CN104883762A - 一种电磁炉控制方法、控制装置以及电磁炉装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁炉控制方法、控制装置以及电磁炉装置。该控制方法是基于测量所述换能线圈上的瞬时电流，对该瞬时电流进行分析后，根据分析结果控制驱动变流器以安全的输出去驱动换能线圈工作；其中，测量换能线圈的瞬时电流是由换能线圈讯号检测器进行，对该瞬时电流的分析是由实时判断电路进行，驱动变流器的控制是由实时判断电路和单片机控制器共同进行；所述换能线圈讯号检测器与实时判断电路连接，实时判断电路与单片机控制器以及驱动变流器相互连接。正是通过上述的控制装置、控制方法，使得多个电磁炉可以在存在干扰的情况下正常工作，从而可以制成多个电磁炉组装式的电磁炉装置，满足生产、生活需求。

Description

一种电磁炉控制方法、控制装置以及电磁炉装置

技术领域：

本发明涉及电器厨具技术领域，特指一种电磁炉控制方法、控制装置以及电磁炉装置。

背景技术：

以电磁场直接换能的发热装置，以下称为“电磁炉”。一般电磁炉存在以下缺点：

1.整个设计并没有考虑有外来电磁场直接干扰的工作情况，例如：

a.换能线圈，谐振电容与推动变流器的IGBT，只看成开关及谐振的操作，以简单方法测量IGBT的集极电压及线圈两点的电压差，旨在去判断为安全的同步讯号去开启推动变流器的IGBT；

b.以低阻值电阻或电流变流器去测量整体电流而不是换能线圈上的电流；

2.为简化电磁炉电路，上述所说的电压和电流计算，以单片机计算方式去实现，过压过流打穿电子组件，可以在短于单片机所能反应的时间前发生；

3.没有完整的处理因高频脉冲调宽所产生的谐波，使他们产生对其它电器的EMC干扰。

正是由于上述原因，目前的电磁炉一般都是单独工作的，无法实现多个电磁炉在存在互相干扰的情况下同时工作。

发明内容：

本发明的目的在于现有技术的上述不足之处，提供一种电磁炉控制方法、控制装置以及电磁炉装置。

本发明采用的技术方案是：一种电磁炉控制方法，电磁炉具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，该控制方法是基于测量所述换能线圈上的瞬时电流，对该瞬时电流进行分析后，根据分析结果控制驱动变流器以安全的输出去驱动换能线圈工作；其中，测量换能线圈的瞬时电流是由换能线圈讯号检测器进行，对该瞬时电流的分析是由实时判断电路进行，驱动变流器的控制是由实时判断电路和单片机控制器共同进行；所述换能线圈讯号检测器与实时判断电路连接，实时判断电路与单片机控制器以及驱动变流器相互连接。

具体而言，上述方法中，在所述换能线圈的一端依次串联一电流传感器、电流讯号检测装置，在换能线圈两端并联一电压讯号检测装置，将换能线圈与电流传感器串联后再与谐振电容形成并联，并将谐振电容与电流传感器的公共端与所述IGBT模块连接；再将电流讯号检测装置和电压讯号检测装置分别与所述实时判断电路连接。

本发明还提供一种电磁炉控制装置，电磁炉具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，该控制装置包括与换能线圈连接的换能线圈讯号检测器、同时与换能线圈讯号检测器和驱动变流器连接的实时判断电路、同时连接所述实时判断电路与驱动变流器的单片机控制器；其中，所述换能线圈讯号检测器包括与换能线圈一端依次串联的电流传感器、电流讯号检测装置，还包括并联在换能线圈两端的电压讯号检测装置，且电流传感器与换能线圈串联后与谐振电容呈并联关系，且谐振电容与电流传感器的公共端与所述IGBT模块连接；电流讯号检测装置和电压讯号检测装置分别与所述实时判断电路连接。

上述控制装置中，所述实时判断电路为由模拟组件组成的实时判断电路，或者是由高速的数字模拟转换组件组成的实时判断电路，或者是其他组成方式的实时判断电路。

上述控制装置中，所述电流传感器为1：N变流器或者为低电阻导线，以量度所述的低电阻的电压差去达成，但不局限于上述两种电流感应器。

本发明还提供一种电磁炉装置，其包括至少两个沿不同方向布置的电磁炉，每个电磁炉均具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，且每个电磁炉还分别具有控制装置，所述控制装置包括与换能线圈连接的换能线圈讯号检测器、同时与换能线圈讯号检测器和驱动变流器连接的实时判断电路、同时连接所述实时判断电路与驱动变流器的单片机控制器；其中，所述换能线圈讯号检测器包括与换能线圈一端依次串联的电流传感器、电流讯号检测装置，还包括并联在换能线圈两端的电压讯号检测装置，且电流传感器与换能线圈串联后与谐振电容呈并联关系，且谐振电容与电流传感器的公共端与所述IGBT模块连接；电流讯号检测装置和电压讯号检测装置分别与所述实时判断电路连接。

