CN105423513A - 功率连续可调电加热系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电加热装置。本发明提供一种功率连续可调电加热控制方法，首先，系统接收用户输入目标温度，并根据目标温度计算出目标功率，所述目标温度与目标功率成正比；然后，系统检测实时输入电压值，根据实时输入电压值及目标功率，计算出实时功率差，根据实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；最后，系统根据实时占空比调制电源模块的输出功率。实现了根据当前温度与目标温度之间的差值变化，实时调整加热装置的功率输出，从而达到提高制热舒适度、提高空调能效、提高产品寿命及降低能耗的效果。适用于空调，电暖器及电热毯。

Description

功率连续可调电加热系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电加热装置，特别涉及功率连续可调电加热装置。

背景技术

目前在冷暖空调以及电暖器等电器产品中均有不同形式电加热作为主要或辅助发热器具，制热可以通过热泵空调，也可以直接使用电加热器来实现，抑或二者兼而有之。其中电加热一般是以投入或不投入方式为主，以空调热泵工作为例，如1000W电加热有开或不开两种状态，电加热有机械式温控器和熔断器保护。空调内机出风结构一般采用塑料件，由于空调热泵本身具有较大制热能力输出，随着室内温度升高，叠加电加热温升后，在有些工况下空调出风温度会超过塑料变形温度，因此需要退出(切断)电加热。比如制热时，空调室内机盘管温度低于45度时，开启电加热，当室内机盘管温度高于55度时退出电加热。由于电加热退出会导致出风温度以及制热量有明显下降，对室内温度产生较大波动，会使舒适性大大下降。现有电加热选择由于受制于运行机型实际情况，一般不能选择过大，否则会容易导致电加热本身保护，很容易退出电加热。由于电加热自身机械式温控器是双金属触点，开闭次数有限，容易导致电加热本身断路，从而失效。为避免出现电加热本身温控器失效问题，一般考虑电加热工作范围会增加很多极限工况测试，在众多测试结果选择最保险的电加热运行温度范围，从而形成电加热运行控制规律，即电加热最小运行范围，大大制约电加热投入情况。

目前市场上的家用空调(挂机或柜机)均采用将不可调功率电加热管输出功率的控制系统和方法来提高加热效果。制热时当室内盘管温度或空调进风口温度低于一定值时，开启电加热，达到一定值关掉电加热，即电加热的功率不可调。但存在的问题有：由于我国地域辽阔，昼夜温差较大；同时由于热泵系统和电加热开启，室内温度会逐渐升高，随室外温度下降，室内温度升高，热泵系统压力差变大，热泵能力逐步降低，在室温最后提升或维持主要依靠电加热投入，但此时由于温度叠加，很容易达到保护和退出电加热条件，此时如果能适当调节和降低电加热工作功率，使之不会触发保护，达到提升或维持室内温度的作用。热泵空调用户需要这样一款空调在温度高的地方，电加热投入功率比较低，在温度低的地方，电加热投入功率比较高；这样能满足用户对于室温稳定舒适性要求。目前的市场，还没有解决上述的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种功率连续可调电加热系统及其控制方法以实现根据当前温度与目标温度之间的差值变化，实时调整加热装置的功率输出，从而达到提高制热舒适度、提高空调能效、提高产品寿命及降低能耗的效果。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，功率连续可调电加热系统，包括电加热电路、电源模块、电压检测单元、占空比计算单元及占空比调制电路，所述电压检测单元分别与电源模块及占空比计算单元连接，占空比计算单元与占空比调制电路连接，占空比调制电路与电源模块连接，电源模块与电加热电路连接；

所述电压检测单元，用于检测电源模块的实时输入电压值，并将其传输给占空比计算单元；

所述占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路；

所述占空比调制电路，用于根据实时占空比调制电源模块的输出功率。

具体的，还包括人机交互模块，人机交互模块与占空比计算单元连接；

所述人机交互模块，用于接收用户输入目标温度，并根据目标温度计算出目标功率，所述目标温度与目标功率成正比；

当目标功率大于电加热电路限度最大功率值时，占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路；

当目标功率小于电加热电路限度最大功率值时，所述占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及目标功率，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路。

