CN104010399B - 电磁加热装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电磁加热装置及其控制方法，电磁加热装置包括：谐振加热模块包括相互并联的谐振线圈和谐振电容；开关模块与谐振加热模块相连；采样模块与开关模块相连，采样开关模块的电流以生成电压信号；同步检测模块与采样模块相连，在开关模块开通和关断时同步检测采样模块生成的电压信号以生成检测信号；同步反馈模块连接在谐振加热模块的两端，根据谐振加热模块两端的电压生成反馈信号；控制模块分别与同步反馈模块、同步检测模块和开关模块相连，在检测信号异常时根据反馈信号调整输出给开关模块的控制信号以实现对开关模块的控制。本发明能够实时调整开关状态实现零电压开通，从而降低开通损耗，减少开关发热，提高使用寿命。

Description

电磁加热装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及生活电器技术领域，特别涉及一种电磁加热装置及一种电磁加热装置的控制方法。

背景技术

目前，电磁炉的加热控制方案一般使用单管加热控制方案。在单管加热控制方案中，IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）的同步特性受锅具材质、线圈盘电感量、线圈盘到锅具距离等因素的影响，IGBT无法实现零电压开通。而IGBT超前或者滞后开通会产生很高的开通电流和更高的开关损耗，使得IGBT发热增加，从而导致性能下降，损坏风险加大。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术问题。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电磁加热装置，该电磁加热装置能够实时调整功率开关的开关状态以实现零电压开通，降低开关的开通损耗，减少开关发热，提高开关的使用寿命，并且该装置成本低、可靠性高。

本发明的另一个目的在于提出一种电磁加热装置的控制方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的电磁加热装置，包括：谐振加热模块，所述谐振加热模块包括相互并联的谐振线圈和谐振电容；开关模块，所述开关模块与所述谐振加热模块相连；采样模块，所述采样模块与所述开关模块相连，所述采样模块采样所述开关模块的电流以生成电压信号；同步检测模块，所述同步检测模块与所述采样模块相连，所述同步检测模块在所述开关模块开通和关断时同步检测所述采样模块生成的电压信号以生成检测信号；同步反馈模块，所述同步反馈模块连接在所述谐振加热模块的两端，所述同步反馈模块根据所述谐振加热模块两端的电压生成反馈信号；控制模块，所述控制模块分别与所述同步反馈模块、所述同步检测模块和所述开关模块相连，所述控制模块在所述检测信号异常时根据所述反馈信号调整输出给所述开关模块的控制信号以实现对所述开关模块的控制。

根据本发明实施例的电磁加热装置，能够在工作过程中通过检测流过开关模块的电流信号来判断开关模块的工作状态，同时根据该工作状态实时调整开关模块的开通与关断的时间，以使开关模块持续实现零电压开通，从而减小开关的开通损耗，降低开关发热量，提高开关的使用寿命。此外，该装置成本低、可靠性高。

在本发明的一个实施例中，所述同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和第二检测单元根据所述采样模块生成的电压信号输出高低电平信号。

其中，在本发明的一个实施例中，所述第一检测单元进一步包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与第一参考电源相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二电阻的另一端接地，所述第二电阻和所述第一电阻之间具有第一节点；第一比较器，所述第一比较器的负输入端与所述第一节点和所述采样模块的输出端中的一个相连，所述第一比较器的正输入端与所述第一节点和所述采样模块的输出端中的另一个相连，所述第一比较器的输出端与所述控制模块相连。

并且，在本发明的一个实施例中，所述第二检测单元进一步包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与第二参考电源相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端接地，所述第四电阻和所述第三电阻之间具有第二节点；第二比较器，所述第二比较器的正输入端与所述第二节点和所述采样模块的输出端中的一个相连，所述第二比较器的负输入端与所述第二节点和所述采样模块的输出端中的另一个相连，所述第二比较器的输出端与所述控制模块相连。

此外，所述的电磁加热装置还包括第五电阻和第一电容，所述第五电阻的一端分别与第一电容的一端、所述第一检测单元和所述第二检测单元相连，所述第五电阻的另一端与所述采样模块相连，所述第一电容的另一端接地。

在本发明的一个实施例中，所述采样模块为第六电阻或是电流互感器与第七电阻形成的并联电路。

在本发明的一个实施例中，所述采样模块为第六电阻，所述开关模块为IGBT，所述第六电阻的一端与所述IGBT的发射极相连，所述第六电阻的另一端与输入电源的负极端相连。

在本发明的一个实施例中，所述开关模块为IGBT，所述采样模块为电流互感器与第七电阻形成的并联电路，所述电流互感器的初级线圈的一端与所述IGBT的发射极相连，所述电流互感器的初级线圈的另一端与输入电源的负极端相连，所述电流互感器的次级线圈与所述第七电阻并联，所述电流互感器的次级线圈的一端和所述第七电阻的一端分别与所述同步检测模块相连，所述电流互感器的次级线圈的另一端和所述第七电阻的另一端分别接地。

