CN106686785A - 电磁加热装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热装置及其控制方法，其中，该电磁加热装置的控制方法包括以下步骤：检测输入到电磁加热装置的交流电源的电压过零信号以获取电压过零点；在所述电压过零点通过改变控制所述电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，以使所述电磁加热装置的电磁干扰度降低。该控制方法通过改变控制功率开关管的PPG脉冲值来改变电磁加热装置的工作频率，使得电磁干扰噪音能量得以分散和降低，从而使得电磁加热装置的电磁干扰度降低，达到降低电磁干扰的目的。

Description

电磁加热装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及电磁加热技术领域，特别涉及一种电磁加热装置的控制方法以及一种电磁加热装置。

背景技术

随着科技的不断发展，对于家用电磁加热产品例如电磁炉，会要求有相应的EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)认证，而一般电磁炉EMC测试项中不易通过测试的项目为电磁干扰，这样迫使电磁炉电控板需要增加相应的EMC电路来解决电磁兼容问题。

然而电磁炉结构空间限制，要求EMC电路元件的体积不能过大，加之成本因素在内，不能无限制的使用更大容量或数量的滤波电容或电感来改善EMC性能。

发明内容

本发明旨在至少从一定程度上解决上述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装置的控制方法，通过改变电磁加热装置的工作频率来达到降低电磁干扰的目的。

本发明的另一个目的在于提出一种电磁加热装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种电磁加热装置的控制方法，包括以下步骤：检测输入到电磁加热装置的交流电源的电压过零信号以获取电压过零点；在所述电压过零点通过改变控制所述电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，以使所述电磁加热装置的电磁干扰度降低。

根据本发明实施例的电磁加热装置的控制方法，在控制电磁加热装置进行加热的过程中，通过检测交流电源的电压过零信号来获取电压过零点，并在电压过零点通过改变控制功率开关管的PPG脉冲值来改变电磁加热装置的工作频率，使得电磁干扰噪音能量得以分散和降低，从而使得电磁加热装置的电磁干扰度降低，达到降低电磁干扰的目的，不仅能够使得电磁加热装置满足EMC测试要求，还无需增加太多滤波电感和滤波电容，从而减小了体积，降低了成本，提高了电磁加热装置的安全可靠性。

根据本发明的一个实施例，所述通过改变控制所述电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，具体包括：在所述交流电源的每个半波周期内保持所述PPG脉冲值不变，并且在相邻两个半波周期改变所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率周期性改变。

根据本发明的另一个实施例，所述通过改变控制所述电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，具体包括：在所述交流电源的每个半波周期内按照预设规律实时调节所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率实时变化。

其中，在每个半波周期内所述电磁加热装置的工作频率先下降再上升、先上升再下降或者上升与下降交替变化。

为达到上述目的，本发明的另一方面实施例提出的一种电磁加热装置，包括：电压过零检测单元，所述电压过零检测单元用于检测输入到电磁加热装置的交流电源的电压过零信号以获取电压过零点；谐振加热单元；整流滤波单元，所述整流滤波单元用于对所述交流电源进行整流滤波处理后供给所述谐振加热单元；功率开关管；驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述功率开关管的开通和关断；主控单元，所述主控单元分别与所述电压过零检测单元和所述驱动单元相连，所述主控单元用于输出PPG脉冲值至所述驱动单元以对所述功率开关管进行控制，并在所述电压过零点通过改变所述PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，以使所述电磁加热装置的电磁干扰度降低。

根据本发明实施例的电磁加热装置，在加热过程中，通过电压过零检测电路检测交流电源的电压过零信号来获取电压过零点，并在电压过零点主控单元通过改变控制功率开关管的PPG脉冲值来改变电磁加热装置的工作频率，使得电磁干扰噪音能量得以分散和降低，从而达到降低电磁干扰的目的，不仅可以满足EMC测试要求，并且滤波电路无需增加太多滤波电感和滤波电容，从而减小了体积，降低了成本，安全可靠性也得到了大大提高。

根据本发明的一个实施例，所述主控单元进一步用于在所述交流电源的每个半波周期内保持所述PPG脉冲值不变，并且在相邻两个半波周期改变所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率周期性改变。