具体的，还包括温度传感器一，所述温度传感器一与占空比计算单元连接；

所述温度传感器一，用于检测电加热电路实时温度，并将其传输给占空比计算单元；

所述占空比计算单元，用于根据电加热电路实时温度与目标温度计算出实时温差，并根据实时温差结合实时输入电压值及实时功率差计算出实时占空比，所述实时占空比与实时温差及实时功率差成正比；

所述占空比调制电路，用于根据实时占空比调制电源模块的输出功率。

具体的，还包括温度传感器二，所述温度传感器二与占空比计算单元连接；

所述温度传感器二，用于检测电加热电路温度，并将其传输给占空比计算单元；

所述占空比计算单元，用于将电加热电路温度与预设的电加热电路温度上限值进行比较，当电加热电路温度高于预设的电加热电路温度上限值时，系统按预设的降低幅值降低当前系统运行占空比值；

还用于将电加热电路温度与预设的电加热电路温度下限值进行比较，当电加热电路温度低于加热部件温度下限值时，系统按预设的上升幅值加大当前系统运行占空比值。

具体的，所述电加热电路包括热熔断体一、U型加热管一、温控器一、热熔断体二、U型加热管二及温控器二，所述热熔断体一的一端与交流电源的火线端连接，热熔断体一的另一端与U型加热管一的一端连接，U型加热管一的另一端与温控器一的一端连接，温控器一的另一端与温控器二的一端分别与交流电源的零线端连接，温控器二的另一端与U型加热管二的一端连接，U型加热管二的另一端与热熔断体二的一端连接，热熔断体二的另一端与交流电源的火线端连接。

具体的，所述电源模块为交流电源，所述占空比调制电路包括双向可控硅、双向可控硅驱动控制单元及电阻一，所述电阻一的一端与交流电源的火线端连接，电阻一的另一端与双向可控硅的一端连接，双向可控硅的另一端与交流电源的零线端连接，双向可控硅驱动控制单元分别与双向可控硅的控制端及占空比计算单元连接。

具体的，所述双向可控硅驱动控制单元对双向可控硅的控制频率为交流电源工作频率的两倍。

具体的，所述电源模块为直流电源，所述占空比调制电路包括绝缘栅双极型晶体管一、绝缘栅双极型晶体管二、电容、电感一、电阻三、二极管一、二极管二、二极管三、二极管四、二极管五、PFC控制器、绝缘栅双极型晶体管驱动控制单元，所述绝缘栅双极型晶体管驱动控制单元分别与占空比计算单元及绝缘栅双极型晶体管一的栅极连接，绝缘栅双极型晶体管一的发射极分别与电容的一端、绝缘栅双极型晶体管二的发射极、二极管一的正极及二极管二的正极连接，二极管一的负极分别与交流电源的火线端及二极管三的正极连接，二极管二的负极分别与交流电源的零线端及二极管四的正极连接，二极管四的负极分别与二极管三的负极及电感一的一端连接，电感一的另一端分别与绝缘栅双极型晶体管二的集电极及二极管五的正极连接，绝缘栅双极型晶体管二的栅极与PFC控制器连接，二极管五的负极分别与电容的另一端及电阻三的一端连接，电阻三的另一端与绝缘栅双极型晶体管一的集电极连接。

具体的，还包括保护模块；

所述保护模块，预设有占空比变化阈值，用于检测装置当前运行占空比值与占空比计算单元计算出的下一时刻占空比值进行比较，若当前占空比值与下一时刻占空比值的差值大于预设的占空比变化阈值，占空比调制电路根据下一时刻占空比值调制电源模块的输出功率，否则占空比调制电路保持当前运行占空比值。

具体的，还包括温度传感器三及报警模块；

所述温度传感器三设置于电加热电路上，并与报警模块连接；

所述温度传感器三，用于检测电加热电路的实时温度，并将其传输给报警模块；

所述报警模块，用于将温度传感器三检测到的电加热电路的实时温度与预设的报警温度下限值进行比较，当实时温度高于预设的报警温度下限值时进行报警，否则不动作。

用于上述任意一项所述的功率连续可调电加热装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、系统检测实时输出电压值及电加热电路限度最大功率值；

