CN105530719B - 一种半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置及方法。半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置包括：开关电源电路(1)、市电过零检测电路(2)、微处理器(3)、可控硅切换电路(4)、大功率半桥谐振电路(5)和大功率半桥驱动电路(6)。本发明微处理器(3)通过市电过零检测电路(2)检测的市电过零信号输出加热炉头选择信号至可控硅切换电路(4)，进而控制多个炉头轮流切换加热，切换周期短，可保证多个炉头的温升同步，而且市电过零检测电路(2)提供的过零信号可保证多炉头在过零点切换，切换噪音极低。多个炉头由一个大功率半桥谐振电路(5)控制加热功率，成本低、体积小且不存在多频率相互调制产生的噪音。
Description
技术领域
本发明涉及电磁感应加热控制技术，尤其涉及一种半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置及方法。
背景技术
电磁感应加热作为一种新的加热技术，以其无明火、环保、安全、节能等优点，越来越受到广大消费者的青睐。现有的多炉头电磁感应加热装置中，主要有以下两种方式：
一种采取的是对每个炉头单独配一套并联或串联大功率谐振电路。但是采用这种方式进行多炉头加热，具有成本高、体积重的缺点，而且多个炉头之间不同的频率将产生频率相互调制，将产生严重的噪音，对环境造成污染。
另一种采用继电器开关切换加热线盘的方式，此种方式的缺点是切换时间慢，交替加热时间都大于一秒以上，从而导致多个锅里的开水会出现时开时不开的现象(也就是会出现大的温差变化)，使其烹饪效果不好；其次，由于继电器在此处频繁切换，机械寿命有限，从而导致其寿命短；另外，继电器开关时发出的机械噪声还会导致有切换噪音。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对上述现有多炉头电磁感应加热装置的缺陷中，提供一种半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置及方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置，包括：开关电源电路、市电过零检测电路、微处理器、可控硅切换电路、大功率半桥谐振电路和大功率半桥驱动电路；其中，
所述开关电源电路用于为所述市电过零检测电路、微处理器、可控硅切换电路、大功率半桥谐振电路和大功率半桥驱动电路提供直流电；
所述市电过零检测电路用于检测交流市电的过零点并将过零信号输入至所述微处理器的中断输入端；
所述微处理器用于根据过零信号输出加热炉头选择信号至所述可控硅切换电路；
所述可控硅切换电路用于根据加热炉头选择信号启动和关闭相应炉头的加热；
所述微处理器还用于根据过零信号输出谐振频率信号到所述大功率半桥驱动电路；
所述大功率半桥驱动电路用于根据谐振频率信号通过所述大功率半桥谐振电路控制所启动的加热炉头的加热功率。
优选地，所述市电过零检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第一三极管；其中，
所述第一三极管的基极分别连接所述第一电阻和所述第一电容的一端，所述第一电阻的另一端连接交流市电的一端，所述第一电容的另一端接地；
所述第一三极管的发射极接地；
所述第一三极管的集电极分别连接所述第二电阻的一端和所述微处理器的中断输入端，所述第二电阻的另一端连接至所述开关电源电路的输出端。
优选地，所述市电过零检测电路提供的过零信号用于使所述微处理器输出的加热炉头选择信号和谐振频率信号的过零点与交流市电过零点同步，且每个加热炉头的选择信号和谐振频率信号持续的时间为交流市电周期一半的整倍数。
优选地，所述可控硅切换电路包括多个相同的可控硅切换子电路；其中，每个可控硅切换子电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二三极管、第一可控硅、第一光耦和第一电磁感应线盘；其中，在每个可控硅切换子电路中，