在本发明的一个实施例中，所述开关模块为IGBT，所述采样模块为电流互感器与第七电阻形成的并联电路，所述电流互感器的初级线圈的一端与所述谐振加热模块的一端相连，所述电流互感器的初级线圈的另一端与所述IGBT的集电极相连，所述电流互感器的次级线圈与所述第七电阻并联，所述电流互感器的次级线圈的一端和所述第七电阻的一端分别与所述同步检测模块相连，所述电流互感器的次级线圈的另一端和所述第七电阻的另一端分别接地。

在本发明的一个实施例中，所述的电磁加热装置还包括：驱动模块，所述驱动模块连接在所述控制模块和所述开关模块之间，所述驱动模块根据所述控制模块输出的控制信号生成驱动信号控制所述开关模块的开通或关断。

本发明第二方面的实施例提出了一种电磁加热装置的控制方法，其中，所述电磁加热装置包括谐振加热模块、开关模块、采样模块、同步检测模块、同步反馈模块和控制模块，所述方法包括如下步骤：

在所述开关模块开通和关断的一个周期内，所述采样模块采样所述开关模块的电流以生成电压信号；

所述同步检测模块同步检测所述电压信号以生成检测信号；

所述同步反馈模块根据所述谐振加热模块两端的电压的高低生成反馈信号；

所述控制模块接收所述检测信号和所述反馈信号，且在所述检测信号异常时根据所述反馈信号调整输出给所述开关模块的控制信号以实现对所述开关模块的控制。

根据本发明实施例的电磁加热装置的控制方法，能够在电磁加热装置工作过程中通过检测流过开关模块的电流信号来判断开关模块的工作状态，同时根据该工作状态实时调整开关模块的开通与关断的时间，以使开关模块持续实现零电压开通，从而减小开关的开通损耗，降低开关发热量，提高开关的使用寿命。此外，该控制方法简单可靠。

在本发明的一个实施例中，所述同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，在一个开关周期内所述控制方法进一步包括：如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元持续输出低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为零电压同步开通；如果所述第一检测单元输出两个高电平信号且所述第二检测单元持续输出低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为超前开通；如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元输出一个高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为滞后开通。

在本发明的另一个实施例中，所述同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，在一个开关周期内所述控制方法进一步包括：如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元持续输出低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为零电压同步开通；如果所述第一检测单元输出两个低电平信号且所述第二检测单元持续输出低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为超前开通；如果所述第一检测单元输出一个低电平信号且所述第二检测单元输出一个高电平信号时，所述控制模块判断所述开关模块为滞后开通。

在本发明的又一个实施例中，所述同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，在一个开关周期内所述控制方法进一步包括：如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元持续输出高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为零电压同步开通；如果所述第一检测单元输出两个高电平信号且所述第二检测单元持续输出高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为超前开通；如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元输出一个低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为滞后开通。

在本发明的还一个实施例中，所述同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，在一个开关周期内所述控制方法进一步包括：如果所述第一检测单元输出一个低电平信号且所述第二检测单元持续输出高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为零电压同步开通；如果所述第一检测单元输出两个低电平信号且所述第二检测单元持续输出高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为超前开通；如果所述第一检测单元输出一个低电平信号且所述第二检测单元输出一个低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为滞后开通。

在本发明的实施例中，所述的电磁加热装置的控制方法进一步包括：如果所述开关模块为超前开通，所述控制模块调整所述控制信号，控制所述开关模块延时开通；如果所述开关模块为滞后开通，所述控制模块调整所述控制信号，控制所述开关模块提前开通。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一个实施例的电磁加热装置的方框示意图；

图2为本发明的电磁加热装置的一种实施方式的电路示意图；

图3为本发明的电磁加热装置的一种实施方式的电路示意图；

图4为本发明的电磁加热装置的一种实施方式的电路示意图；

图5为同步检测模块的一种实施方式的电路示意图；

图6为同步检测模块的一种实施方式的电路示意图；

图7为同步检测模块的一种实施方式的电路示意图；

图8（a）为IGBT同步开通时的对应波形时序图；

图8（b）为IGBT超前开通时的对应波形时序图；

图8（c）为IGBT滞后开通时的对应波形时序图；以及

图9为本发明一个实施例的电磁加热装置的控制方法的流程图。

附图标记：

谐振加热模块110、开关模块120、采样模块130、同步检测模块140、同步反馈模块150、控制模块160，驱动模块170、整流滤波模块180，谐振线圈L、谐振电容C，第六电阻R6，电流互感器131、第七电阻R7，第一检测单元141、第二检测单元142，第一电阻至第四电阻R1~R4、第一节点A、第二节点B、采样模块130的输出端D，第一比较器U1、第二比较器U2，第五电阻R5、第一电容C1，第一分压电阻至第四分压电阻R8~R11，第三比较器U3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参照附图对本发明实施例提出的电磁加热装置及其控制方法进行描述。

