CN106211394B - 电磁加热系统及其开关管的开通控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热系统及其开关管的开通控制装置和方法，电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和开关管组成的谐振电路以及驱动开关管的驱动电路，开通控制装置包括：电压检测电路，电压检测电路与开关管的集电极相连，电压检测电路用于检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压；主控单元，主控单元与驱动电路和电压检测电路分别相连，主控单元用于根据开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压调整电磁加热系统的加热功率，以使开关管满足预设的开通要求，从而能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，并且能够避免开关管因超前或滞后开通而发热甚至损坏。

Description

电磁加热系统及其开关管的开通控制装置和方法

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系统中开关管的开通控制装置、一种电磁加热系统以及一种电磁加热系统中开关管的开通控制方法。

背景技术

在电磁加热系统例如电磁炉中，功率开关IGBT管开通时最理想的状态是Uce’(IGBT管的集电极与发射极之间的电压)为零且反向续流电流也为零，但是由于实际条件的限制，Uce’在很多情况下都无法振荡到零，特别是加热功率越小，Uce’越难振荡到零，此时开通IGBT为超前开通；反向续流电流在很多情况下也很难为零，加热功率越大，反向续流电流可能越大，此时开通为滞后开通。

在相关技术中，一般通过实验来决定加热功率的最小值及最大值，以使Uce’小于预设电压、反向续流电流小于预设电流。但是，其存在的缺点是Uce’和反向续流电流只有在使用已知锅具时才能调节到预设范围内，而对于未知的一些锅具，无法保证Uce’和反向续流电流都在预设范围内，这样可能引起IGBT管过热，甚至发生损坏的问题。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电磁加热系统中开关管的开通控制装置，能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，保证开关管安全可靠地工作。

本发明的另一个目的在于提出一种电磁加热系统。本发明的又一个目的在于提出一种电磁加热系统中开关管的开通控制方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电磁加热系统中开关管的开通控制装置，所述电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和开关管组成的谐振电路以及驱动所述开关管的驱动电路，所述开通控制装置包括：电压检测电路，所述电压检测电路与所述开关管的集电极相连，所述电压检测电路用于检测所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压；主控单元，所述主控单元与所述驱动电路和所述电压检测电路分别相连，所述主控单元用于根据所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压调整所述电磁加热系统的加热功率，以使所述开关管满足预设的开通要求。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统中开关管的开通控制装置，通过电压检测电路检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压，这样主控单元根据开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压调整电磁加热系统的加热功率，以使开关管满足预设的开通要求，从而能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，并且能够避免开关管因超前或滞后开通而发热甚至损坏，保证开关管安全可靠地工作。

根据本发明一个实施例，当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压大于第一电压阈值时，所述主控单元判断所述开关管超前开通，并增加所述电磁加热系统的加热功率；以及当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压小于第二电压阈值时，所述主控单元判断所述开关管滞后开通，并减小所述电磁加热系统的加热功率，其中，所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。

根据本发明的一个具体实施例，所述开关管为IGBT管，所述IGBT管的C极与并联的所述加热线圈和谐振电容相连，且所述IGBT管的C极与所述电压检测电路相连，所述IGBT管的E极接地，所述IGBT管的G极与所述驱动电路相连。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种电磁加热系统，包括所述的开关管的开通控制装置。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统，能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，保证开关管安全可靠地工作。

根据本发明的一个具体实施例，所述电磁加热系统可包括电磁炉、电磁电饭煲、电磁压力锅。

为达到上述目的，本发明又一方面实施例提出了一种电磁加热系统中开关管的开通控制方法，所述电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和开关管组成的谐振电路以及驱动所述开关管的驱动电路，所述开通控制方法包括以下步骤：检测所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压；根据所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压调整所述电磁加热系统的加热功率，以使所述开关管满足预设的开通要求。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统中开关管的开通控制方法，通过检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压来调整电磁加热系统的加热功率，以使开关管满足预设的开通要求，从而能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，并且能够避免开关管因超前或滞后开通而发热甚至损坏，保证开关管安全可靠地工作。