步骤2、系统根据实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；

步骤3、系统根据实时占空比调制电源模块的输出功率。

具体的，所述步骤2中还包括以下步骤：

步骤21、系统接收用户输入目标温度，并根据目标温度计算出目标功率，所述目标温度与目标功率成正比；

步骤22、系统将目标功率与电加热电路限度最大功率值进行比较，若目标功率大于电加热电路限度最大功率值，则进入步骤23，否则进入步骤24；

步骤23、系统根据实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；

步骤24、系统根据实时输入电压值及目标功率，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比。

具体的，所述步骤2中还包括：

系统检测电加热电路实时温度，根据电加热电路实时温度与目标温度计算出实时温差，并根据实时温差结合实时输入电压值及实时功率差计算出实时占空比，所述实时占空比与实时温差及实时功率差成正比；

所述占空比调制电路，用于根据实时占空比调制电源模块的输出功率。

具体的，还包括以下步骤：

系统检测电加热电路温度，并将其与预设的电加热电路温度上限值进行比较，当电加热电路温度高于预设的电加热电路温度上限值时，系统按预设的降低幅值降低当前系统运行占空比值；

还用于将电加热电路温度与预设的电加热电路温度下限值进行比较，当电加热电路温度低于加热部件温度下限值时，系统按预设的上升幅值加大当前系统运行占空比值。

具体的，还包括以下步骤：

系统检测装置当前运行占空比值与计算出的下一时刻占空比值进行比较，若当前占空比值与下一时刻占空比值的差值大于预设的占空比变化阈值，系统预先下一时刻占空比值，否则系统保持当前运行占空比值。

具体的，还包括以下步骤：

系统检测电加热电路的实时温度，将其与预设的报警温度下限值进行比较，当实时温度高于预设的报警温度下限值时进行报警，否则不动作。

本发明的有益效果是：本发明中，系统实时检测当前环境功率与目标功率或电加热电路限度最大功率值的差值，当功率差较大时，系统提高电源输入调制波的占空比，从而调高输入功率，使室温快速、稳定达到目标温度值；当功率差较小时，系统降低调制波占空比，从而降低输入功率，减少电加热的功率投入，满足用户对于室温稳定舒适性要求；同时，由于加热件温度过高时，容易变形，系统还实时检测加热件温度，并将加热部件温度与预设的加热部件温度上限值进行比较，当加热部件温度高于预设的加热部件温度上限值时，系统按预设的降低幅值降低当前系统运行占空比值，减小输入功率；当加热部件温度低于加热部件温度下限值时，系统按预设的上升幅值加大当前系统运行占空比值，提高输入功率，以达到快速加热的效果；达到能够提高产品寿命，降低能耗的效果。

附图说明

图1为本发明功率连续可调电加热系统及其控制方法的实施例中加热电路结构图；

图2为本发明功率连续可调电加热系统及其控制方法的实施例中窄电压调温框图；

图3为本发明功率连续可调电加热系统及其控制方法的实施例中宽电压调温框图；

其中，U型加热管一U1、U型加热管二U2、绝缘栅双极型晶体管一IGBT1、绝缘栅双极型晶体管二IGBT2、电容C、电感一L1、电阻三R3、二极管一D1、二极管二D2、二极管三D3、二极管四D4、二极管五D5。