作为一种较佳的实施例，所述电磁炉装置包括两个炉面上下相向、叠加式布置的电磁炉。

作为另一种实施例，所述电磁炉装置包括若干个炉面指向同一圆心的多个电磁炉。

本发明通过上述控制装置及其连接方法，电流传感器所测得的瞬时电流能反映该电路包括负载、外来干扰等的工作状态，亦包括IGBT模块截止时，因外来干扰能量所产生的、由换能线圈流到谐振电容的电流，因此分析该瞬时电流，便可判断出各种情况，包括干扰及负载等的互动，根据分析判断结果，控制驱动变流器安全输出，以起到保护及驱动换能线圈正常工作的功能。正是通过上述的控制装置、控制方法，使得多个电磁炉可以在存在干扰的情况下正常工作，从而可以制成多个电磁炉组装式的电磁炉装置，满足生产、生活需求。

附图说明：

图1是本发明的总体电气原理框图；

图2是本发明中电压讯号检测装置的连接结构图；

图3是本发明中电流讯号检测装置的连接结构图；

图4是本发明中电压讯号检测装置所检测的在有干扰情况下IGBT 13截止时的讯号波形；

图5是本发明中电流讯号检测装置所检测的在有干扰情况下IGBT 13导通时的讯号波形；

图6是本发明一种实施例电磁炉装置的工作示意图；

图7是本发明的局部电路图；

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

结合图1-图3所示，本发明所述的是一种电磁炉控制方法，电磁炉具有换能线圈11及其与之连接的驱动变流器14、IGBT模块13、以及与换能线圈11构成LC谐振电路的谐振电容12，该控制方法是基于测量所述换能线圈11上的瞬时电流，对该瞬时电流进行分析后，根据分析结果控制驱动变流器14以安全的输出去驱动换能线圈11工作；其中，测量换能线圈11的瞬时电流是由换能线圈讯号检测器进行，对该瞬时电流的分析是由实时判断电路102进行，驱动变流器14的控制是由实时判断电路102和单片机控制器504共同进行；所述换能线圈讯号检测器与实时判断电路102连接，实时判断电路102与单片机控制器504以及驱动变流器14相互连接。

具体而言，上述方法中，在所述换能线圈11的一端依次串联一电流传感器201、电流讯号检测装置202(其精度足够检测线圈电流，包括高于本身工作高频脉冲调宽频率的电流值)，在换能线圈11两端并联一电压讯号检测装置101(其精度足够检测线圈电压的波形)，将换能线圈11与电流传感器201串联后再与谐振电容12形成并联，并将谐振电容12与电流传感器201的公共端与所述IGBT模块13连接；再将电流讯号检测装置202和电压讯号检测装置101分别与所述实时判断电路102连接。通过上述电子装置及其连接方法，电流传感器201所测得的瞬时电流能反映该电路包括负载、外来干扰等的工作状态，亦包括IGBT模块13截止时，因外来干扰能量所产生的、由换能线圈11流到谐振电容12的电流，因此分析该瞬时电流，便可判断出各种情况，包括干扰及负载等的互动，根据分析判断结果，控制驱动变流器14安全输出，以起到保护及驱动换能线圈11正常工作的功能。而且所述的电压及电流讯号检测装置，会将讯号送到实时判断电路102，以衡量所受的干扰程度，若干扰严重，有可能要立刻关闭驱动变流器14，以保护其IGBT模块13。