图1示出了根据本发明第一方面实施例提出的电磁加热装置的方框示意图。如图1所示，本发明提出的电磁加热装置包括谐振加热模块110、开关模块120、采样模块130、同步检测模块140、同步反馈模块150以及控制模块160。

其中，谐振加热模块110包括相互并联的谐振线圈L和谐振电容C。

开关模块120与谐振模块110相连，开关模块120可以是任意的IGBT、MOS管、GTR等功率开关，在本发明的一个具体示例中，如图2所示，开关模块120为IGBT，其中，IGBT开通瞬间有三种工作状态，分别为零电压同步开通、超前开通和滞后开通。

采样模块130与开关模块120相连，采样模块130采样开关模块110的电流以生成电压信号。

在本发明的一个实施例中，采样模块130为第六电阻R6或是电流互感器131与第七电阻R7形成的并联电路。

在本发明的一个示例中，如图2所示，开关模块120为IGBT，采样模块130为电流互感器131与第七电阻R7形成的并联电路，电流互感器131的初级线圈的一端与IGBT的发射极相连，电流互感器131的初级线圈的另一端与输入电源的负极端相连，电流互感器131的次级线圈与第七电阻R7并联，电流互感器131的次级线圈的一端和第七电阻R7的一端分别与同步检测模块140相连，电流互感器131的次级线圈的另一端和第七电阻R7的另一端分别接地。具体地，电流互感器131串联到IGBT的发射极，电流互感器131通过检测初级线圈电流的大小，按照预设比例输出至次级线圈，次级线圈电流流过第七电阻R7在第七电阻R7上产生电压以生成电压信号。

在本发明的另一个示例中，如图3所示，开关模块120为IGBT，采样模块130为电流互感器131与第七电阻R7形成的并联电路，电流互感器131的初级线圈的一端与谐振加热模块110的一端相连，电流互感器131的初级线圈的另一端与IGBT的集电极相连，电流互感器131的次级线圈与第七电阻R7并联，电流互感器131的次级线圈的一端和第七电阻R7的一端分别与同步检测模块140相连，电流互感器131的次级线圈的另一端和第七电阻R7的另一端分别接地。具体地，电流互感器131串联到IGBT的集电极，电流互感器131通过检测初级线圈电流的大小，按照预设比例输出至次级线圈，次级线圈电流流过第七电阻R7在第七电阻R7上产生电压以生成电压信号。

在本发明的再一个示例中，如图4所示，采样模块130为第六电阻R6，开关模块120为IGBT，第六电阻R6的一端与IGBT的发射极相连，第六电阻R6的另一端与输入电源的负极端相连。具体地，IGBT处于开通状态时，流过第六电阻R6的电流在第六电阻R6上产生电压以生成电压信号。

同步检测模块140与采样模块130相连，同步检测模块140在开关模块120开通和关断时同步检测采样模块130生成的电压信号以生成检测信号。

同步反馈模块150连接在谐振加热模块110的两端，同步反馈模块150根据谐振加热模块110两端的电压生成反馈信号。

控制模块160分别与同步反馈模块150、同步检测模块140和开关模块120相连，控制模块160在检测信号异常时根据反馈信号调整输出给开关模块120的控制信号以实现对开关模块120的控制。其中，控制模块160可以为MCU（MicroControlUnit，微控制单元）。

进一步地，该电磁加热装置还包括驱动模块170。如图4所示，驱动模块170连接在控制模块160和开关模块120之间，驱动模块170根据控制模块160输出的控制信号生成驱动信号控制开关模块120的开通或关断。

另外，该电磁加热装置还包括整流滤波模块180。如图4所示，整流滤波模块180与谐振加热模块110相连，整流滤波模块180将输入的交流电转换为直流电。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，第一检测单元141和第二检测单元142根据采样模块130生成的电压信号输出高低电平信号。

其中，在本发明的一个实施例中，第一检测单元141进一步包括：第一电阻R1、第二电阻R2以及第一比较器U1。其中，第一电阻R1的一端与第一参考电源相连，第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连，第二电阻R2的另一端接地，第二电阻R2和第一电阻R1之间具有第一节点A，第一比较器U1的负输入端与第一节点A和采样模块130的输出端D中的一个相连，第一比较器U1的正输入端与第一节点A和采样模块130的输出端D中的另一个相连，第一比较器U1的输出端与控制模块160相连。其中，在本发明的一个示例中，第一参考电源可以为+5V。

并且，在本发明的一个实施例中，第二检测单元142进一步包括：第三电阻R3、第四电阻R4以及第二比较器U2。其中，第三电阻R3的一端与第二参考电源相连，第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端接地，第四电阻R4和第三电阻R3之间具有第二节点B，第二比较器U2的正输入端与第二节点B和采样模块130的输出端D中的一个相连，第二比较器U2的负输入端与第二节点B和采样模块130的输出端D中的另一个相连，第二比较器U2的输出端与控制模块160相连。其中，在本发明的一个示例中，第二参考电源可以为-5V。