以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详细描述本发明的技术方案：

本发明针对现有技术中在室温最后提升或维持主要依靠电加热投入，但此时由于温度叠加，很容易达到保护和退出电加热条件的问题，提供一种功率连续可调电加热系统，包括电加热电路、电源模块、电压检测单元、占空比计算单元及占空比调制电路，所述电压检测单元分别与电源模块及占空比计算单元连接，占空比计算单元与占空比调制电路连接，占空比调制电路与电源模块连接，电源模块与电加热电路连接；所述电压检测单元，用于检测电源模块的实时输入电压值，并将其传输给占空比计算单元；所述占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路；所述占空比调制电路，用于根据实时占空比调制电源模块的输出功率。功率连续可调电加热控制方法，首先，系统检测实时输出电压值及电加热电路限度最大功率值；然后，系统根据实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；最后，系统根据实时占空比调制电源模块的输出功率。本发明中，系统实时检测当前环境功率与目标功率或电加热电路限度最大功率值的差值，当功率差较大时，系统提高电源输入调制波的占空比，从而调高输入功率，使室温快速、稳定达到目标温度值；当功率差较小时，系统降低调制波占空比，从而降低输入功率，减少电加热的功率投入，满足用户对于室温稳定舒适性要求；同时，由于加热件温度过高时，容易变形，系统还实时检测加热件温度，并将加热部件温度与预设的加热部件温度上限值进行比较，当加热部件温度高于预设的加热部件温度上限值时，系统按预设的降低幅值降低当前系统运行占空比值，减小输入功率；当加热部件温度低于加热部件温度下限值时，系统按预设的上升幅值加大当前系统运行占空比值，提高输入功率，以达到快速加热的效果；达到能够提高产品寿命，降低能耗的效果。

实施例1

本例中以空调系统为例具体阐述本发明内容。

首先，为加大散热面积及便于安装，本例的空调使用的电加热采用U型结构。具体结构如图1所示，包括热熔断体一、U型加热管一U1、温控器一、热熔断体二、U型加热管二U2及温控器二，所述热熔断体一的一端与交流电源的火线端连接，热熔断体一的另一端与U型加热管一的一端连接，U型加热管一U1的另一端与温控器一的一端连接，温控器一的另一端与温控器二的一端分别与交流电源的零线端连接，温控器二的另一端与U型加热管二的一端连接，U型加热管二U2的另一端与热熔断体二的一端连接，热熔断体二的另一端与交流电源的火线端连接。多段U型电加热管并排安装在支架上，引出三个接头，两根火线，一根零线共用。这样可以加大散热面积，同时也比较利于安装。

现有技术中，在室温最后提升或维持主要依靠电加热投入，但此时由于温度叠加，很容易达到保护和退出电加热条件，而导致空调的使用寿命降低且能耗较高。其实，电加热的输出功率是可以调整的，且电加热的功率大小由电源电压占空比高低决定。基于这一理论，为了解决这一问题，本例提供一种功率连续可调电加热系统，包括电加热电路、电源模块、电压检测单元、占空比计算单元及占空比调制电路，所述电压检测单元分别与电源模块及占空比计算单元连接，占空比计算单元与占空比调制电路连接，占空比调制电路与电源模块连接，电源模块与电加热电路连接；所述电压检测单元，用于检测电源模块的实时输入电压值，并将其传输给占空比计算单元；所述占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路；所述占空比调制电路，用于根据实时占空比调制电源模块的输出功率。当功率差较大时，系统提高电源输入调制波的占空比，从而调高输入功率，使室温快速、稳定达到目标温度值；当功率差较小时，系统降低调制波占空比，从而降低输入功率，减少电加热的功率投入，满足用户对于室温稳定舒适性要求。

为了进一步满足用户需求，本例中还包括人机交互模块，人机交互模块与占空比计算单元连接；所述人机交互模块，用于接收用户输入目标温度，并根据目标温度计算出目标功率，所述目标温度与目标功率成正比；当目标功率大于电加热电路限度最大功率值时，占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路；当目标功率小于电加热电路限度最大功率值时，所述占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及目标功率，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路。实时计算用户需求温度与实时温度之间的差值，从而计算功率差，再根据功率差的大小调节电源输入。进一步满足用户需求。