根据本发明的一个实施例，当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压大于第一电压阈值时，判断所述开关管超前开通，并增加所述电磁加热系统的加热功率；以及当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压小于第二电压阈值时，判断所述开关管滞后开通，并减小所述电磁加热系统的加热功率，其中，所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统中开关管的开通控制装置的示意图；

图2是开关管发生超前开通时电压和电流的波形示意图；

图3是开关管发生滞后开通时电压和电流的波形示意图；

图4是根据本发明一个具体实施例的电磁加热系统中开关管的开通控制装置的示意图；以及

图5是根据本发明实施例的电磁加热系统中开关管的开通控制方法的流程图。

附图标记：

加热线圈L2、谐振电容C2、开关管Q1、谐振电路20、驱动电路30、开通控制装置10、电压检测电路101、主控单元102、滤波电感L1、滤波电容C1和整流器40。

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。

下面参考附图来描述本发明实施例提出的电磁加热系统中开关管的开通控制装置、电磁加热系统以及电磁加热系统中开关管的开通控制方法，其中，电磁加热系统用于对锅具进行加热。

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统中开关管的开通控制装置的示意图。如图1所示，该电磁加热系统包括由加热线圈L2、谐振电容C2和开关管Q1组成的谐振电路20以及驱动开关管Q1的驱动电路30。其中，谐振电路20用于对锅具进行谐振加热，具体地，当开关管Q1在驱动电路30的驱动下导通时，加热线圈L2获得充电，为维持加热线圈L2和谐振电容C2之间的振荡做准备，当开关管Q1在驱动电路30的驱动下关断时，加热线圈L2和谐振电容C2进行振荡。由此加热线圈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量。

在本发明的实施例中，如图1所示，开通控制装置10包括：电压检测电路101和主控单元102。电压检测电路101与开关管Q1的集电极相连，电压检测电路101用于检测开关管Q1的集电极与发射极两端的瞬时电压。也就是说，通过电压检测电路101侦测开关管Q1的集电极与发射极两端的瞬时电压，以来判断开关管Q1是否发生超前开通或滞后开通。

主控单元102与驱动电路30和电压检测电路101分别相连，主控单元102用于根据开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压调整电磁加热系统的加热功率，以使开关管Q1满足预设的开通要求。也就是说，主控单元102可向驱动电路30输出PWM控制信号，以使驱动电路30驱动开关管Q1导通或关断，主控单元102并通过电压检测电路101检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压Uce。

需要说明的是，在本发明的实施例中，预设的开通要求具体是指开关管Q1的集电极与发射极之间的电压Uce在开关管Q1超前开通时要小于或等于第一电压阈值，以及开关管Q1的集电极与发射极之间的电压Uce在开关管Q1滞后开通时要大于或等于第二电压阈值。

还需说明的是，开关管Q1在开通时是否满足预设的开通要求受锅具和加热功率等因素影响。如果加热功率较低，开关管Q1可能会发生超前开通；如果加热功率较高，开关管Q1可能会发生滞后开通，因此，本发明实施例的开通控制装置通过调整加热功率以使开关管Q1满足预设的开通要求，进而使电磁加热系统适应不同的锅具。

在电磁加热系统进行加热的过程中，可通过侦测开关管Q1开通时开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压，以来判断开关管Q1是否发生超前开通或滞后开通。在开关管Q1开通时，主控单元102可获取开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压，并根据开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压可判断开关管Q1是否满足预设的开通要求。如果满足，则维持当前的加热功率不变；如果不满足，即开关管Q1超前或滞后开通，则需要调整加热功率。

由此，本发明实施例提出的电磁加热系统中开关管的开通控制装置10，通过电压检测电路101检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压来调整电磁加热系统的加热功率，以使开关管Q1满足预设的开通要求，从而，能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，并且能够避免开关管因超前或滞后开通而发热甚至损坏。