根据本发明的另一个实施例，所述主控单元进一步用于在所述交流电源的每个半波周期内按照预设规律实时调节所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率实时变化。

其中，在每个半波周期内所述电磁加热装置的工作频率先下降再上升、先上升再下降或者上升与下降交替变化。

根据本发明的一个实施例，所述功率开关管为IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，所述驱动单元为IGBT驱动单元。

并且，所述的电磁加热装置还包括开关电源单元，所述开关电源单元用于将所述交流电源转换为第一电压的直流电源和第二电压的直流电源，其中，所述第一电压的直流电源供给所述主控单元，所述第二电压的直流电源供给所述IGBT驱动单元，所述第一电压小于所述第二电压。

附图说明

图1为根据本发明实施例的电磁加热装置的控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的电磁加热装置的主电路示意图；

图3为通常的电磁炉的工作频率与PPG输出脉冲值和交流电源全波整流后的电压波形相对应的示意图；

图4为根据本发明一个实施例的电磁加热装置的工作频率与PPG输出脉冲值和交流电源全波整流后的电压波形相对应的示意图；以及

图5为根据本发明另一个实施例的电磁加热装置的工作频率与PPG输出脉冲值和交流电源全波整流后的电压波形相对应的示意图。

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。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电磁加热装置的控制方法以及电磁加热装置。

图1为根据本发明实施例的电磁加热装置的控制方法的流程图。如图1所示，该电磁加热装置的控制方法包括以下步骤：

S1，检测输入到电磁加热装置的交流电源的电压过零信号以获取电压过零点。

如图2所示，电磁加热装置可包括电压过零检测单元10、整流滤波单元20、谐振加热单元30、功率开关管例如IGBT、驱动单元40、主控单元50以及开关电源单元60等。其中，主控单元50输出PPG脉冲信号至驱动单元40例如IGBT驱动单元来驱动IGBT的开通和关断，使得谐振加热单元30进行谐振工作，从而控制电磁加热装置进行加热工作。并且，PPG的全称为(Programmable Pulse Generator,可编程脉冲发生器)。

也就是说，在步骤S1中，电磁加热装置加热的过程中，通过电压过零检测电路来检测交流电源的电压过零信号，主控单元根据电压过零信号获取电压过零点。

S2，在电压过零点通过改变控制电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变电磁加热装置的工作频率，使得电磁干扰噪音能量得以分散和降低，以使电磁加热装置的电磁干扰度降低。

具体而言，通常电磁加热装置例如电磁炉功率的大小与PPG输出脉冲值的大小有关。而电磁炉功率的大小直接影响其工作频率，即LC振荡频率。也就是说，同一锅具、同样电压下，PPG输出脉冲值越大，电磁炉的功率越大，工作频率越小；反之，PPG输出脉冲值越小，电磁炉的功率越小，工作频率越大。由于电磁炉为恒功率控制的器具，同一功率下的PPG输出脉冲值相同即在一定的目标功率下驱动IGBT的PPG脉冲值固定，故其工作频率值通常为一固定值F0，如图3所示，对电磁干扰测试来说，工作频率点的频谱能量比较集中，不容易通过电磁干扰限值测试要求。

在本发明的实施例中，在控制电磁加热装置进行加热时，通过检测交流电源的电压过零信号来获取电压过零点，并在电压过零点通过改变控制功率开关管的PPG脉冲值来改变电磁加热装置的工作频率，利用电磁加热装置例如电磁炉的工作频率抖动来降低电磁干扰。其中，频率抖动是将原来相对比较集中的频谱能量进行分散，即将对应的工作频率点的能量转移一部分到旁边频段上(或称为频率搬移)，从而达到降低电磁干扰的目的。

根据本发明的一个实施例，步骤S2中的通过改变控制电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变电磁加热装置的工作频率，具体包括：在交流电源的每个半波周期内保持PPG脉冲值不变，并且在相邻两个半波周期改变PPG脉冲值，以使电磁加热装置的工作频率周期性改变。