本例虽然以空调为例，但是本发明所描述的加热装置不仅仅包括空调系统，还可以用于其他加热设备，例如电热毯、电暖器设备等等。

实施例2

在实施例1的基础上，为了进一步保证对实时占空比计算的准确性，本例中还包括温度传感器一，温度传感器一与占空比计算单元连接；所述温度传感器一，用于检测电加热电路实时温度，并将其传输给占空比计算单元；所述占空比计算单元，用于根据电加热电路实时温度与目标温度计算出实时温差，并根据实时温差结合实时输入电压值及实时功率差计算出实时占空比，所述实时占空比与实时温差及实时功率差成正比；所述占空比调制电路，用于根据实时占空比调制电源模块的输出功率。本领域技术人员都应当了解，温度差与功率差是成正比的，在系统根据功率差计算占空比的同时，考虑到温度差可以使得占空比的计算更加准确。电加热装置投入工作时，电压检测单元检测电源输入电压值，温度传感器一检测室内初始温度，占空比计算单元根据初始温度及目标温度的计算出初始温差，根据初始温差、初始功率差及交流电源输入电压值计算出初始占空比，所述初始温差、初始功率差及交流电源输入电压值与初始占空比成正比；请初始占空比传输给占空比调制电路，占空比调制电路根据初始占空比控制交流电源工作；电加热装置投入工作后，温度传感器一实时检测室内温度，占空比计算单元计算实时室内温度与目标温度的实时温差，并根据实时温差、实时功率差及交流电源输入电压值计算出实时占空比，所述实时温差、实时功率差及交流电源输入电压值与实时占空比成正比；占空比调制电路根据实时占空比控制交流电源工作，调整了输出功率。

系统根据当前电压指令、载波周期和当前电源电压以及传感器检测的温度值，获得调制波的第一占空比值；依据检测的室温及当前电压、占空比、目标温度调节电压调制波的占空比，使室温快速、稳定达到设定值。当空调的室外温度低于某一数值，或者温差大于某一预设值时，如零下7度时，或者室内蒸发器的冷凝温度低于45度时，就加大第一占空比的数值，来提高输出功率。至于加大幅值与减小幅值，可由工作人员根据实际情况预先设置存储。

其中，在从较低室温达到目标高温时，系统根据温差大小及电源输出电压情况计算出初始运行占空比，即确定了初始输出功率。其中，当温差越大，功率差越大，则只有输出功率越高(也就是在输入电压稳定的情况下占空比越高)时，才能保证在越短的时间内达到目标温度，其具体正比函数可以根据空调自身情况而定。在实时检测温差，发现实时室温与目标温度之间的温差比初始温差更大时，为了能够较快的达到目标温度，系统提高占空比，也就是提高输出功率，提高电机转速，使得温度能够较快提升。在实验中发现，提高调制波的占空比可以实现功率最大可以超过其额定输出功率120％，最高可到150％。同时，当温差逐渐降低时，为了使空调能够不持续运行，不在退出加热温度区域周围徘徊，导致空调时开时关，系统可以逐渐降低占空比，从而逐渐降低空调工作频率，使得空调可以平稳运行。

本例虽然以空调为例，但是本发明所描述的加热装置不仅仅包括空调系统，还可以用于其他加热设备，例如电热毯、电暖器设备等等。

实施例3

本例是在实施例1及实施例2的基础上，解决空调加热件温度过高时，容易变形的问题。

为了解决上述问题，本例中还包括温度传感器二，所述温度传感器二与占空比计算单元连接；所述温度传感器二，用于检测电加热电路温度，并将其传输给占空比计算单元；所述占空比计算单元，用于将电加热电路温度与预设的电加热电路温度上限值进行比较，当电加热电路温度高于预设的电加热电路温度上限值时，系统按预设的降低幅值降低当前系统运行占空比值；还用于将电加热电路温度与预设的电加热电路温度下限值进行比较，当电加热电路温度低于加热部件温度下限值时，系统按预设的上升幅值加大当前系统运行占空比值。

系统实时根据加热部件的温度来调整调制波的占空比值，从而实现调节空调的输出功率，在温度达到预设的加热件变形上限时，系统降低占空比，也就降低了输出功率，实现降低温度上升加速度，有效防止加热件变形。

本例虽然以空调为例，但是本发明所描述的加热装置不仅仅包括空调系统，还可以用于其他加热设备，例如电热毯、电暖器设备等等。

实施例4

在使用电热毯等加热工具时，常有新闻报道，由于加热时间过长，导致发生火灾的问题。为了解决上述问题。本例在实施例1、2、3的基础上，还设置有温度传感器三及报警模块；所述温度传感器三设置于电加热电路上，并与报警模块连接；所述温度传感器三，用于检测电加热电路的实时温度，并将其传输给报警模块；所述报警模块，用于将温度传感器三检测到的电加热电路的实时温度与预设的报警温度下限值进行比较，当实时温度高于预设的报警温度下限值时进行报警，否则不动作。实现温度过高时进行报警功能，有效防止不必要的损失。

