CN106136844A - 烹饪器具及用于烹饪器具的电加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烹饪器具及用于烹饪器具的电加热装置，电加热装置包括：第一电感，所述第一电感的第一端与电源相连；IGBT管，所述IGBT管的第一端接地；谐振单元，所述谐振单元包括谐振线圈、第一电容、第二电容和开关组件；控制电路，所述控制电路与所述IGBT管和所述开关组件相连，所述控制电路用于生成PWM波并根据所述PWM波对所述IGBT管进行控制，以及当处于低功率加热时，在控制所述IGBT管断开时控制所述开关组件闭合，并在控制所述IGBT管闭合时控制所述开关组件断开，从而可实现低功率连续加热，拓展了连续加热的功率范围，改善用户的烹饪体验。

Description

烹饪器具及用于烹饪器具的电加热装置

技术领域

本发明涉及生活电器技术领域，尤其涉及一种烹饪器具及用于烹饪器具的电加热装置。

背景技术

相关电磁加热装置的输出功率通常较大，一般可高达二千多瓦。在相关技术中，电磁加热装置一般采用LC谐振电路进行加热，以减小IGBT管的损耗。对于LC谐振电路，IGBT管的C极(集电极)的电压为谐振电压与整流后的市电电压叠加。在IGBT管导通时，谐振线圈吸收能量；在IGBT管关断时，除大部分能量传给锅具外还有一部分惯性能量给谐振电容反向充电，使IGBT管的C极的电压下降。

由此，当加热功率较大时，IGBT管导通时间长，谐振线圈的电流大，其惯性能量也大，足以使C极的电压下降至0伏，IGBT管再次导通时为软开关状态，IGBT管损耗小；但是，当加热功率较小时，由于IGBT管的导通时间短，谐振线圈吸入的能量小，谐振线圈的电流小，其惯性能量也小，使C极的电压无法降至0伏，IGBT管再次导通时为硬开关状态，IGBT管的损耗增大。这样相关技术存在的缺点是，电磁加热装置只能较窄的功率范围例如1000W-2000W内连续加热，在加热功率低于1000W时，由于IGBT管的损耗大、温升高，无法实现连续加热，只能以断续加热的方式实现小功率加热，但是，间歇式断续加热的烹饪效果差，无法满足用户的需求。

因此，相关技术存在改进的需要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种烹饪器具的电加热装置，该烹饪器具的电加热装置能够在低功率实现连续加热。

本发明的另一个目的在于提出一种烹饪器具。

为了实现上述目的，本发明一方面实施例提出的一种烹饪器具的电加热装置，包括：第一电感，所述第一电感的第一端与电源相连；IGBT管，所述IGBT管的第一端接地；谐振单元，所述谐振单元包括谐振线圈、第一电容、第二电容和开关组件；控制电路，所述控制电路与所述IGBT管和所述开关组件相连，所述控制电路用于生成PWM波并根据所述PWM波对所述IGBT管进行控制，以及当处于低功率加热时，在控制所述IGBT管断开时控制所述开关组件闭合，并在控制所述IGBT管闭合时控制所述开关组件断开。

根据本发明实施例提出的用于烹饪器具的电加热装置，通过控制电路对IGBT管进行控制，并且当处于低功率加热时，在控制IGBT管断开时控制开关组件闭合，并在控制IGBT管闭合时控制开关组件断开。由此，通过断开开关组件可避免第二电容产生阶跃变化的电流，从而在IGBT管闭合瞬间流过IGBT管的电流为零，IGBT管工作于软开关状态，IGBT管损耗小，发热量低，实现低功率连续加热，拓宽连续加热的功率范围，显著提高烹饪食物效果，提升用户满意度。

根据本发明的一个实施例，所述谐振单元包括：谐振线圈，所述谐振线圈的第一端与所述第一电感的第二端相连，所述谐振线圈的第二端与所述IGBT管的第二端相连；第一电容，所述第一电容的第一端与所述谐振线圈的第一端相连，所述第一电容的第二端接地；第二电容，所述第二电容的第一端与所述谐振线圈的第二端相连；开关组件，所述开关组件的第一端与所述第二电容的第二端相连，所述开关组件的第二端接地。

根据本发明的另一个实施例，所述谐振单元包括：谐振线圈，所述谐振线圈的第一端与所述第一电感的第二端相连，所述谐振线圈的第二端与所述IGBT管的第二端相连；第一电容，所述第一电容的第一端与所述谐振线圈的第一端相连，所述第一电容的第二端接地；第二电容，所述第二电容的第一端与所述谐振线圈的第二端相连；开关组件，所述开关组件的第一端与所述第二电容的第二端相连，所述开关组件的第二端与所述谐振线圈的第一端相连。