所述第三电阻的一端连接至所述第一光耦的输入端，所述第一光耦的输出端连接至所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接至所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极连接至所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接至所述第一可控硅的控制端，所述第一可控硅主电输入端连接至所述大功率半桥谐振电路的电容上，所述第一可控硅主电输出端连接至所述第一电磁感应线盘的一端，所述第一电磁感应线盘的另一端连接至所述大功率半桥谐振电路的IGBT开关上；
所述微处理器包括多个输出端口，所述多个输出端口一一连接至所述多个相同的可控硅切换子电路中的所述第三电阻的另一端。
优选地，所述大功率半桥谐振电路包括大功率半桥串联谐振电路和大功率半桥并联谐振电路；所述大功率半桥驱动电路包括大功率半桥串联谐振驱动电路和大功率半桥并联谐振驱动电路；其中，所述大功率半桥串联谐振驱动电路用于驱动所述大功率半桥串联谐振电路；所述大功率半桥并联谐振驱动电路用于驱动所述大功率半桥并联谐振电路。
优选地，所述大功率半桥串联谐振电路包括第二电容、第三电容、第一IGBT开关和第二IGBT开关；其中，所述第二电容一端接地，所述第二电容的另一端分别连接至所述第三电容的一端和所述可控硅切换电路的所述第一可控硅主电输入端，所述第三电容的另一端分别连接至交流市电整流输出端和所述第一IGBT开关的集电极，所述第一IGBT开关的发射极分别连接至所述第二IGBT开关的集电极和所述可控硅切换电路的所述第一电磁感应线盘的另一端，所述第二IGBT开关的发射极接地，所述第一IGBT开关和所述第二IGBT开关的栅极分别连接至所述大功率半桥串联谐振驱动电路的输出端。
优选地，所述大功率半桥并联谐振电路包括第四电容、第三IGBT开关；其中，所述第四电容的一端分别连接至交流市电整流输出端和所述可控硅切换电路的所述第一可控硅主电输入端，所述第四电容的另一端分别连接至所述第三IGBT开关的集电极和所述可控硅切换电路的所述第一电磁感应线盘的另一端，所述第三IGBT的发射极接地，所述第三IGBT的栅极连接至所述大功率半桥并联驱动电路的输出端。
优选地，所述大功率驱动电路为专用驱动芯片；其中，所述大功率驱动电路的输入端连接至所述微处理器的互补脉冲宽度调制输出端。
根据本发明的另一个方面，提供了半桥多炉头切换电磁感应加热控制方法，包括以下步骤：
S1.市电过零检测电路检测交流市电的过零点，并将过零信号发送至微处理器；
S2.所述微处理器根据过零信号输出加热炉头选择信号至可控硅切换电路并输出谐振频率信号到大功率半桥驱动电路；
S3.所述可控硅切换电路根据加热炉头选择信号启动和关闭相应炉头的加热；所述大功率半桥驱动电路根据谐振频率信号通过大功率半桥谐振电路控制所启动的加热炉头的加热功率。
其中，在所述步骤S2中，所述微处理器输出的加热炉头选择信号和谐振频率信号的过零点与交流市电过零点同步，且每个加热炉头的选择信号和谐振频率信号持续的时间为交流市电周期一半的整倍数。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明微处理器通过市电过零检测电路检测的市电过零信号输出加热炉头选择信号至可控硅切换电路，进而控制多个炉头轮流切换加热，切换周期短，可保证多个炉头的温升同步，而且市电过零检测电路提供的过零信号可保证多炉头在过零点切换，切换噪音极低。多个炉头由一个大功率半桥谐振电路控制加热功率，成本低、体积小且不存在多频率相互调制产生的噪音。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的第一实施例半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置结构方框图；
图2是本发明提供的第二实施例半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置电路图；
图3是本发明提供的第三实施例半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置电路图；
图4是本发明提供的交流市电经桥式整流后的波形和过零信号的波形示意图；
图5是本发明提供的各电路模块输出波形示意图；
图6是本发明提供的第四实施例半桥多炉头切换电磁感应加热控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，图1是本发明提供的第一实施例半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置结构方框图。如图1所示，本实施例提供的半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置包括：开关电源电路1、市电过零检测电路2、微处理器3、可控硅切换电路4、大功率半桥谐振电路5和大功率半桥驱动电路6。