结合图4、图5所示实施例，每个电磁炉的工作频率及相位都因个别的控制器的上述同步点及LC振荡而不同，当电磁场互相干扰的时候，频率的差额会干涉的现像出现，若干扰轻微，干涉的波幅会较低，这个情况会在电磁场不直接对齐，或电磁炉的能量已被铁质煮食器皿大量吸收，所干扰的只是小量；若干扰严重，干涉的波幅会较高。本发明在更适当的节点去检测，并以更合适的算法去控制在有干扰情况下操作的电磁炉。电压讯号检测装置101是连接到换能线圈11的两端，能监察到换能线圈11上在IGBT模块13导通及截止时的电压变化，图4为本发明中电压讯号检测装置所检测的在有干扰情况下IGBT模块13截止时的讯号波形。换能线圈11串连电流传感器201，与谐振电容12并联，再连接到IGBT模块13的C极，所流经的电流，能反映换能线圈11上的瞬态电流。图5为本发明的电流讯号检测装置所检测的在有干扰情况下IGBT模块13导通时的讯号波形。

本发明还提供一种电磁炉控制装置，电磁炉具有换能线圈11及其与之连接的驱动变流器14、IGBT模块13、以及与换能线圈11构成LC谐振电路的谐振电容12，该控制装置包括与换能线圈连接的换能线圈讯号检测器、同时与换能线圈讯号检测器和驱动变流器14连接的实时判断电路102、同时连接所述实时判断电路102与驱动变流器14的单片机控制器504；其中，所述换能线圈讯号检测器包括与换能线圈11一端依次串联的电流传感器201、电流讯号检测装置202，还包括并联在换能线圈11两端的电压讯号检测装置101，且电流传感器201与换能线圈11串联后与谐振电容12呈并联关系，且谐振电容12与电流传感器201的公共端与所述IGBT模块13连接；电流讯号检测装置202和电压讯号检测装置101分别与所述实时判断电路102连接。

上述控制装置中，所述实时判断电路102为由模拟组件组成的实时判断电路。有别于一般单片机式的控制电路，本发明中驱动变流器的控制电路由实时判断电路102与单片机控制器504共同实现，实时判断电路102由模拟电子组件组成，可以保证其快速反应以保护全体电路。电流传感器201及电压讯号检测装置101所检测的讯号皆输入到由模拟组件组成的实时判断电路102，其设计能快速测出存在其它高能电磁场，包括并不限于带通滤波，干涉波电压幅度，功率测量等算法。

上述控制装置中，所述电流传感器201为1：N变流器或者为低电阻导线，以量度所述的低电阻的电压差去达成，但不局限于上述两种电流感应器。

本发明还提供一种电磁炉装置，其包括至少两个沿不同方向布置的电磁炉，每个电磁炉均具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，且每个电磁炉还分别具有上述独立的控制装置，控制装置如上所述，不再赘述。

例如图6所示，作为一种较佳的实施例，所述电磁炉装置包括两个炉面上下相向、叠加式布置的电磁炉，形成例如电烤焗机、电饼铛之类的电磁炉装置；当两部电磁炉以此放置方向时，能正常地发出电磁场直接换能到铁器皿，同时发热。

作为另一种实施例，所述电磁炉装置包括若干个炉面指向同一圆心的多个电磁炉，在中心形成一个阵列式发热区域。

综上，采用本发明控制方法及控制装置，换能线圈11的换能动作由驱动变流器14电路控制,在没有干扰情况下，其操作如下：

当IGBT模块13导通，换能线圈11进行作储能，当IGBT模块13截止时，换能线圈11的电感因所储能量关系，电流是会沿原方向流动，电流只能对谐振电容12充电，使IGBT模块13的C极电压升高，当电流归零时，IGBT模块13的C极电压最高，之后的谐振电容12从换能线圈11线圈放电，直到IGBT模块13的C极接近零。一般考累是当IGBT模块13的C极接近零或低至某个值，便可以重新开始另一个周期，不少教材皆称当IGBT模块13的C极接近为同步点，而称上述的LC电流动作为LC振荡。

在有其它电磁炉同时工作下，换能线圈11同时也接收了各方面的电磁波，其电感也会储起接收了的能量，其能量可使谐振电容12充电到更高的电压，击穿IGBT模块13，或在IGBT模块13导通，换能线圈11进行作储能时，因电感受其它能量干扰而导致过大电流，也会击穿IGBT模块13。上述的情况为传统设计的电磁炉控制电路所不能检测的。

如图7所示，本发明一种实施例的电路图。V1为220V交流电源，图中省略图1中501EMC滤波，电源经D1、D2、D3、D4，再由电感Fleed1及电容C1组成505全波整流及滤波，working coil L1换能线圈11串联L4电流传感器201的初级，其次级为L5,与C2谐振电容12组成LC谐振电路，LC谐振电路与变流器的U1IGBT模块13连接。