根据本发明的一些实施例，所述控制电路还用于当处于高功率加热时，控制所述开关组件始终处于闭合。

具体地，所述开关组件为继电器、IGBT管、MOS管或可控硅管。

根据本发明的一个优选实施例，所述控制电路根据用户指令判断处于低功率加热或高功率加热。

进一步地，根据本发明的一些实施例，所述的用于烹饪器具的电加热装置还包括：用于驱动所述IGBT管断开或闭合的驱动电路，所述驱动电路连接在所述IGBT管与所述控制电路之间。

为了实现上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种烹饪器具，包括所述的电加热装置。

根据本发明实施例提出的烹饪器具，通过电加热装置可使IGBT管在闭合瞬间的电流为零，IGBT管工作于软开关状态，IGBT管损耗小，发热量低，烹饪器具可实现低功率连续加热，拓宽连续加热的功率范围，显著提高烹饪食物效果，提升用户满意度。

附图说明

图1-图2是根据本发明一个实施例的用于烹饪器具的电加热装置的电路原理图；

图3-图4是根据本发明另一个实施例的用于烹饪器具的电加热装置的电路原理图；以及

图5是根据本发明实施例的烹饪器具的方框示意图。

附图标记：

电加热装置100、第一电感L1、IGBT管Q1、谐振电路40、谐振线圈L2、第一电容C1、第二电容C2、开关组件S1、控制电路10、电源20、驱动电路30和烹饪器具200。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的空调器的烹饪器具及用于烹饪器具的电加热装置。

如图1-图4所示，根据本发明施例的用于烹饪器具的电加热装置100包括：第一电感L1、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)管Q1、谐振单元40、开关组件S1和控制电路10。

其中，第一电感L1的第一端与电源20相连；IGBT管Q1的第一端即发射极接地；谐振单元40包括谐振线圈L2、第一电容C1、第二电容C2和开关组件S1；控制电路10分别与IGBT管Q1和开关组件S1相连，控制电路10用于生成PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)波并根据PWM波对IGBT管Q1进行控制，以及当处于低功率加热时，在控制IGBT管Q1断开时控制开关组件S1闭合，并在控制IGBT管闭合时控制开关组件S1断开。

根据本发明的一个实施例，如图1-图2所示，谐振线圈L2的第一端与第一电感L1的第二端相连，谐振线圈L2的第二端与IGBT管Q1的第二端即集电极相连；第一电容C1的第一端与谐振线圈L2的第一端相连，第一电容C1的第二端接地；第二电容C2的第一端与谐振线圈L2的第二端相连；开关组件S1的第一端与第二电容C2的第二端相连，开关组件S1的第二端接地。

根据本发明的另一个实施例，如图3-图4所示，谐振线圈L2的第一端与第一电感L1的第二端相连，谐振线圈L2的第二端与IGBT管Q1的第二端即集电极相连；第一电容C1的第一端与谐振线圈L2的第一端相连，第一电容C1的第二端接地，第一电容C1即为滤波电容；第二电容C2的第一端与谐振线圈L2的第二端相连；开关组件S1的第一端与第二电容C2的第二端相连，开关组件S1的第二端与谐振线圈L2的第一端相连；

需要说明的是，电源20可将交流电例如220V市电整流为直流电，并将整流后的直流电提供给电加热装置100，电加热装置100中的第一电感L1和第一电容C1构成的滤波电路对整流后的直流电进行滤波，并将滤波后的直流电提供给谐振线圈L2以进行谐振加热。

具体而言，当电加热装置的加热功率小于或等于预设功率时，电加热装置100处于低功率加热状态，控制电路10根据IGBT管Q1的状态对开关组件S1进行控制，其中，在IGBT管Q1闭合时，控制电路10同时控制开关组件S1断开，谐振线圈L2得到充电，在IGBT管Q1断开时，控制电路10同时控制开关组件S1闭合，谐振线圈L2和第二电容C2构成的串联谐振电路或并联谐振电路，谐振线圈L2与第二电容C2进行振荡，谐振线圈L2对第二电容C2进行充电。由此，谐振线圈L2周围产生交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过锅具，并在锅具的锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热，实现谐振加热。