优选的，所述报警模块包括通讯模块，当需要报警时，系统将报警信息通过通讯模块下发至用户移动终端，进一步保证了报警的有效性。

实施例5

在考虑成本条件下，占空比调制电路可选窄电压可调温电路进行功率连续可调设计，可使电加热在输入交流电源电压在额定电压及更高电压条件下输出额定功率。

具体电路设计结构如图2所示，包括双向可控硅S、双向可控硅驱动控制单元及电阻一，所述电阻一的一端与交流电源的火线端连接，电阻一的另一端与双向可控硅的一端连接，双向可控硅的另一端与交流电源的零线端连接，双向可控硅驱动控制单元分别与双向可控硅的控制端及占空比计算单元连接。其中，双向可控硅驱动控制单元对双向可控硅的控制频率为交流电源工作频率的两倍。

实施例6

本例的占空比调制电路使用宽电压可调温电路设计，电加热在输入交流电源电压低于其额定值时，结合电路PFC升压同样可使得交流电源输出电加热的额定功率。

具体电路设计结构如图3所示，包括绝缘栅双极型晶体管一IGBT1、绝缘栅双极型晶体管二IGBT2、电容C、电感一L1、电阻三R3、二极管一D1、二极管二D2、二极管三D3、二极管四D4、二极管五D5、PFC控制器、绝缘栅双极型晶体管驱动控制单元(以下简称IGBT驱动控制单元)，所述IGBT驱动控制单元分别与占空比计算单元及绝缘栅双极型晶体管一IGBT1的栅极连接，绝缘栅双极型晶体管一IGBT1的发射极分别与电容C的一端、绝缘栅双极型晶体管二IGBT2的发射极、二极管一D1的正极及二极管二D2的正极连接，二极管一D1的负极分别与交流电源的火线端及二极管三D3的正极连接，二极管二D2的负极分别与交流电源的零线端及二极管四D4的正极连接，二极管四D4的负极分别与二极管三D3的负极及电感一L1的一端连接，电感一L1的另一端分别与绝缘栅双极型晶体管二IGBT2的集电极及二极管五D5的正极连接，绝缘栅双极型晶体管二IGBT2的栅极与PFC控制器连接，二极管五D5的负极分别与电容C的另一端及电阻三R3的一端连接，电阻三R3的另一端与绝缘栅双极型晶体管一IGBT1的集电极连接。

其中，交流电源经二极管一D1、二极管二D2、二极管三D3、二极管四D4后变换为直流电源，由PFC控制器进行控制，当输入电压低于电加热额定工作电压时PFC控制器进行升压；当输入电压高于电加热额定工作电压时PFC控制器进行稳压控制。电加热投入工作后，检测出风温度与设定温差，调整输出占空比，以调节温度上升速率，快速达到并保持设定温度。

实施例7

实施例1～6中，电加热装置中由于需要计算实时占空比并根据其进行控制电源输入，由于占空比的变化可能十分迅速且变化微小，这种快速变换会使得系统老化迅速，减小装置的使用寿命。为了解决这一问题，本例中在上述实施例1～6的基础上设置有保护模块。保护模块中预设有占空比变化阈值，用于检测装置当前运行占空比值与占空比计算单元计算出的下一时刻占空比值进行比较，若当前占空比值与下一时刻占空比值的差值大于预设的占空比变化阈值，占空比调制电路根据下一时刻占空比值调制电源模块的输出功率，否则占空比调制电路保持当前运行占空比值。