可以理解的是，同步检测模块140可以有多种实现形式，可以为如图4至图7所示的实现形式中的任一种，下面首先对图4所示的同步检测模块140的实现形式进行描述，然后参照图5至图7对同步检测模块140的其他实现形式进行描述。

如图4所示，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，其中，第一检测单元141进一步包括：第一电阻R1、第二电阻R2以及第一比较器U1。其中，第一电阻R1的一端与第一参考电源相连，第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连，第二电阻R2的另一端接地，第二电阻R2和第一电阻R1之间具有第一节点A，第一比较器U1的负输入端与第一节点A相连，第一比较器U1的正输入端与采样模块130的输出端D相连，第一比较器U1的输出端与控制模块160相连。并且，第二检测单元142进一步包括：第三电阻R3、第四电阻R4以及第二比较器U2。其中，第三电阻R3的一端与第二参考电源相连，第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端接地，第四电阻R4和第三电阻R3之间具有第二节点B，第二比较器U2的正输入端与第二节点B相连，第二比较器U2的负输入端采样模块130的输出端D相连，第二比较器U2的输出端与控制模块160相连。在本示例中，第一参考电源可以为+5V，第二参考电源可以为-5V。

在本示例中，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，在一个开关周期内，其中，当第一检测单元141输出一个高电平信号且第二检测单元142持续输出低电平信号时，控制模块160判断开关模块120为零电压同步开通；当第一检测单元141输出两个高电平信号且第二检测单元142持续输出低电平信号时，控制模块160判断开关模块120为超前开通；当第一检测单元141输出一个高电平信号且第二检测单元142输出一个高电平信号时，控制模块160判断开关模块120为滞后开通。

在本发明的一个实施例中，在开关模块120为超前开通时，控制模块160调整控制信号控制开关模块120延时开通；在开关模块120为滞后开通时，控制模块160调整控制信号控制开关模块120提前开通。由此，在工作过程中通过控制模块160实时调整开关模块120的工作状态，实现零电压开通，降低开通损耗，提高开关模块120的使用寿命。

下面以图4所示的实施方式为例对本发明提出的电磁加热装置的工作过程进行描述。

在本示例中，开关模块120为IGBT，采样模块130为第六电阻R6，同步反馈模块150包括第一至第四分压电阻和第三比较器，分别为R8、R9、R10、R11及U3，控制模块160为MCU，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，其中，第一检测单元141进一步包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一比较器U1，第二检测单元142进一步包括第三电阻R3、第四电阻R4以及第二比较器U2。

在本示例中，该电磁加热装置还包括第五电阻R5和第一电容C1。其中，第五电阻R5的一端分别与第一电容C1的一端、第一检测单元141和第二检测单元142相连，第五电阻R5的另一端与采样模块130相连，第一电容C1的另一端接地。具体地，第五电阻R5和第一电容C1组成低通滤波电路，对采样模块130在开关模块120开通时提供的电压信号进行滤波。

具体地，在电磁加热装置工作过程中，当IGBT开通时，电流依次流过谐振线圈L、IGBT、第六电阻R6、地线，流过第六电阻R6的电流在第六电阻R6上产生电压UR6，UR6通过R5、C1滤波后输入第一比较器U1、第二比较器U2与比较器各自的另一端口电压进行比较，并将比较结果输入MCU，当IGBT关断后，谐振线圈L的电流流向谐振电容C，谐振电容C电压上升，当谐振线圈L电流下降到零，谐振电容C电压上升到最高，此时谐振电容C开始放电，谐振电容C电压开始下降，第三比较器U3通过第一分压电阻R8、第二分压电阻R9、第三分压电阻R10至第四分压电阻R11检测谐振电容C两端电压，当第三比较器U3正向输入端电压低于负向输入端电压时第三比较器U3输出低电平，并反馈给MCU，MCU检测到低电平下降时调整控制信号通过驱动模块170控制IGBT开通。在IGBT开通瞬间可能出现如图8所示的三种工作状态，第一比较器U1、第二比较器U2在三种工作状态下输出不同的信号。图8示出了IGBT开通瞬间的三种工作状态下对应的波形，其中，I_IGBT为IGBT电流，Ton为开通时间。

其中，电磁加热装置工作时，IGBT进行周期性的开通和关断。如图8（a）所示，IGBT同步开通时，集电极电压到0立即开通，IGBT电流由零开始近似直线上升，在关断初始电流达到峰值，关断后电流逐渐下降到0。此过程第六电阻R6采样流过IGBT的电流，在IGBT电流上升过程初期UR6<UA，其中UA为与第一比较器U1的负输入端相连的第一节点A的电压，第一比较器U1输出低电平，当IGBT电流上升到较高时，UR6>UA，第一比较器U1输出高电平，而在IGBT开通与关断的一个周期的全过程中，IGBT的电流都流向地线，UR6始终为正电压，故第二比较器U2持续输出低电平信号。因此，IGBT在同步开通的一个开关周期中第一比较器U1输出一个高电平，第二比较器U2持续输出低电平信号，即言，IGBT同步开通时，第一检测单元141输出一个高电平信号，第二检测单元142持续输出低电平信号。