需要说明的是，控制电路10可根据加热功率对IGBT管Q1的导通时间进行控制，加热功率越大，导通时间长，加热功率越小，导通时间越短。由此，当电加热装置工作于低功率状态时，假设开关组件S1一直处于闭合状态，那么因加热功率减小，IGBT管Q1的导通时间将缩短，从而谐振线圈L2吸入的能量减小，流过谐振线圈L2的电流减小，其惯性能量也减小。这样，在IGBT管Q1断开后，谐振线圈L2对第二电容C2的充电不足，使得谐振线圈L2与第二电容之间的第二节点P2的对地电压无法降至0V，如果第二节点P2的电压为100V，第一电感L1与谐振线圈L2之间的第一节点P1的电压为300V，则P1与P2之间的电压为200V。之后，在IGBT管Q1闭合瞬间，IGBT的集电极电压被拉低至0V，这使得P1与P2之间的电压由200V突变为300V，即谐振线圈L2产生100V的变化电压差，由于电感电流不能突变，所以IGBT管Q1闭合前后，谐振线圈L2的瞬间电流都为0安培，但是第二电容C2两端的电压由100V瞬间拉低至0V，使得第二电容C2产生数十甚至数百安培的阶跃电流，这个电流流过IGBT管Q1的集电极和发射极，从而使IGBT管Q1工作于硬开关状态，IGBT管的损耗大，发热量大。

基于此，在本发明实施例中，在低功率加热时，通过控制电路10控制开关组件S1闭合和断开，以减少IGBT管Q1的损耗。

在控制IGBT管Q1闭合时，控制电路10同时控制开关组件S1断开，IGBT管Q1导通瞬间使得第二节点P2产生100V的电压变化，但是由于开关组件S1被断开，第二电容C2没有电流回路，第二电容C2的电流变化为0，所以IGBT管Q1导通前后集电极与发射极之间的瞬时电流为0安培，IGBT管Q1工作于软开关状态，IGBT管的损耗小，发热量低。在控制IGBT管Q1断开时，控制电路10同时控制开关组件S1闭合，谐振线圈L2和第二电容C2形成闭合回路以进行谐振，将能量传给锅具，并且由于IGBT管Q1断开，所以IGBT管Q1不产生热量。

由此，本发明实施例提出的用于烹饪器具的电加热装置，通过断开开关组件可避免第二电容产生阶跃变化的电流，从而在IGBT管闭合瞬间流过IGBT管的电流为零，IGBT管工作于软开关状态，IGBT管损耗小，发热量低，可实现低功率连续加热，拓宽连续加热的功率范围，显著提高烹饪食物效果，提升用户满意度。

进一步地，根据本发明的一个实施例，控制电路10还用于当处于高功率加热时，控制开关组件S1始终处于闭合。

也就是说，当电加热装置的加热功率大于预设功率时，电加热装置100处于高功率加热状态，控制开关组件S1始终处于闭合。其中，由于IGBT管Q1的导通时间长，流过谐振线圈L2的电流大，其惯性能量也大，IGBT管Q1断开之后，谐振线圈L2对第二电容C2的反向充电足够使得第二节点P2的电压下降至0伏，这样在IGBT管Q1导通前后，IGBT管Q1的集电极(或第二节点P2)的瞬间电压为0伏，第二电容C2的电流为0安培，IGBT管Q1工作于软开关状态，IGBT管的损耗小，发热量低。由此，在高功率加热状态下，开关组件S1可以一直工作在闭合状态。

根据本发明的一个具体示例，开关组件S1可为继电器、IGBT管、MOS(metal-oxid-semiconductor，金属-氧化物-半导体)管或可控硅管。

如图1的示例，开关组件S1为继电器，其中，继电器的开关的第一端与第二电容C2的第二端相连，继电器的开关的第二端接地，继电器的线圈由控制电路10控制。

如图2的示例，开关组件S1为MOS管，MOS管的源极与第二电容C2的第二端相连，MOS管的漏极接地，MOS管的栅极与控制电路10相连。

另外，根据本发明的一个优选实施例，控制电路10根据用户指令判断处于低功率加热或高功率加热。

也就是说，在电加热装置100工作过程中，用户可根据烹饪需求选择加热功率，例如在煲汤或煎蛋时选择低功率，在爆炒或者烧水时选择高功率。当用户的指令为高功率加热指令时，控制电路10控制开关组件S1始终处于闭合；当用户的指令为低功率加热指令时，控制电路10在IGBT管Q1断开时控制开关组件S1闭合，并在IGBT管闭合时控制开关组件S1断开。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图1-图2所示，电加热装置100还可包括用于驱动IGBT管Q1断开或闭合的驱动电路30，驱动电路30连接在IGBT管Q1与控制电路10之间，即言，控制电路10可通过驱动电路30与IGBT管Q1的控制端即栅极相连。这样控制电路10可输出PWM控制信号至驱动电路30以通过驱动电路30控制IGBT管Q1的断开或闭合，IGBT管Q1的一个闭合和一个断开构成一个周期的谐振。