综上所述，本发明中系统实时检测当前环境温度与目标温度的差值，当温差较大时，系统提供电源输入调制波的占空比，从而调高输入功率，使室温快速、稳定达到目标温度值；当温差较小时，系统降低调制波占空比，从而降低输入功率，减少电加热的功率投入，满足用户对于室温稳定舒适性要求；同时，由于加热件温度过高时，容易变形，系统还实时检测加热件温度，并将加热部件温度与预设的加热部件温度上限值进行比较，当加热部件温度高于预设的加热部件温度上限值时，系统按预设的降低幅值降低当前系统运行占空比值，减小输入功率；当加热部件温度低于加热部件温度下限值时，系统按预设的上升幅值加大当前系统运行占空比值，提高输入功率，以达到快速加热的效果；达到能够提高产品寿命，降低能耗的效果。

Claims (16)

1.功率连续可调电加热系统，其特征在于，包括电加热电路、电源模块、电压检测单元、占空比计算单元及占空比调制电路，所述电压检测单元分别与电源模块及占空比计算单元连接，占空比计算单元与占空比调制电路连接，占空比调制电路与电源模块连接，电源模块与电加热电路连接；

所述电压检测单元，用于检测电源模块的实时输入电压值，并将其传输给占空比计算单元；

所述占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路；

所述占空比调制电路，用于根据实时占空比调制电源模块的输出功率。

2.功率连续可调电加热系统，其特征在于，还包括人机交互模块，人机交互模块与占空比计算单元连接；

所述人机交互模块，用于接收用户输入目标温度，并根据目标温度计算出目标功率，所述目标温度与目标功率成正比；

当目标功率大于电加热电路限度最大功率值时，占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路；

当目标功率小于电加热电路限度最大功率值时，所述占空比计算单元，用于根据电源模块的实时输入电压值及目标功率，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；并将实时占空比传输给占空比调制电路。

3.根据权利要求2所述的功率连续可调电加热系统，其特征在于，还包括温度传感器一，所述温度传感器一与占空比计算单元连接；

所述温度传感器一，用于检测电加热电路实时温度，并将其传输给占空比计算单元；

所述占空比计算单元，用于根据电加热电路实时温度与目标温度计算出实时温差，并根据实时温差结合实时输入电压值及实时功率差计算出实时占空比，所述实时占空比与实时温差及实时功率差成正比；

所述占空比调制电路，用于根据实时占空比调制电源模块的输出功率。

4.根据权利要求1或2或3所述的功率连续可调电加热系统，其特征在于，还包括温度传感器二，所述温度传感器二与占空比计算单元连接；

所述温度传感器二，用于检测电加热电路温度，并将其传输给占空比计算单元；

所述占空比计算单元，用于将电加热电路温度与预设的电加热电路温度上限值进行比较，当电加热电路温度高于预设的电加热电路温度上限值时，系统按预设的降低幅值降低当前系统运行占空比值；

还用于将电加热电路温度与预设的电加热电路温度下限值进行比较，当电加热电路温度低于加热部件温度下限值时，系统按预设的上升幅值加大当前系统运行占空比值。

5.根据权利要求4所述的功率连续可调电加热装置，其特征在于，所述电加热电路包括热熔断体一、U型加热管一、温控器一、热熔断体二、U型加热管二及温控器二，所述热熔断体一的一端与交流电源的火线端连接，热熔断体一的另一端与U型加热管一的一端连接，U型加热管一的另一端与温控器一的一端连接，温控器一的另一端与温控器二的一端分别与交流电源的零线端连接，温控器二的另一端与U型加热管二的一端连接，U型加热管二的另一端与热熔断体二的一端连接，热熔断体二的另一端与交流电源的火线端连接。

6.根据权利要求5所述的功率连续可调电加热装置，其特征在于，所述电源模块为交流电源，所述占空比调制电路包括双向可控硅、双向可控硅驱动控制单元及电阻一，所述电阻一的一端与交流电源的火线端连接，电阻一的另一端与双向可控硅的一端连接，双向可控硅的另一端与交流电源的零线端连接，双向可控硅驱动控制单元分别与双向可控硅的控制端及占空比计算单元连接。