具体地，如图4所示，在一定的功率下，每个周期(两个电源周期例如40ms)内控制IGBT的PPG脉冲值呈规律性变化，使得相邻两个半波周期例如10ms的电磁加热装置的工作频率不同，但每个半波周期例如10ms内的工作频率相同。即言，在检测到电压过零信号到来后，主控单元将PPG输出脉冲值适当的加减，且单个半波周期例如10ms内的PPG输出脉冲值为固定值，变化呈一定的规律和周期性。如图4所示，工作频率变化如下：F1-→F2-→F1-→F3-→F1。

根据本发明的另一个实施例，步骤S2中的通过改变控制电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变电磁加热装置的工作频率，具体包括：在交流电源的每个半波周期内按照预设规律实时调节PPG脉冲值，以使电磁加热装置的工作频率实时变化。

具体地，如图5所示，在一定的功率下，每个半波周期例如10ms内控制IGBT的PPG输出脉冲值呈规律性变化，使得每个半波周期例如10ms内电磁加热装置的工作频率不同，但相邻两个半波周期例如10ms的电磁加热装置的工作频率变化相同。即言，在检测到电压过零信号到来后，主控单元在每个半波周期例如10ms内均将PPG输出脉冲值适当的加减，且每个半波周期例如10ms内的PPG输出脉冲值呈一定的规律变化，且每个半波周期例如10ms内变化规律相同。工作频率变化曲线如图5所示，在每个半波周期内电磁加热装置的工作频率呈现为先下降再上升的规律性变化，当然工作频率也可以为其他的规律性变化方式。因此，在每个半波周期内所述电磁加热装置的工作频率可先下降再上升、先上升再下降或者上升与下降交替变化。

综上所述，本发明实施例的电磁加热装置的控制方法，通过改变PPG输出脉冲值的方式来实现电磁加热装置的工作频率的变化，从而分散其工作频率点的频谱能量，达到降低电磁加热装置的电磁干扰的目的，使电磁加热装置更容易通过相应的电磁干扰测试限值。

根据本发明实施例的电磁加热装置的控制方法，在控制电磁加热装置进行加热的过程中，通过检测交流电源的电压过零信号来获取电压过零点，并在电压过零点通过改变控制功率开关管的PPG脉冲值来改变电磁加热装置的工作频率，使得电磁干扰噪音能量得以分散和降低，从而使得电磁加热装置的电磁干扰度降低，达到降低电磁干扰的目的，不仅能够使得电磁加热装置满足EMC测试要求，还无需增加太多滤波电感和滤波电容，从而减小了体积，降低了成本，提高了电磁加热装置的安全可靠性。

如图2所示，本发明实施例的电磁加热装置包括电压过零检测单元10、整流滤波单元20、谐振加热单元30、功率开关管例如IGBT、驱动单元40和主控单元50。其中，电压过零检测单元10用于检测输入到电磁加热装置的交流电源的电压过零信号以获取电压过零点，整流滤波单元20用于对所流电源进行整流滤波处理后供给谐振加热单元30，驱动单元40用于驱动功率开关管例如IGBT的开通和关断，主控单元50分别与电压过零检测单元10和驱动单元40相连，主控单元50用于输出PPG脉冲值至驱动单元40以对功率开关管进行控制，并在电压过零点通过改变所述PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，以使电磁干扰噪音能量得以分散和降低，进而使得所述电磁加热装置的电磁干扰度降低。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，功率开关管可以为IGBT，驱动单元40为IGBT驱动单元。并且，整流滤波单元20包括整流桥堆201以及滤波电感L1和滤波电容C1，谐振加热单元30包括并联连接的谐振电感L2和谐振电容C2。

如图2所示，上述的电磁加热装置还包括开关电源单元60，开关电源单元60用于将交流电源转换为第一电压例如5V的直流电源和第二电压例如18V的直流电源，其中，第一电压的直流电源供给主控单元50，第二电压的直流电源供给IGBT驱动单元40，第一电压小于第二电压。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，主控单元50进一步用于在所述交流电源的每个半波周期内保持所述PPG脉冲值不变，并且在相邻两个半波周期改变所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率周期性改变。即言，在检测到电压过零信号到来后，主控单元将PPG输出脉冲值适当的加减，且单个半波周期例如10ms内的PPG输出脉冲值为固定值，变化呈一定的规律和周期性，如图4所示，工作频率变化如下：F1-→F2-→F1-→F3-→F1。

