的变化均应落在本发明的权利要求所要求的范围。应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (10)
1.一种适应不同材质锅具的电磁炉控制电路，包括IGBT、IGBT驱动模块、连接于IGBT的LC谐振电路、连接于IGBT驱动模块的中央处理器、与LC谐振电路电连接的同步取样电路及与中央处理器连接且提供电流及电压信号的采样电路，其特征在于：所述控制电路还包括对不同材质锅具工作时产生的谐振频率进行采样的谐振频率取样电路，谐振频率取样电路的取样点设置于同步取样电路的输出端，谐振频率取样电路的输出端连接于中央处理器。
2.根据权利要求1所述的一种适应不同材质锅具的电磁炉控制电路，其特征在于：所述LC谐振电路输入端连接于整流电路的输出端，采样电路电连接于整流电路，采样电路包括电流采样电路及电压采样电路。
3.根据权利要求1所述的一种适应不同材质锅具的电磁炉控制电路，其特征在于：所述同步取样电路的输出端设有三极管，三极管输出端与中央处理器电连接，且于两者之间设有用于采集不同锅具工作时产生的谐振频率取样点。
4.根据权利要求1所述的一种适应不同材质锅具的电磁炉控制电路，其特征在于：所述中央处理器中设有读取谐振频率取样电路采集到的取样信号的计数器。
5.一种适应不同材质锅具的电磁炉功率控制方法，电磁炉包括权利要求1-4任一项所述的控制电路，其特征在于：所述的功率控制方法包括下列步骤：
第一步，电磁炉开启工作，将锅具放置于电磁炉上，采样电路进行电流及电压信号的取样并传送至中央处理器，中央处理器计算电磁线盘输出功率；
第二步，谐振频率取样电路的取样点进行频率取样，采集当前锅具使用下的电磁线盘的谐振频率，并将谐振频率传送至中央处理器；
第三步，中央处理器设有至少两个功率预设值、安全功率参考值以及谐振频率预设值，中央处理器将输出功率与其中一个功率预设值进行比较，当输出功率大于前述功率预设值，中央处理器进行谐振频率与谐振频率预设值比较；当输出功率小于功率预设值，中央处理器持续进行输出功率与其他功率预设值进行比较；
第四步，当谐振频率大于谐振频率预设值，由中央处理器调整IGBT脉冲宽度，降低电磁线盘的输出功率，使得电磁线盘输出功率降至安全功率参考值的范围内。
6.根据权利要求5所述的适应不同材质锅具的电磁炉功率控制方法，其特征在于：所述中央处理器中设置有功率预设值Pa、Pb、Pc，且有Pa>Pb>Pc，由中央处理器首先进行电磁线盘输出功率P与功率预设值Pa进行比较：
当P>Pa，中央处理器进行谐振频率F与谐振频率预设值Fa进行比较：F>Fa，中央处理器发出信号给IGBT驱动模块，IGBT驱动模块通过调整IGBT的脉宽来调节电磁线盘的输出功率至安全功率参考值的范围内；F<Fa，则不需要调整；
当P≤Pa，输出功率P则需进一步地与功率预设值Pb进行比较，P>Pb，中央处理器调节电磁线盘的输出功率至安全功率参考值的范围内；P≤Pb时需进一步地与功率预设值Pc进行比较，输出功率P与所设置的功率预设值按从高到低进行逐级比较。
7.根据权利要求6所述的适应不同材质锅具的电磁炉功率控制方法，其特征在于：所述中央处理器中设置有安全功率参考值Pd，且安全功率参考值小于功率预设值的最小值，即Pa>Pb>Pc>Pd。
8.根据权利要求5-7任一项所述的适应不同锅具的电磁炉功率控制方法，其特征在于：所述不同锅具对应设置不同的谐振频率预设值。
9.根据权利要求5所述的适应不同锅具的电磁炉功率控制方法，其特征在于：所述电磁炉电路包括设有多个电容极片的电容感应电路，电容极片感应电路与中央处理器连接且中央处理器对锅具大小进行判定。
10.根据权利要求5所述的适应不同锅具的电磁炉功率控制方法，其特征在于：所述控制电路中设有功率的显示电路，功率的显示电路与中央处理器连接且显示电磁线盘输出功率。
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