L2为负载的等效电路，L3为外来干扰的等效电路，L1、L2及L3互感系数为0.99，L4、L5为电流传感器201的初级及次级，L5经桥式整流及滤波，可测量换能线圈11的瞬态电流。电压讯号检测装置101支接连接C2谐振电容两端的瞬态电压。

电流传感器201及电压讯号检测装置101所检测的讯号由模拟组件组成的实时判断电路102，再由驱动变流器14驱动IGBT模块13。

本发明通过上述控制装置及其连接方法，电流传感器所测得的瞬时电流能反映该电路包括负载、外来干扰等的工作状态，亦包括IGBT模块截止时，因外来干扰能量所产生的、由换能线圈流到谐振电容的电流，因此分析该瞬时电流，便可判断出各种情况，包括干扰及负载等的互动，根据分析判断结果，控制驱动变流器安全输出，以起到保护及驱动换能线圈正常工作的功能。正是通过上述的控制装置、控制方法，使得多个电磁炉可以在存在干扰的情况下正常工作，从而可以制成多个电磁炉组装式的电磁炉装置，满足生产、生活需求。

Claims (8)

1.一种电磁炉控制方法，电磁炉具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，其特征在于：该控制方法是基于测量所述换能线圈上的瞬时电流，对该瞬时电流进行分析后，根据分析结果控制驱动变流器以安全的输出去驱动换能线圈工作；其中，测量换能线圈的瞬时电流是由换能线圈讯号检测器进行，对该瞬时电流的分析是由实时判断电路进行，驱动变流器的控制是由实时判断电路和单片机控制器共同进行；所述换能线圈讯号检测器与实时判断电路连接，实时判断电路与单片机控制器以及驱动变流器相互连接。

2.根据权利要求1所述的电磁炉控制方法，其特征在于：在所述换能线圈的一端依次串联一电流传感器、电流讯号检测装置，在换能线圈两端并联一电压讯号检测装置，将换能线圈与电流传感器串联后再与谐振电容形成并联，并将谐振电容与电流传感器的公共端与所述IGBT模块连接；再将电流讯号检测装置和电压讯号检测装置分别与所述实时判断电路连接。

3.一种电磁炉控制装置，电磁炉具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，其特征在于：该控制装置包括与换能线圈连接的换能线圈讯号检测器、同时与换能线圈讯号检测器和驱动变流器连接的实时判断电路、同时连接所述实时判断电路与驱动变流器的单片机控制器；其中，所述换能线圈讯号检测器包括与换能线圈一端依次串联的电流传感器、电流讯号检测装置，还包括并联在换能线圈两端的电压讯号检测装置，且电流传感器与换能线圈串联后与谐振电容呈并联关系，且谐振电容与电流传感器的公共端与所述IGBT模块连接；电流讯号检测装置和电压讯号检测装置分别与所述实时判断电路连接。

4.根据权利要求3所述的电磁炉控制装置，其特征在于：所述实时判断电路为由模拟组件组成的实时判断电路，或者是由高速的数字模拟转换组件组成的实时判断电路，或者是其他组成方式的实时判断电路。

5.根据权利要求3所述的电磁炉控制装置，其特征在于：所述电流传感器为1：N变流器或者为低电阻导线，以量度所述的低电阻的电压差去达成，但不局限于上述两种电流感应器。

6.一种电磁炉装置，其特征在于：其包括至少两个沿不同方向布置的电磁炉，每个电磁炉均具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，且每个电磁炉还分别具有控制装置，所述控制装置包括与换能线圈连接的换能线圈讯号检测器、同时与换能线圈讯号检测器和驱动变流器连接的实时判断电路、同时连接所述实时判断电路与驱动变流器的单片机控制器；其中，所述换能线圈讯号检测器包括与换能线圈一端依次串联的电流传感器、电流讯号检测装置，还包括并联在换能线圈两端的电压讯号检测装置，且电流传感器与换能线圈串联后与谐振电容呈并联关系，且谐振电容与电流传感器的公共端与所述IGBT模块连接；电流讯号检测装置和电压讯号检测装置分别与所述实时判断电路连接。

7.根据权利要求6所述的电磁炉装置，其特征在于：所述电磁炉装置包括两个炉面上下相向、叠加式布置的电磁炉。

8.根据权利要求6所述的电磁炉装置，其特征在于：所述电磁炉装置包括若干个炉面指向同一圆心的多个电磁炉。