CN107087320A - 大功率商用电磁灶及功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大功率商用电磁灶及功率控制方法,该方法包括步骤:由微控制器温度采样值进行筛选处理,获得锅具第一/第二底部区域的即时温度;分别判断锅具第一/第二底部区域的即时温度与预设工作温度的大小;若第一/第二底部区域的即时温度小于/大于预设工作温度,使PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号频率增加/减小,提高/降低内环线圈盘/外环线圈盘的加热功率从而使锅具第一/第二底部区域的温度升高/降温至预设工作温度。通过准确获得锅具底部的即时温度,控制电磁灶在相应的温度范围内进行保温,可以更好地满足用户的烹饪需求,提高烹饪效率及烹饪效果,具有实现简单、方便用户使用、适应性好、推广运用前景佳的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电磁加热控制技术,尤其是一种大功率商用电磁灶及电磁灶的功率控制方法。
背景技术
一般电磁灶加热系统,输入电源经过整流滤波后,将与锅底线盘及谐振电容、IGBT组成串联谐振回路。一般通过热敏电阻或热电偶来检测锅底温度。通过检测出来温度对比设定值。当温度达到设定值时,关断电磁加热系统停止加热,来调节加热锅体的温度。当锅体温度停于设定温度一定值时,再启动电磁加热系统。为避免电磁加热系统开停频率过高,电磁开启温度一般低于设定值1~3℃。加上传感器迟后性,对于用于大功率电磁炉,这种电磁炉控温方式存在被控制加热锅体温幅偏差大,特别是200~300℃高温加热时偏差达30~50℃,不能达到用户对精准控制温度要求。
发明内容
本发明提出一种大功率商用电磁灶及功率控制方法,旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
一种大功率商用电磁灶的功率控制方法,其包括步骤:
通过第一/第二温度传感器检测锅具第一/第二底部区域的温度,将温度采样值发给微控制器,由微控制器对第一温度传感器/第二温度传感器输出的温度采样值进行筛选处理,获得锅具第一/第二底部区域的即时温度;
微控制器分别判断锅具第一/第二底部区域的即时温度与预设工作温度的大小;
若锅具第一/第二底部区域的即时温度小于预设工作温度,微控制器使PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号频率增加,提高内环线圈盘L1/外环线圈盘L2的加热功率从而使锅具第一/第二底部区域的温度升高至预设工作温度;
若锅具第一/第二底部区域的即时温度大于预设工作温度,微控制器使PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号频率减小,降低内环线圈盘/外环线圈盘的加热功率从而使锅具第一/第二底部区域的温度降低至预设工作温度。
其中,当锅具第一/第二底部区域的即时温度等于预设工作温度时,使内环线圈盘/外环线圈盘进入保温模式。
其中,内环线圈盘/外环线圈盘进入保温模式后,使内环线圈盘/外环线圈盘维持进入保温模式之前的工作模式进行加热。
其中,内环线圈盘/外环线圈盘进入保温模式后,PWM调制电路按预设频率输出第一/第二PWM信号分别使内环线圈盘/外环线圈盘的保持恒功率工作。
其中,由微控制器对温度采样值进行筛选处理获得锅具第一/第二底部区域的即时温度具体包括:
步骤S11.在一个采样周期内,第一/第二温度传感器在锅具第一/第二底部区域连续采集n个温度采样值A1、A2、A3、……和An,n为大于5的自然数;
步骤S12.微控制器先将采样值求合算出其平均值Ax,(A1+A2+A3+A4+……An)/n=Ax,再将平均值Ax减去A1的差值X1,Ax减去A2的差值X2,Ax与A3的差值X3……Ax与An的差值,判断这些差值X1、X2、X3……是否在允许值内,删除与平均值Ax之差超出允许值的各个温度采样值;
步骤S13.将与平均值Ax之差不超出允许值的剩余各个温度采样值,重复步骤S12,直到最终剩下的各个温度采样值,与这些最终剩下的各个温度采样值的平均值Ay之差都不超过预设的允许值,则微控制器将平均值Ay作为当前锅具第一/第二底部区域的即时温度。
其中,当微控制器判断当前采样周期内锅具第一/第二底部区域的即时温度小于上一个采样周期即时温度且两者差值超过预设阈值时,微控制器给PWM调制电路发送一个携带补偿值Ka的温度补偿信号,使得从下时刻开始PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号频率相比当前频率提高到1+Ka倍,使内环线圈盘/外环线圈盘的输出功率快速增加,从而使锅具第一/第二底部区域的温度快速调整至预设工作温度。