如图8（b）所示，IGBT超前开通时，在开通瞬间集电极电压不为0，IGBT电流在开通瞬间产生较高的正向尖峰，此时UR6>UA，第一比较器U1输出高电平。尖峰电流开始下降后再从较低电流近似线性上升，此过程中，电压下降后UR6<UA，第一比较器U1输出低电平，当IGBT电流上升到较高时，UR6>UA，第一比较器U1输出高电平，直到IGBT关断IGBT电流快速下降到0，第一比较器U1输出低电平。在IGBT一次开关周期的整个过程中，IGBT电流有两个正向尖峰，第一比较器U1输出两个高电平，整个过程中IGBT无负向电流，第二比较器U2持续输出低电平信号。因此，IGBT在超前开通时，在一个开关周期中第一比较器U1输出两个高电平，第二比较器U2持续输出低电平信号，即言，IGBT超前开通时，第一检测单元141输出两个高电平信号，第二检测单元142持续输出低电平信号。

如图8（c）所示，IGBT滞后开通时，在IGBT开通瞬间由于L2和C2组成的震荡回路电流已经反向，由地流向IGBT，IGBT电流为负向电流，UR6<0，在负向电流较大时UR6<UB，其中UB为与第二比较器U2的正输入端相连的第二节点B的电压，第二比较器U2输出高电平，当IGBT开通后负向电流下降到0，并且开始正向上升，在上升过程中IGBT电流较低时，UR6<UA，UR6>UB，第一比较器U1输出低电平，第二比较器U2输出低电平，当IGBT电流上升到较高时UR6>UA，UR6>UB，第一比较器U1输出高电平。因此，IGBT滞后开通时，在一个开关周期中第一比较器U1输出一个高电平，第二比较器U2输出一个高电平，即言，在IGBT滞后开通时，第一检测单元141输出一个高电平信号，第二检测单元142输出一个高电平信号。

同步检测模块140在三种工作状态生成不同的检测信号，MCU根据检测信号以及同步反馈模块150的反馈信号对IGBT的工作状态进行调整。具体地，工作状态调整过程为：

当MCU在一个开关周期中检测到第一比较器U1输出一个高电平，第二比较器U2持续输出低电平信号，MCU判断为IGBT零电压同步开通，开通状态不需要调整；

当MCU在一个开关周期中检测第一比较器U1输出两个高电平，第二比较器U2持续输出低电平信号，MCU判断为IGBT超前开通，在下一个开关周期中检测到第三比较器U3输出低电平下降沿时，延时开通IGBT，下个周期继续检测到第一比较器U1输出两个高电平，则继续增加开通延时时间，直到MCU在一个开关周期中检测到第一比较器U1输出一个高电平，第二比较器U2持续输出低电平信号，IGBT零电压开通为止。

当MCU在一个开关周期中第一比较器U1输出一个高电平，第二比较器U2输出一个高电平，MCU则判断为IGBT滞后开通，在下一个开关周期中检测到第三比较器U3输出低电平下降沿时，减少开通延时时间，提前开通，下个周期继续检测到第一比较器U1输出一个高电平，第二比较器U2输出一个高电平时，则MCU继续减小开通延时时间，直到MCU在一个开关周期中检测到第一比较器U1输出一个高电平，第二比较器U2持续输出低电平信号，IGBT零电压开通为止。

由此，根据IGBT的工作状态实时调整IGBT的开通和关断的时间以使IGBT持续实现零电压开通。

下面参照图5至图7对同步检测模块140的其他实现形式进行描述。

如图5所示，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，其中，第一检测单元141进一步包括：第一电阻R1、第二电阻R2以及第一比较器U1。其中，第一电阻R1的一端与第一参考电源相连，第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连，第二电阻R2的另一端接地，第二电阻R2和第一电阻R1之间具有第一节点A，第一比较器U1的正输入端与第一节点A相连，第一比较器U1的负输入端与采样模块130的输出端D相连，第一比较器U1的输出端与控制模块160相连。并且，第二检测单元142进一步包括：第三电阻R3、第四电阻R4以及第二比较器U2。其中，第三电阻R3的一端与第二参考电源相连，第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端接地，第四电阻R4和第三电阻R3之间具有第二节点B，第二比较器U2的正输入端与第二节点B相连，第二比较器U2的负输入端采样模块130的输出端D相连，第二比较器U2的输出端与控制模块160相连。其中，第一参考电源可以为+5V，第二参考电源可以为-5V。