开关电源电路1的输出端分别电连接至市电过零检测电路2、微处理器3、可控硅切换电路4、大功率半桥谐振电路5、大功率半桥驱动电路6，开关电源电路1用于将交流市电转换成直流电并输出至与其连接的各个电路模块中。
市电过零检测电路2的输出端连接至微处理器3的中断输入端，市电过零检测电路2用于检测交流市电的过零点并将过零信号输入至微处理器3。
微处理器3的一个输出端连接至可控硅切换电路4的输入端，用于根据过零信号输出加热炉头选择信号到可控硅切换电路4；微处理器的另一个输出端连接至大功率半桥驱动电路6的输入端，用于根据过零信号输出谐振频率信号到大功率半桥驱动电路6。
可控硅切换电路4用于根据加热炉头选择信号启动和关闭相应炉头的加热。
大功率半桥谐振电路5的输出端连接至可控硅切换电路4的输入端，大功率半桥谐振电路5用于控制所启动的加热炉头的加热功率。
大功率半桥驱动电路6的输出端连接至大功率半桥谐振电路5的输入端，大功率半桥谐振电路6用于根据微处理器3的谐振频率信号驱动大功率半桥谐振电路5。
工作时，市电为220V/50Hz的交流电，因此，市电过零检测电路2输出的过零信号也为周期为20ms(频率为50Hz)的信号，也就是说每隔10ms会检测到一次交流市电过零点，并输出一次过零信号至微处理器3。微处理器3根据过零信号输出加热炉头选择信号至可控硅切换电路4，因此微处理器3输出加热炉头选择信号的周期可为10ms的整数倍。在本发明提供的一个优选实施例中，微处理器3根据市电过零检测电路2提供的过零信号，每隔10Nms输出加热炉头选择信号，N为1～30的整数。而可控硅切换电路4在加热炉头选择信号的作用下，每隔10Nms切换一次，进而使多个炉头轮流切换加热。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明微处理器3通过市电过零检测电路2检测的市电过零信号输出加热炉头选择信号至可控硅切换电路4，进而控制多个炉头轮流切换加热，切换周期短(10ms级)，可保证多个炉头的温升同步，而且市电过零检测电路提供的过零信号可保证多炉头在过零点切换，切换噪音极低。多个炉头由一个大功率半桥谐振电路控制加热功率，成本低、体积小且不存在多频率相互调制产生的噪音。
请参见图2，图2是本发明提供的第二实施例半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置电路图。如图2所示，本实施例是由第一实施例中的6个电路模块：开关电源电路1、市电过零检测电路2、微处理器3、可控硅切换电路4、大功率半桥谐振电路5和大功率半桥驱动电路6组成的具体的电路图，其中的大功率半桥谐振电路5和大功率半桥驱动电路6分别为大功率半桥串联谐振电路51和大功率半桥串联谐振驱动电路61。下面将分别具体介绍每个电路模块及工作原理。
开关电源电路1为现有技术，用于将220V交流市电转换成直流电，如5VDC、8VDC和24VDC等。开关电源电路1输出的直流电根据各电路模块的实际需要，输入到各电路模块中，为各电路模块的正常工作提供直流电压。在图2中，开关电源电路1的输入端通过D1、D2和D3三个二极管连接到交流市电的两个输入端CN1和CN2上，其中，二极管D1的阴极连接开关电源电路1的输入端，二极管D1的阳极分别连接二极管D2和二极管D3的阴极，二极管D2的阳极连接到交流市电输入端CN1，二极管D3的阳极连接到交流市电输入端CN2。开关电源电路1的输出端连接到市电过零检测电路2、微处理器3、可控硅切换电路4、大功率半桥串联谐振电路51和大功率半桥串联谐振驱动电路61，为这些电路模块中需要直流供电的元器件进行供电。因为通过开关电源电路1为其他电路模块进行直流供电的技术是非常成熟的现有技术，因此，图2中省略了开关电源电路1的输出端与各个电路模块的连接线路。