7.根据权利要求6所述的功率连续可调电加热装置，其特征在于，所述双向可控硅驱动控制单元对双向可控硅的控制频率为交流电源工作频率的两倍。

8.根据权利要求5所述的功率连续可调电加热装置，其特征在于，所述电源模块为交流电源，所述占空比调制电路包括绝缘栅双极型晶体管一、绝缘栅双极型晶体管二、电容、电感一、电阻三、二极管一、二极管二、二极管三、二极管四、二极管五、PFC控制器、绝缘栅双极型晶体管驱动控制单元，所述绝缘栅双极型晶体管驱动控制单元分别与占空比计算单元及绝缘栅双极型晶体管一的栅极连接，绝缘栅双极型晶体管一的发射极分别与电容的一端、绝缘栅双极型晶体管二的发射极、二极管一的正极及二极管二的正极连接，二极管一的负极分别与交流电源的火线端及二极管三的正极连接，二极管二的负极分别与交流电源的零线端及二极管四的正极连接，二极管四的负极分别与二极管三的负极及电感一的一端连接，电感一的另一端分别与绝缘栅双极型晶体管二的集电极及二极管五的正极连接，绝缘栅双极型晶体管二的栅极与PFC控制器连接，二极管五的负极分别与电容的另一端及电阻三的一端连接，电阻三的另一端与绝缘栅双极型晶体管一的集电极连接。

9.根据权利要求1或2或3所述的功率连续可调电加热装置，其特征在于，还包括保护模块；

所述保护模块，预设有占空比变化阈值，用于检测装置当前运行占空比值与占空比计算单元计算出的下一时刻占空比值进行比较，若当前占空比值与下一时刻占空比值的差值大于预设的占空比变化阈值，占空比调制电路根据下一时刻占空比值调制电源模块的输出功率，否则占空比调制电路保持当前运行占空比值。

10.根据权利要求1或2或3所述的功率连续可调电加热装置，其特征在于，还包括温度传感器三及报警模块；

所述温度传感器三设置于电加热电路上，并与报警模块连接；

所述温度传感器三，用于检测电加热电路的实时温度，并将其传输给报警模块；

所述报警模块，用于将温度传感器三检测到的电加热电路的实时温度与预设的报警温度下限值进行比较，当实时温度高于预设的报警温度下限值时进行报警，否则不动作。

11.用于权利要求1～10任意一项所述的功率连续可调电加热装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、系统检测实时输出电压值及电加热电路限度最大功率值；

步骤2、系统根据实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；

步骤3、系统根据实时占空比调制电源模块的输出功率。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述步骤2中还包括以下步骤：

步骤21、系统接收用户输入目标温度，并根据目标温度计算出目标功率，所述目标温度与目标功率成正比；

步骤22、系统将目标功率与电加热电路限度最大功率值进行比较，若目标功率大于电加热电路限度最大功率值，则进入步骤23，否则进入步骤24；

步骤23、系统根据实时输入电压值及电加热电路限度最大功率值，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比；

步骤24、系统根据实时输入电压值及目标功率，计算出实时功率差，实时功率差计算出实时占空比，所述实时功率差与实时占空比成正比。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述步骤2中还包括：

系统检测电加热电路实时温度，根据电加热电路实时温度与目标温度计算出实时温差，并根据实时温差结合实时输入电压值及实时功率差计算出实时占空比，所述实时占空比与实时温差及实时功率差成正比；

所述占空比调制电路，用于根据实时占空比调制电源模块的输出功率。

14.根据权利要求11或12所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

系统检测电加热电路温度，并将其与预设的电加热电路温度上限值进行比较，当电加热电路温度高于预设的电加热电路温度上限值时，系统按预设的降低幅值降低当前系统运行占空比值；

还用于将电加热电路温度与预设的电加热电路温度下限值进行比较，当电加热电路温度低于加热部件温度下限值时，系统按预设的上升幅值加大当前系统运行占空比值。

15.根据权利要求14所述的功率连续可调电加热控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

系统检测装置当前运行占空比值与计算出的下一时刻占空比值进行比较，若当前占空比值与下一时刻占空比值的差值大于预设的占空比变化阈值，系统预先下一时刻占空比值，否则系统保持当前运行占空比值。

16.根据权利要求14所述的功率连续可调电加热控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

系统检测电加热电路的实时温度，将其与预设的报警温度下限值进行比较，当实时温度高于预设的报警温度下限值时进行报警，否则不动作。