在本示例中，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，在一个开关周期内，其中，当第一检测单元141输出一个高电平信号且第二检测单元142持续输出低电平信号时，控制模块160判断开关模块160为零电压同步开通；当第一检测单元141输出两个低电平信号且第二检测单元142持续输出低电平信号时，控制模块160判断开关模块120为超前开通；当第一检测单元141输出一个低电平信号且第二检测单元142输出一个高电平信号时，控制模块160判断开关模块120为滞后开通。

如图6所示，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，其中，第一检测单元141进一步包括：第一电阻R1、第二电阻R2以及第一比较器U1。其中，第一电阻R1的一端与第一参考电源相连，第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连，第二电阻R2的另一端接地，第二电阻R2和第一电阻R1之间具有第一节点A，第一比较器U1的负输入端与第一节点A相连，第一比较器U1的正输入端与采样模块130的输出端D相连，第一比较器U1的输出端与控制模块160相连。并且，第二检测单元142进一步包括：第三电阻R3、第四电阻R4以及第二比较器U2。其中，第三电阻R3的一端与第二参考电源相连，第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端接地，第四电阻R4和第三电阻R3之间具有第二节点B，第二比较器U2的负输入端与第二节点B相连，第二比较器U2的正输入端采样模块130的输出端D相连，第二比较器U2的输出端与控制模块160相连。其中，第一参考电源可以为+5V，第二参考电源可以为-5V。

在本示例中，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，在一个开关周期内，其中，当第一检测单元141输出一个高电平信号且第二检测单元142持续输出高电平信号时，控制模块160判断开关模块为零电压同步开通；当第一检测单元141输出两个高电平信号且第二检测单元142持续输出高电平信号时，控制模块160判断开关模块120为超前开通；当第一检测单元141输出一个高电平信号且第二检测单元142输出一个低电平信号时，控制模块160判断开关模块120为滞后开通。

如图7所示，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，其中，第一检测单元141进一步包括：第一电阻R1、第二电阻R2以及第一比较器U1。其中，第一电阻R1的一端与第一参考电源相连，第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连，第二电阻R2的另一端接地，第二电阻R2和第一电阻R1之间具有第一节点A，第一比较器U1的正输入端与第一节点A相连，第一比较器U1的负输入端与采样模块130的输出端D相连，第一比较器U1的输出端与控制模块160相连。并且，第二检测单元142进一步包括：第三电阻R3、第四电阻R4以及第二比较器U2。其中，第三电阻R3的一端与第二参考电源相连，第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端接地，第四电阻R4和第三电阻R3之间具有第二节点B，第二比较器U2的负输入端与第二节点B相连，第二比较器U2的正输入端采样模块130的输出端D相连，第二比较器U2的输出端与控制模块160相连。其中，第一参考电源可以为+5V，第二参考电源可以为-5V。

在本示例中，同步检测模块140包括第一检测单元141和第二检测单元142，在一个开关周期内，其中，当第一检测单元141输出一个低电平信号且第二检测单元142持续输出高电平信号时，控制模块160判断开关模块120为零电压同步开通；当第一检测单元141输出两个低电平信号且第二检测单元142持续输出高电平信号时，控制模块160判断开关模块120为超前开通；当第一检测单元141输出一个低电平信号且第二检测单元142输出一个低电平信号时，控制模块160判断开关模块120为滞后开通。

类似地，可以分析出图5至图7所示的同步检测模块140的其他实现形式在IGBT开通瞬间的三种工作状态下电磁加热装置的工作过程，故此处不作描述。

根据本发明实施例的电磁加热装置，能够在工作过程中通过检测流过开关模块的电流信号来判断开关模块的工作状态，同时根据该工作状态实时调整开关模块的开通与关断的时间，以使开关模块持续实现零电压开通，从而减小开关的开通损耗，降低开关发热量，提高开关的使用寿命。此外，该装置成本低、可靠性高。

下面参照图9对本发明第二方面实施例提出的电磁加热装置的控制方法进行描述。

图9示出了本发明一个实施例的电磁加热装置的控制方法的流程，其中，电磁加热装置包括谐振加热模块、开关模块、采样模块、同步检测模块、同步反馈模块和控制模块。如图9所示，本发明一个实施例提出的电磁加热装置的控制方法包括如下步骤：

步骤S1，在开关模块开通和关断的一个周期内，采样模块采样开关模块的电流以生成电压信号。

步骤S2，同步检测模块同步检测电压信号以生成检测信号。

步骤S3，同步反馈模块根据谐振加热模块两端的电压的高低生成反馈信号。

步骤S4，控制模块接收检测信号和反馈信号，且在检测信号异常时根据反馈信号调整输出给开关模块的控制信号以实现对开关模块的控制。

在本发明的一个示例中，同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，在一个开关周期内，该控制方法进一步包括：如果第一检测单元输出一个高电平信号且第二检测单元持续输出低电平信号，控制模块判断开关模块为零电压同步开通；如果第一检测单元输出两个高电平信号且第二检测单元持续输出低电平信号，控制模块判断开关模块为超前开通；如果第一检测单元输出一个高电平信号且第二检测单元输出一个高电平信号，控制模块判断开关模块为滞后开通。