市电过零检测电路2包括电阻R1、R2，电容C1和三极管Q1，如图2中虚线所示。其中三极管Q1的基极分别连接电阻R1和电容C1的一端，电阻R1的另一端连接交流市电输入端CN1，电容C1的另一端接地。三极管Q1的发射极接地，集电极分别连接电阻R2的一端和微处理器3的中断输入端，电阻R2的另一端连接至开关电源电路1的+5V电压输出端。工作时，当交流市电输入端CN1上的电压大于零时，交流市电输入端CN1通过电阻R1对电容C1进行充电，电容C1上的电压使三极管Q1的基极和发射极之间的电压Vbe达到使三极管导通的阈值电压时，三极管Q1导通并进入饱和区，此时三级管Q1集电极和发射极间的电压几乎为零，也就是说输入到微处理器3的中断输入端的电压为零。因为交流市电电压较大，而三极管Q1的导通电压Vbe很小(通常为0.7V)，当交流市电输入端CN1电压为正时，在极短的时间内电容C1上的电压就能达到三极管Q1导通时所需电压，因此基本上可以认为三极管Q1与交流市电输入端CN1电压的变化同步。而当交流市电输入端CN1上的电压小于或等于零时，电容C1上的电压为零，三极管Q1截止，集电极和发射极间相当于断路，输入到微处理器3中断输入端的电压为+5V电压。
微处理器3为单片机或专业微处理器芯片。微处理器3包括一个中断输入端、多个输出端口和一个互补脉冲宽度调制(PWM)输出端。其中，中断输入端用于接收市电过零检测电路2提供的市电过零信号。多个输出端口一一连接至可控硅切换电路4的输入端，向可控硅切换电路4输入加热炉头选择信号，控制可控硅切换电路4的切换。在本实施例中，微处理器3包括三个输出端口，分别连接至可控硅切换电路4的三个输入端。微处理器3的三个输出端口根据市电过零检测电路2提供的过零信号，依次轮流输出有效的控制信号(高电平)，每个控制信号持续的时长为10Nms，其中N为1～30的整数，从而使3个炉头切换加热。例如，在一个优选实施例中，微处理器3中的第一输出端口输出一个高电平至可控硅切换电路4的第一输入端口，进而使炉头1加热40ms，接着第二输出端口输出一个高电平至可控硅切换电路4的第二输入端口，进而使炉头2加热40ms，以此类推。互补PWM输出端连接至大功率半桥串联谐振驱动电路61的输入端，将谐振频率信号发送至大功率半桥串联谐振驱动电路61，进而控制大功率半桥串联谐振电路51的加热功率，使其按照用户的实际需要进行加热。
可控硅切换电路4包括多个相同的可控硅切换子电路，如图2所示，本实施例中包括三个相同的可控硅切换子电路。其中，每个可控硅切换子电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二三极管、第一可控硅、第一光耦和第一电磁感应线盘。因此，在本实施例中，电阻R8、R9和R10相同，为第三电阻；电阻R3、R11和R6相同，为第四电阻；电阻R4、R5和R7相同，为第五电阻；三极管Q2、Q3和Q4相同，为第二三极管；可控硅TR1、TR2和TR3相同，为第一可控硅；光耦PT1、PT2和PT3相同，为第一光耦；电磁感应线盘L1、L2和L3相同，为第一电磁感应线盘。将电阻R3、R4和R8，三极管Q2，光耦PT1，可控硅TR1和电磁感应线盘L1组成的电路称为第一可控硅切换子电路；电阻R5、R9和R11，三极管Q3，光耦PT2，可控硅TR2和电磁感应线盘L2组成的电路称为第二可控硅切换子电路；电阻R6、R7和R10，三极管Q4，光耦PT3，可控硅TR3和电磁感应线盘L3组成的电路称为第三可控硅切换子电路。本实施例中，电阻R8、R9和R10分别为可控硅切换电路4的三个输入端口，将它们依次命名为第一输入端口，第二输入端口和第三输入端口，这三个输入端口分别连接至微处理器3的三个输出端口，依次命名为第一输出端口，第二输出端口和第三输出端口。在每个可控硅切换子电路中，除了输入端口的连接方式不同外，各元器件之间的连接关系以及各元器件与其他电路模块的连接关系均相同。下面将以第一可控硅切换子电路的连接关系来描述可控硅切换电路4的电路结构。微处理器3的第一输出端口连接至可控硅切换电路4的第一输入端口，即电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接至光耦PT1的输入端，光耦PT1的输出端连接至电阻R3的一端，光耦PT1还有两个接线端，其中一个接地，另一个接开关电源电路1的+8V电压输出端，电阻R3的另一端连接至三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接至电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接至可控硅TR1的控制端，可控硅TR1的主电输入端连接至大功率半桥串联谐振电路51的电容上，可控硅TR1的主电输出端连接至电磁感应线盘L1，可控硅TR1正常工作时还需要直流供电，因此可控硅TR1的直流电输入端连接至开关电源电路1的+8V电压输出端，电磁感应线盘L1的另一端连接至大功率半桥串联谐振电路51的IGBT开关上。工作时，当微处理器3的第一输出端口输出高电平时，炉头1就会被选中进行加热。具体地，当微处理器3的第一输出端口输出高电平时，光耦PT1导通，进而将三极管Q2导通，可控硅TR1的控制端上电，使可控硅TR1的主电回路导通；同时，微处理器3的互补PWM输出端将谐振频率输入到大功率半桥串联谐振驱动电路61中，进而控制大功率半桥串联谐振电路51的谐振频率，使电磁感应线盘L1的加热功率符合用户的实际需求。