根据本发明的一个具体示例，主控单元102可通过调整输出的PWM控制信号的占空比来达到调整加热功率的目的。

进一步地，根据本发明的一个实施例，当开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压大于第一电压阈值时，主控单元102判断所述开关管超前开通，并增加所述电磁加热系统的加热功率；以及当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压小于第二电压阈值时，主控单元102判断所述开关管滞后开通，并减小所述电磁加热系统的加热功率，其中，所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值，并且第二电压阈值和第一电压阈值可根据开关管的实际情况进行标定。

需要说明的是，当开关管Q1发生超前开通时，开关管Q1的集电极与发射极之间的电压Uce和流过开关管Q1的电流Ice的波形如图2所示，在开关管开通的一瞬间，开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压Uce较大，这样可检测该瞬时电压Uce1，如果此时的Uce1超过第一电压阈值，则判断开关管Q1发生超前开通，造成开关管损耗较大；当开关管Q1发生滞后开通时，开关管Q1的集电极与发射极之间的电压Uce和流过开关管Q1的电流Ice的波形如图3所示，在开关管开通的一瞬间开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压Uce为0或负值，如果此时的Uce2小于第二电压阈值，则判断开关管Q1发生滞后开通，开关管也会有较大损耗。

如上所述，通过电压检测电路101检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压Uce。在开关管Q1开通时，即在主控单元102输出的PWM控制信号由低电平变为高电平时，如果开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压大于第一电压阈值，则主控单元102增加电磁加热系统的加热功率，以降低集电极与发射极之间的电压Uce，使电压Uce下降，减小开关管的损耗，这样使得开关管满足预设的开通要求，从而更好地适应锅具。如果开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压小于第二电压阈值，则主控单元102减小电磁加热系统的加热功率，使得开关管的滞后损耗减小，以使开关管满足预设的开通要求，从而更好地适应锅具。

由此，本发明实施例的开通控制装置能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，并且能够避免开关管因超前或滞后开通而发热甚至损坏。

根据本发明的一个具体实施例，如图4所示，加热线圈L2可与谐振电容C2并联，开关管Q1可为IGBT管，IGBT管的C极与并联的加热线圈L2和谐振电容C2相连，且IGBT管的C极与电压检测电路101相连，IGBT管的E极接地，IGBT管的G极与驱动电路30相连。

进一步地，如图4的示例，电磁加热系统还可包括滤波电感L1、滤波电容C1和整流器40。

具体地，滤波电感L1的一端与并联后的加热线圈L2与谐振电容C2的一端相连，其中，并联后的加热线圈L2与谐振电容C2的另一端与IGBT管的C极相连；滤波电容C1的一端与滤波电感L1的一端相连，滤波电容C1的另一端接地；整流器40的第一输入端与交流电源AC的火线L相连，整流器40的第二输入端与交流电源AC的零线N相连，整流器40的第一输出端与滤波电感L1的另一端相连，整流器40的第二输出端接地。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统中开关管的开通控制装置，通过电压检测电路检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压，这样主控单元根据开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压调整电磁加热系统的加热功率，以使开关管满足预设的开通要求，从而能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，并且能够避免开关管因超前或滞后开通而发热甚至损坏，保证开关管安全可靠地工作。

另外，本发明实施例还提出了一种电磁加热系统，包括上述实施例的开关管的开通控制装置。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统，能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，保证开关管安全可靠地工作。

具体地，电磁加热系统可包括电磁炉、电磁电饭煲、电磁压力锅等。

基于上述实施例，本发明还提出了一种电磁加热系统中开关管的开通控制方法。

图5是根据本发明实施例的电磁加热系统中开关管的开通控制方法的流程图。其中，该电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和开关管组成的谐振电路以及驱动开关管的驱动电路。如图5所示，该开通控制方法包括以下步骤：

S1：检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压。

其中，可通过与开关管的集电极相连的电压检测电路检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压Uce。

S2：根据开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压调整电磁加热系统的加热功率，以使开关管满足预设的开通要求。