在本发明的另一个实施例中，如图5所示，主控单元50进一步用于在所述交流电源的每个半波周期内按照预设规律实时调节所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率实时变化。在检测到电压过零信号到来后，主控单元在每个半波周期例如10ms内均将PPG输出脉冲值适当的加减，且每个半波周期例如10ms内的PPG输出脉冲值呈一定的规律变化，且每个半波周期例如10ms内变化规律相同。工作频率变化曲线如图5所示，在每个半波周期内电磁加热装置的工作频率呈现先下降再上升的规律性变化，当然工作频率也还可以为其他方式的规律性变化，如先上升再下降或是下降与上升交替进行。因此，在每个半波周期内所述电磁加热装置的工作频率先下降再上升、先上升再下降或者上升与下降交替变化。

在本发明的实施例中，电磁加热装置可以为电磁炉、电磁电饭煲或电磁压力锅。

根据本发明实施例的电磁加热装置，在加热过程中，通过电压过零检测电路检测交流电源的电压过零信号来获取电压过零点，并在电压过零点主控单元通过改变控制功率开关管的PPG脉冲值来改变电磁加热装置的工作频率，使得电磁干扰噪音能量得以分散和降低，从而达到降低电磁干扰的目的，不仅可以满足EMC测试要求，并且滤波电路无需增加太多滤波电感和滤波电容，从而减小了体积，降低了成本，安全可靠性也得到了大大提高。

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 (10)

1.一种电磁加热装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测输入到电磁加热装置的交流电源的电压过零信号以获取电压过零点；

在所述电压过零点通过改变控制所述电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，以使所述电磁加热装置的电磁干扰度降低。

2.根据权利要求1所述的电磁加热装置的控制方法，其特征在于，所述通过改变控制所述电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，具体包括：

在所述交流电源的每个半波周期内保持所述PPG脉冲值不变，并且在相邻两个半波周期改变所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率周期性改变。

3.根据权利要求1所述的电磁加热装置的控制方法，其特征在于，所述通过改变控制所述电磁加热装置中功率开关管的PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，具体包括：

在所述交流电源的每个半波周期内按照预设规律实时调节所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率实时变化。

4.根据权利要求3所述的电磁加热装置的控制方法，其特征在于，在每个半波周期内所述电磁加热装置的工作频率先下降再上升、先上升再下降或者上升与下降交替变化。

5.一种电磁加热装置，其特征在于，包括：

电压过零检测单元，所述电压过零检测单元用于检测输入到电磁加热装置的交流电源的电压过零信号以获取电压过零点；

谐振加热单元；

整流滤波单元，所述整流滤波单元用于对所述交流电源进行整流滤波处理后供给所述谐振加热单元；

功率开关管；

驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述功率开关管的开通和关断；

主控单元，所述主控单元分别与所述电压过零检测单元和所述驱动单元相连，所述主控单元用于输出PPG脉冲值至所述驱动单元以对所述功率开关管进行控制，并在所述电压过零点通过改变所述PPG脉冲值以改变所述电磁加热装置的工作频率，以使所述电磁加热装置的电磁干扰度降低。

6.根据权利要求5所述的电磁加热装置，其特征在于，所述主控单元进一步用于在所述交流电源的每个半波周期内保持所述PPG脉冲值不变，并且在相邻两个半波周期改变所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率周期性改变。

7.根据权利要求5所述的电磁加热装置，其特征在于，所述主控单元进一步用于在所述交流电源的每个半波周期内按照预设规律实时调节所述PPG脉冲值，以使所述电磁加热装置的工作频率实时变化。

8.根据权利要求7所述的电磁加热装置，其特征在于，在每个半波周期内所述电磁加热装置的工作频率先下降再上升、先上升再下降或者上升与下降交替变化。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的电磁加热装置，其特征在于，所述功率开关管为IGBT，所述驱动单元为IGBT驱动单元。

10.根据权利要求9所述的电磁加热装置，其特征在于，还包括开关电源单元，所述开关电源单元用于将所述交流电源转换为第一电压的直流电源和第二电压的直流电源，其中，所述第一电压的直流电源供给所述主控单元，所述第二电压的直流电源供给所述IGBT驱动单元，所述第一电压小于所述第二电压。