大功率半桥串联谐振电路51包括：电容C2、C3以及两个IGBT开关，开关IGBT1和开关IGBT2。其中，电容C2的一端接地，电容C2的另一端分别连接至电容C3的一端和可控硅切换电路4的可控硅TR1、TR2和TR3的主电输入端，电容C3的另一端分别连接至交流市电整流输出端(如图2所示的整流桥BG1的第2脚)和开关IGBT2的集电极，开关IGBT2的发射极分别连接至开关IGBT1的集电极和可控硅切换电路4的电磁感应线盘L1、L2和L3的另一端，开关IGBT1的发射极接地，开关IGBT1和开关IGBT2的栅极分别连接至大功率半桥串联谐振驱动电路61的输出端。工作时，桥臂电容C2和C3为可控硅TR1、TR2和TR3提供主电并与电磁感应线盘L1一起构成串联谐振电路，开关IGBT1和IGTB2用于控制电磁感应线盘L1、L2和L3加热的功率。
大功率半桥串联谐振驱动电路61为专用驱动芯片，输入端接收微处理器3的互补PWM输出端的控制信号，输出端将驱动信号输入开关IGBT1和IGBT2的栅极，以驱动大功率半桥串联谐振电路51工作。
本实施例提供了一种串联方案的半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置，本实施例在保持第一实施例的所有有益效果的同时，串联谐振电路本身会使电路的阻抗最小，电流最大，在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压。
请参见图3，图3是本发明提供的第三实施例半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置电路图。如图3所示，本实施例提供了一种并联方案的半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置。本实施例与第二实施例的区别仅在于大功率半桥谐振电路5和大功率半桥驱动电路6上的不同。本实施例中，大功率半桥谐振电路5为大功率半桥并联谐振电路52，大功率半桥驱动电路6为大功率半桥并联谐振驱动电路62。其他电路模块的结构及功能与第二实施例完全相同，在此就不再累述，下面将重点介绍不同之处的结构及工作原理。
本实施例中，大功率半桥并联谐振电路52包括电容C2和开关IGBT1。其中，电容C2的一端分别连接至交流市电整流输出端(如图3所示的整流桥BG1的第2脚)和可控硅切换电路4的可控硅TR1、TR2和TR3的主电输入端，电容C2的另一端分别连接至开关IGBT1的集电极和可控硅切换电路4的电磁感应线盘L1、L2和L3的另一端，开关IGBT1的发射极接地，开关IGBT1的栅极连接至大功率半桥并联谐振驱动电路62的输出端，大功率半桥并联谐振驱动电路62的输入端连接至微处理器3的互补PWM输出端。下面以第一可控硅切换子电路介绍工作原理。工作时，电容C2与电磁感应线盘L1构成并联谐振电路，开关IGBT1控制电磁感应线盘L1的加热功率。大功率半桥并联谐振驱动电路62是另一款专用驱动芯片。
本实施例在保持第一实施例的所有有益效果的同时，并联谐振电路本身是一种完全的补偿，电源无需提供无功功率，只提供电阻所需要的有功功率，谐振时，电路的总电流最小，而支路电流往往大于电路中的总电流。
请参见图4，图4是本发明提供的交流市电经桥式整流后的波形和过零信号的波形示意图。如图4所示，附图中的u1是指第二和第三实施例附图中整流桥BG1第2脚的输出，即交流市电整流输出；而u2为第二和第三实施例附图中三极管Q1上的电压，即交流市电过零输出。图4的输出结果再一次验证了上述实施例中的电路原理。整流桥BG1将交流市电输入端CN1和CN2之间的标准正弦输入整流后得到如图4所示的u1，即半波正弦。而交流市电过零输出u2为标准的方波，其周期与交流市电的周期一致，为20ms。微处理器3通过检测方波信号的变化沿(上升或下降沿)确定交流市电的过零时间，并在此过零处进行炉头切换和每个炉头的工作起始定时。