在本发明的一个实施例中，该控制方法进一步包括：如果开关模块为超前开通，控制模块调整控制信号控制开关模块延时开通；如果开关模块为滞后开通，控制模块调整控制信号控制开关模块提前开通。

需要说明的是，本发明的电磁加热装置的控制方法并不局限于上述示例，还包括如下示例所给出的控制方法。

在本发明的另一个示例中，同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，在一个开关周期内，该控制方法进一步包括：如果第一检测单元输出一个高电平信号且第二检测单元持续输出低电平信号，控制模块判断开关模块为零电压同步开通；如果第一检测单元输出两个低电平信号且第二检测单元持续输出低电平信号，控制模块判断开关模块为超前开通；如果第一检测单元输出一个低电平信号且第二检测单元输出一个高电平信号时，控制模块判断开关模块为滞后开通。在本示例中，进一步包括，如果开关模块为超前开通，控制模块调整控制信号控制开关模块延时开通；如果开关模块为滞后开通，控制模块调整控制信号控制开关模块提前开通。

在本发明的又一个示例中，同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，在一个开关周期内，该控制方法进一步包括：如果第一检测单元输出一个高电平信号且第二检测单元持续输出高电平信号，控制模块判断开关模块为零电压同步开通；如果第一检测单元输出两个高电平信号且第二检测单元持续输出高电平信号，控制模块判断开关模块为超前开通；如果第一检测单元输出一个高电平信号且第二检测单元输出一个低电平信号，控制模块判断开关模块为滞后开通。在本示例中，进一步包括：如果开关模块为超前开通，控制模块调整控制信号延时开通开关模块；如果开关模块为滞后开通，控制模块调整控制信号提前开通开关模块。

在本发明的还一个示例中，同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，在一个开关周期内，该控制方法进一步包括：如果第一检测单元输出一个低电平信号且第二检测单元持续输出高电平信号，控制模块判断开关模块为零电压同步开通；如果第一检测单元输出两个低电平信号且第二检测单元持续输出高电平信号，控制模块判断开关模块为超前开通；如果第一检测单元输出一个低电平信号且第二检测单元输出一个低电平信号，控制模块判断开关模块为滞后开通。在本示例中，进一步包括：如果开关模块为超前开通，控制模块调整控制信号延时开通开关模块；如果开关模块为滞后开通，控制模块调整控制信号提前开通开关模块。

根据本发明的电磁加热装置的控制方法，能够在电磁加热装置工作过程中通过检测流过开关模块的电流信号来判断开关模块的工作状态，同时根据该工作状态实时调整开关模块的开通与关断的时间，以使开关模块持续实现零电压开通，从而减小开关的开通损耗，降低开关发热量，提高开关的使用寿命。此外，该控制方法简单可靠。

本发明适用于电磁炉、电磁电饭煲、电磁电压力锅等采用电磁进行加热的加热装置。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (15)

1.一种电磁加热装置，其特征在于，包括：

谐振加热模块，所述谐振加热模块包括谐振线圈和谐振电容构成的谐振电路；

开关模块，所述开关模块与所述谐振加热模块相连；

采样模块，所述采样模块与所述开关模块相连，所述采样模块采样所述开关模块的电流以生成电压信号；

同步检测模块，所述同步检测模块与所述采样模块相连，所述同步检测模块在所述开关模块开通和关断时同步检测所述采样模块生成的电压信号以生成检测信号，其中，所述同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和第二检测单元根据所述采样模块生成的电压信号输出高低电平信号；

同步反馈模块，所述同步反馈模块连接在所述谐振加热模块的两端，所述同步反馈模块根据所述谐振加热模块两端的电压生成反馈信号；

控制模块，所述控制模块分别与所述同步反馈模块、所述同步检测模块和所述开关模块相连，所述控制模块在所述检测信号异常时根据所述反馈信号调整输出给所述开关模块的控制信号以实现对所述开关模块的控制。

2.如权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述第一检测单元进一步包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与第一参考电源相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二电阻的另一端接地，所述第二电阻和所述第一电阻之间具有第一节点；

第一比较器，所述第一比较器的负输入端与所述第一节点和所述采样模块的输出端中的一个相连，所述第一比较器的正输入端与所述第一节点和所述采样模块的输出端中的另一个相连，所述第一比较器的输出端与所述控制模块相连。

3.如权利要求2所述的电磁加热装置，其特征在于，所述第二检测单元进一步包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端与第二参考电源相连；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端接地，所述第四电阻和所述第三电阻之间具有第二节点；