需要说明的是，在本发明的实施例中，预设的开通要求具体是指开关管Q1的集电极与发射极之间的电压Uce在开关管Q1超前开通时要小于或等于第一电压阈值，以及开关管Q1的集电极与发射极之间的电压Uce在开关管Q1滞后开通时要大于或等于第二电压阈值。

还需说明的是，开关管Q1在开通时是否满足预设的开通要求受锅具和加热功率等因素影响。如果加热功率较低，开关管Q1可能会发生超前开通；如果加热功率较高，开关管Q1可能会发生滞后开通，因此，本发明实施例的开通控制装置通过调整加热功率以使开关管Q1满足预设的开通要求，进而使电磁加热系统适应不同的锅具。

根据本发明的一个实施例，当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压大于第一电压阈值时，判断所述开关管超前开通，并增加所述电磁加热系统的加热功率；以及当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压小于第二电压阈值时，判断所述开关管滞后开通，并减小所述电磁加热系统的加热功率，其中，所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。

也就是说，可通过电压检测电路检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压Uce。在开关管Q1开通时，如果开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压大于第一电压阈值，则增加电磁加热系统的加热功率，以降低集电极与发射极之间的电压Uce，使电压Uce下降，减小开关管的损耗，这样使得开关管满足预设的开通要求，从而更好地适应锅具。如果开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压小于第二电压阈值，则减小电磁加热系统的加热功率，使得开关管的滞后损耗减小，以使开关管满足预设的开通要求，从而更好地适应锅具。

由此，本发明实施例的开通控制方法能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，并且能够避免开关管因超前或滞后开通而发热甚至损坏。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统中开关管的开通控制方法，通过检测开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压来调整电磁加热系统的加热功率，以使开关管满足预设的开通要求，从而能够将开关管智能调整到预设的开通要求下开通，更好地适应不同的锅具，满足用户的需求，并且能够避免开关管因超前或滞后开通而发热甚至损坏，保证开关管安全可靠地工作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

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 (5)

1.一种电磁加热系统中开关管的开通控制装置，其特征在于，所述电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和开关管组成的谐振电路以及驱动所述开关管的驱动电路，所述开通控制装置包括：

电压检测电路，所述电压检测电路与所述开关管的集电极相连，所述电压检测电路用于检测所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压；

主控单元，所述主控单元与所述驱动电路和所述电压检测电路分别相连，所述主控单元用于根据所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压调整所述电磁加热系统的加热功率，以使所述开关管满足预设的开通要求；

其中，当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压大于第一电压阈值时，所述主控单元判断所述开关管超前开通，并增加所述电磁加热系统的加热功率；以及当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压小于第二电压阈值时，所述主控单元判断所述开关管滞后开通，并减小所述电磁加热系统的加热功率，其中，所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。

2.如权利要求1所述的电磁加热系统中开关管的开通控制装置，其特征在于，所述开关管为IGBT管，所述IGBT管的C极与并联的所述加热线圈和谐振电容相连，且所述IGBT管的C极与所述电压检测电路相连，所述IGBT管的E极接地，所述IGBT管的G极与所述驱动电路相连。

3.一种电磁加热系统，其特征在于，包括如权利要求1-2中任一项所述的开关管的开通控制装置。

4.如权利要求3所述的电磁加热系统，其特征在于，所述电磁加热系统包括电磁炉、电磁电饭煲、电磁压力锅。

5.一种电磁加热系统中开关管的开通控制方法，其特征在于，所述电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和开关管组成的谐振电路以及驱动所述开关管的驱动电路，所述开通控制方法包括以下步骤：

检测所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压；

根据所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压调整所述电磁加热系统的加热功率，以使所述开关管满足预设的开通要求；

其中，当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压大于第一电压阈值时，判断所述开关管超前开通，并增加所述电磁加热系统的加热功率；以及当所述开关管的集电极与发射极两端的瞬时电压小于第二电压阈值时，判断所述开关管滞后开通，并减小所述电磁加热系统的加热功率，其中，所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。