请参见图5，图5是本发明提供的各电路模块输出波形示意图。其中，如图5所示，u1是整个半桥谐振电路工作时的整个谐振电流包络波形示意图，u2是过零信号(即图2和图3中的三极管Q1的集电极输出信号)的波形示意图，u3是炉头1工作时的电磁感应线盘L1谐振电流包络波形示意图，u4是炉头2工作时的电磁感应线盘L2的谐振电流包络波形示意图，u5是炉头3工作时的电磁感应线盘L3的谐振电流包络波形示意图。u1和u2与第四实施例相同，在此不再累述。在本实施例中，3个炉头每隔40ms切换一次，切换点为市电过零点。
第四和第五实施例，形象地给出了本发明的重要信号输出结果并直接验证了本发明实施例的可实施性和有效性。
请参见图6，图6是本发明提供的第四实施例半桥多炉头切换电磁感应加热控制方法流程图。如图6所示，本实施例提供的半桥多炉头切换电磁感应加热控制方法包括以下步骤：
S1.市电过零检测电路检测交流市电的过零点，并将过零信号发送至微处理器；
S2.所述微处理器根据过零信号输出加热炉头选择信号至可控硅切换电路并输出谐振频率信号到大功率半桥驱动电路；
S3.所述可控硅切换电路根据加热炉头选择信号启动和关闭相应炉头的加热；所述大功率半桥驱动电路根据谐振频率信号通过大功率半桥谐振电路控制所启动的加热炉头的加热功率。
在本发明提供的一个优选实施例中，在所述步骤S2中，所述微处理器输出的加热炉头选择信号和谐振频率信号的过零点与交流市电过零点同步，且每个加热炉头的选择信号和谐振频率信号持续的时间为交流市电周期一半的整倍数。
本发明微处理器通过市电过零检测电路检测的市电过零信号输出加热炉头选择信号至可控硅切换电路，进而控制多个炉头轮流切换加热，切换周期短(10ms级，因为交流市电周期为20ms，一半则为10ms)，可保证多个炉头的温升同步，而且市电过零检测电路提供的过零信号可保证多炉头在过零点切换，切换噪音极低。多个炉头由一个大功率半桥谐振电路控制加热功率，成本低、体积小且不存在多频率相互调制产生的噪音。
应理解，本发明实施例中提供的是一种半桥谐振方案，当需要时，本领域技术人员很容易将本发明实施例中的半桥谐振方案替换成全桥谐振方案。因此，单纯地将大功率半桥谐振电路和大功率半桥驱动电路替换成大功率全桥谐振电路和大功率全桥驱动电路所获得的实施方式，依然属于本发明的保护范围。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置，其特征在于，包括：开关电源电路(1)、市电过零检测电路(2)、微处理器(3)、可控硅切换电路(4)、大功率半桥谐振电路(5)和大功率半桥驱动电路(6)；其中，
所述开关电源电路(1)用于为所述市电过零检测电路(2)、微处理器(3)、可控硅切换电路(4)、大功率半桥谐振电路(5)和大功率半桥驱动电路(6)提供直流电；
所述市电过零检测电路(2)用于检测交流市电的过零点并将过零信号输入至所述微处理器(3)的中断输入端；
所述微处理器(3)用于根据过零信号输出加热炉头选择信号至所述可控硅切换电路(4)；
所述可控硅切换电路(4)用于根据加热炉头选择信号启动和关闭相应炉头的加热；
所述微处理器(3)还用于根据过零信号输出谐振频率信号到所述大功率半桥驱动电路(6)；
所述大功率半桥驱动电路(6)用于根据谐振频率信号通过所述大功率半桥谐振电路(5)控制所启动的加热炉头的加热功率；
其中，所述可控硅切换电路(4)包括多个相同的可控硅切换子电路；其中，每个可控硅切换子电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二三极管、第一可控硅、第一光耦和第一电磁感应线盘；其中，在每个可控硅切换子电路中，所述第三电阻的一端连接至所述第一光耦的输入端，所述第一光耦的输出端连接至所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接至所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极连接至所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接至所述第一可控硅的控制端，所述第一可控硅主电输入端连接至所述大功率半桥谐振电路(5)的电容上，所述第一可控硅主电输出端连接至所述第一电磁感应线盘的一端，所述第一电磁感应线盘的另一端连接至所述大功率半桥谐振电路(5)的IGBT开关上；
所述微处理器(3)包括多个输出端口，所述多个输出端口一一连接至所述多个相同的可控硅切换子电路中的所述第三电阻的另一端。