第二比较器，所述第二比较器的正输入端与所述第二节点和所述采样模块的输出端中的一个相连，所述第二比较器的负输入端与所述第二节点和所述采样模块的输出端中的另一个相连，所述第二比较器的输出端与所述控制模块相连。

4.如权利要求3所述的电磁加热装置，其特征在于，还包括第五电阻和第一电容，所述第五电阻的一端分别与第一电容的一端、所述第一检测单元和所述第二检测单元相连，所述第五电阻的另一端与所述采样模块相连，所述第一电容的另一端接地。

5.如权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述采样模块为第六电阻或是电流互感器与第七电阻形成的并联电路。

6.如权利要求5所述的电磁加热装置，其特征在于，所述采样模块为第六电阻，所述开关模块为IGBT，所述第六电阻的一端与所述IGBT的发射极相连，所述第六电阻的另一端与输入电源的负极端相连。

7.如权利要求5所述的电磁加热装置，其特征在于，所述开关模块为IGBT，所述采样模块为电流互感器与第七电阻形成的并联电路，所述电流互感器的初级线圈的一端与所述IGBT的发射极相连，所述电流互感器的初级线圈的另一端与输入电源的负极端相连，所述电流互感器的次级线圈与所述第七电阻并联，所述电流互感器的次级线圈的一端和所述第七电阻的一端分别与所述同步检测模块相连，所述电流互感器的次级线圈的另一端和所述第七电阻的另一端分别接地。

8.如权利要求5所述的电磁加热装置，其特征在于，所述开关模块为IGBT，所述采样模块为电流互感器与第七电阻形成的并联电路，所述电流互感器的初级线圈的一端与所述谐振加热模块的一端相连，所述电流互感器的初级线圈的另一端与所述IGBT的集电极相连，所述电流互感器的次级线圈与所述第七电阻并联，所述电流互感器的次级线圈的一端和所述第七电阻的一端分别与所述同步检测模块相连，所述电流互感器的次级线圈的另一端和所述第七电阻的另一端分别接地。

9.如权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，还包括：

驱动模块，所述驱动模块连接在所述控制模块和所述开关模块之间，所述驱动模块根据所述控制模块输出的控制信号生成驱动信号控制所述开关模块的开通或关断。

10.一种电磁加热装置的控制方法，其特征在于，所述电磁加热装置包括谐振加热模块、开关模块、采样模块、同步检测模块、同步反馈模块和控制模块，所述方法包括如下步骤：

在所述开关模块开通和关断的一个周期内，所述采样模块采样所述开关模块的电流以生成电压信号；

所述同步检测模块同步检测所述电压信号以生成检测信号，其中，所述同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和第二检测单元根据所述采样模块生成的电压信号输出高低电平信号；

所述同步反馈模块根据所述谐振加热模块两端的电压的高低生成反馈信号；

所述控制模块接收所述检测信号和所述反馈信号，且在所述检测信号异常时根据所述反馈信号调整输出给所述开关模块的控制信号以实现对所述开关模块的控制。

11.如权利要求10所述的电磁加热装置的控制方法，其特征在于，在一个开关周期内所述控制方法进一步包括：

如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元持续输出低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为零电压同步开通；

如果所述第一检测单元输出两个高电平信号且所述第二检测单元持续输出低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为超前开通；

如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元输出一个高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为滞后开通。

12.如权利要求10所述的电磁加热装置的控制方法，其特征在于，在一个开关周期内所述控制方法进一步包括：

如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元持续输出低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为零电压同步开通；

如果所述第一检测单元输出两个低电平信号且所述第二检测单元持续输出低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为超前开通；

如果所述第一检测单元输出一个低电平信号且所述第二检测单元输出一个高电平信号时，所述控制模块判断所述开关模块为滞后开通。

13.如权利要求10所述的电磁加热装置的控制方法，其特征在于，在一个开关周期内所述控制方法进一步包括：

如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元持续输出高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为零电压同步开通；

如果所述第一检测单元输出两个高电平信号且所述第二检测单元持续输出高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为超前开通；

如果所述第一检测单元输出一个高电平信号且所述第二检测单元输出一个低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为滞后开通。

14.如权利要求10所述的电磁加热装置的控制方法，其特征在于，所述同步检测模块包括第一检测单元和第二检测单元，在一个开关周期内所述控制方法进一步包括：

如果所述第一检测单元输出一个低电平信号且所述第二检测单元持续输出高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为零电压同步开通；

如果所述第一检测单元输出两个低电平信号且所述第二检测单元持续输出高电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为超前开通；

如果所述第一检测单元输出一个低电平信号且所述第二检测单元输出一个低电平信号，所述控制模块判断所述开关模块为滞后开通。

15.如权利要求11-14任一项所述的电磁加热装置的控制方法，其特征在于，进一步包括：

如果所述开关模块为超前开通，所述控制模块调整所述控制信号，控制所述开关模块延时开通；

如果所述开关模块为滞后开通，所述控制模块调整所述控制信号，控制所述开关模块提前开通。