当然，在控制电路10与开关组件S1之间也可设置另一个驱动电路，以驱动开关组件S1闭合或断开。

另外，根据本发明的一个实施例，电源20还包括：整流桥堆201和第一电容C3。

其中，整流桥堆201用于对输入的交流电进行整流，整流桥堆201具有第一输入端和第二输入端、第一输出端和第二输出端，整流桥堆201的第一输出端与第一电感L1的第一端相连，整流桥堆201的第二输出端与第一电容C3的第二端相连；第一电容C3并联在整流桥堆201的第一输入端和第二输入端之间。

综上所述，根据本发明实施例提出的用于烹饪器具的电加热装置，通过控制电路对IGBT管进行控制，并且当处于低功率加热时，在控制IGBT管断开时控制开关组件闭合，并在控制IGBT管闭合时控制开关组件断开。由此，通过断开开关组件可避免第二电容产生阶跃变化的电流，从而在IGBT管闭合瞬间流过IGBT管的电流为零，IGBT管工作于软开关状态，IGBT管损耗小，发热量低，实现低功率连续加热，拓宽连续加热的功率范围，显著提高烹饪食物效果，提升用户满意度。

此外，本发明还提出了一种烹饪器具。

图5是根据本发明实施例的烹饪器具的方框示意图。如图5所示，烹饪器具200包括上述实施例的电加热装置100。

根据本发明实施例提出的烹饪器具，通过电加热装置可使IGBT管在闭合瞬间的电流为零，IGBT管工作于软开关状态，IGBT管损耗小，发热量低，烹饪器具可实现低功率连续加热，拓宽连续加热的功率范围，显著提高烹饪食物效果，提升用户满意度。

其中，根据本发明的一个具体示例，烹饪器具200可为电磁炉、电磁电饭煲或电磁压力锅等。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，包括：

第一电感，所述第一电感的第一端与电源相连；

IGBT管，所述IGBT管的第一端接地；

谐振单元，所述谐振单元包括谐振线圈、第一电容、第二电容和开关组件；以及

控制电路，所述控制电路与所述IGBT管和所述开关组件相连，所述控制电路用于生成PWM波并根据所述PWM波对所述IGBT管进行控制，以及当处于低功率加热时，在控制所述IGBT管断开时控制所述开关组件闭合，并在控制所述IGBT管闭合时控制所述开关组件断开。

2.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，所述谐振单元包括：

谐振线圈，所述谐振线圈的第一端与所述第一电感的第二端相连，所述谐振线圈的第二端与所述IGBT管的第二端相连；

第一电容，所述第一电容的第一端与所述谐振线圈的第一端相连，所述第一电容的第二端接地；

第二电容，所述第二电容的第一端与所述谐振线圈的第二端相连；以及

开关组件，所述开关组件的第一端与所述第二电容的第二端相连，所述开关组件的第二端接地。

3.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，所述谐振单元包括：

谐振线圈，所述谐振线圈的第一端与所述第一电感的第二端相连，所述谐振线圈的第二端与所述IGBT管的第二端相连；

第一电容，所述第一电容的第一端与所述谐振线圈的第一端相连，所述第一电容的第二端接地；

第二电容，所述第二电容的第一端与所述谐振线圈的第二端相连；以及

开关组件，所述开关组件的第一端与所述第二电容的第二端相连，所述开关组件的第二端与所述谐振线圈的第一端相连。

4.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，所述控制电路，还用于当处于高功率加热时，控制所述开关组件始终处于闭合。

5.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，所述开关组件为继电器、IGBT管、MOS管或可控硅管。

6.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，所述控制电路根据用户指令判断处于低功率加热或高功率加热。

7.如权利要求1所述的用于烹饪器具的电加热装置，其特征在于，还包括：

用于驱动所述IGBT管断开或闭合的驱动电路，所述驱动电路连接在所述IGBT管与所述控制电路之间。

8.一种烹饪器具，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的电加热装置。