2.根据权利要求1所述半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置，其特征在于，所述市电过零检测电路(2)包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第一三极管；其中，
所述第一三极管的基极分别连接所述第一电阻和所述第一电容的一端，所述第一电阻的另一端连接交流市电的一端，所述第一电容的另一端接地；
所述第一三极管的发射极接地；
所述第一三极管的集电极分别连接所述第二电阻的一端和所述微处理器(3)的中断输入端，所述第二电阻的另一端连接至所述开关电源电路的输出端。
3.根据权利要求1所述半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置，其特征在于，所述市电过零检测电路(2)提供的过零信号用于使所述微处理器(3)输出的加热炉头选择信号和谐振频率信号的过零点与交流市电过零点同步，且每个加热炉头的选择信号和谐振频率信号持续的时间为交流市电周期一半的整倍数。
4.根据权利要求1所述半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置，其特征在于，所述大功率半桥谐振电路(5)包括大功率半桥串联谐振电路(51)和大功率半桥并联谐振电路(52)；所述大功率半桥驱动电路(6)包括大功率半桥串联谐振驱动电路(61)和大功率半桥并联谐振驱动电路(62)；其中，
所述大功率半桥串联谐振驱动电路(61)用于驱动所述大功率半桥串联谐振电路(51)；
所述大功率半桥并联谐振驱动电路(62)用于驱动所述大功率半桥并联谐振电路(52)。
5.根据权利要求4所述半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置，其特征在于，所述大功率半桥串联谐振电路(51)包括第二电容、第三电容、第一IGBT开关和第二IGBT开关；其中，
所述第二电容一端接地，所述第二电容的另一端分别连接至所述第三电容的一端和所述可控硅切换电路(4)的所述第一可控硅主电输入端，所述第三电容的另一端分别连接至交流市电整流输出端和所述第一IGBT开关的集电极，所述第一IGBT开关的发射极分别连接至所述第二IGBT开关的集电极和所述可控硅切换电路(4)的所述第一电磁感应线盘的另一端，所述第二IGBT开关的发射极接地，所述第一IGBT开关和所述第二IGBT开关的栅极分别连接至所述大功率半桥串联谐振驱动电路(61)的输出端。
6.根据权利要求4所述半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置，其特征在于，所述大功率半桥并联谐振电路(52)包括第四电容、第三IGBT开关；其中，
所述第四电容的一端分别连接至交流市电整流输出端和所述可控硅切换电路(4)的所述第一可控硅主电输入端，所述第四电容的另一端分别连接至所述第三IGBT开关的集电极和所述可控硅切换电路(4)的所述第一电磁感应线盘的另一端，所述第三IGBT的发射极接地，所述第三IGBT的栅极连接至所述大功率半桥并联驱动电路(62)的输出端。
7.根据权利要求1所述半桥多炉头切换电磁感应加热控制装置，其特征在于，所述大功率驱动电路(6)为专用驱动芯片；其中，
所述大功率驱动电路(6)的输入端连接至所述微处理器(3)的互补脉冲宽度调制输出端。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述装置的半桥多炉头切换电磁感应加热控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.市电过零检测电路检测交流市电的过零点，并将过零信号发送至微处理器；
S2.所述微处理器根据过零信号输出加热炉头选择信号至可控硅切换电路并输出谐振频率信号到大功率半桥驱动电路；
S3.所述可控硅切换电路根据加热炉头选择信号启动和关闭相应炉头的加热；所述大功率半桥驱动电路根据谐振频率信号通过大功率半桥谐振电路控制所启动的加热炉头的加热功率。
9.根据权利要求8所述的半桥多炉头切换电磁感应加热控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，
所述微处理器输出的加热炉头选择信号和谐振频率信号的过零点与交流市电过零点同步，且每个加热炉头的选择信号和谐振频率信号持续的时间为交流市电周期一半的整倍数。
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