一种大功率商用电磁灶,至少包括:电源模块,逆变电路,锅具,分别位于锅具第一、第二底部区域下方的内环线圈盘和外环线圈盘,含有内环线圈盘及锅具的第一LC谐振电路,含有外环线圈盘及锅具的第二LC谐振电路,分别驱动第一、第二LC谐振电路工作的第一、第二驱动电路,输出第一、第二PWM信号至第一、第二驱动电路的PWM调制电路,用于对锅具第一、第二底部区域进行温度测量的第一、第二温度传感器,以及连接第一、第二温度传感器和PWM调制电路的微控制器,该电磁灶使用了如上所述的功率控制方法。
其中,该第一/第二温度传感器均为热敏电阻或热电偶且设置在锅具的底部。
其中,该微控制器为单片机或DSP控制器。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明的电磁灶采用双线圈盘,好处在于:内环线圈盘L1、外环线圈盘L2可独立控制独立工作。比如烹饪物较少位于锅底中央时,对应于内环线圈盘L1所在的锅具第一底部区域,此时,可以仅让内环线圈盘L1工作从而达到节能目的。又如,由于商用电磁灶的规格较大,所采用的锅具尺寸也较大,单一线圈盘给锅具加热时,容易出现锅具的边缘区域与中央区域的即时温度相差较大的缺陷,故本发明采用内环线圈盘L1、外环线圈盘L2分别控制,当内环线圈盘L1达到预设工作温度进入保温模式后,仍可以使外环线圈盘L2继续加热确保锅具的外环区域(第二底部区域)也达到预设工作温度,从而确保了锅具内部各区域温度的一致性,为确保烹饪效果及提高烹饪效率提供了实现条件。另外,通过对第一/第二温度传感器的筛选处理,从而减小了误差,可以准确获得锅具底部的即时温度,为基于温度对电磁灶的工作状态控制提供了先决条件。并且,通过本发明可以控制电磁灶在相应的温度范围内进行保温,可以更好地满足用户的烹饪需求,提高烹饪效率及烹饪效果。另外,该方法实现简单且方便用户使用,可以广泛用于各种基于电磁加热的器具之中,具有适应性好、推广运用前景佳的优点。
附图说明
图1是根据本发明实施例的电磁灶的
图2是根据本发明实施例的电磁灶的控制方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示,以内环线圈盘L1和外环线圈盘L2共同构成电磁灶的加热电磁线圈为例,来说明采用多线圈盘的电磁灶的功率控制。
该大功率商用电磁灶至少包括:电源模块;由2个大功率开关管IGBT1和IGBT2构成的第一逆变电路,由串接的谐振电容C1、谐振电容C2及内环线圈盘L1、设置在内环线圈盘L1上方的锅具(图1未画出)组成的第一LC谐振电路,用于根据第一PWM信号(简称PWM1)控制第一逆变电路的第一驱动电路;由2个大功率开关管IGBT3和IGBT4构成的第二逆变电路,由串接的谐振电容C3、谐振电容C4及外环线圈盘L2、设置在外环线圈盘L2上方的锅具组成的第二LC谐振电路,用于根据第二PWM信号(简称PWM2)控制第二逆变电路的第二驱动电路;连接第一驱动电路和第二驱动电路的PWM调制电路,用于分别向第一驱动电路、第二驱动电路输出第一、第二PWM信号;分别用于检测内环线圈盘L1、外环线圈盘L2分别所对应的锅具第一底部区域、第二底部区域的即时温度的第一温度传感器、第二温度传感器;连接第一温度传感器、第二温度传感器、第一驱动电路和第二驱动电路的微控制器。
该微控制器一般是由单片机或DSP控制器实现。第一、第二温度传感器均为为热敏电阻或热电偶。
由第一、第二逆变电路分别将电源模块输出电压转换成高频交流电信号,第一、第二LC谐振电路中内环线圈盘L1、外环线圈盘L2上分别流过高频交流电流,高频的交流电流产生交变的电磁场,根据电磁感应加热原理,在内环线圈盘L1、外环线圈盘L2的上方放置锅具后,电磁能辐射至锅具的锅底,锅具的锅底产生涡流,由于涡流的热效应加热锅具,从而实现电能转换成热能加热锅具。
而微控制器通过控制PWM调制电路输出的第一、第二PWM信号的频率,达到分别调节内环线圈盘L1功率和外环线圈盘L2功率的目的,从而满足不同烹饪时对功率的要求。
在电磁灶使用过程中,比如需要先加热到某个预设温度一定时间时,电磁灶就进入保温模式,因此,检测锅具是否被加热到预设工作温度是保证烹饪质量的前提条件,也是进行下一步烹饪控制的关键。比如,由于油炸烹饪时,可以预设加热温度达到240℃并持续加热1分钟,然后保持加热温度不低于220℃。因此,电磁灶的一个烹饪过程中,不同烹饪阶段可能有不同的预设工作温度。
当然,进入保温模式后功率控制方式也可以进行预设。比如,微控制器也可以让PWM调制电路输出第一、第二的PWM信号频率维持进入保温模式前的状态,从而使内环线圈盘L1功率和外环线圈盘L2维持进入保温模式之前的工作模式进行加热。又比如,微控制器也可以让PWM调制电路按各自预设频率分别输出第一、第二的PWM信号,以让内环线圈盘L1功率、外环线圈盘L2分别处于恒功率工作。
结合图2所示,本发明的一个实施例包括如下实现步骤:
步骤S1.通过第一、第二温度传感器分别检测锅具的第一、第二底部区域的温度,将温度采样值发给微控制器,由微控制器对温度采样值进行筛选处理获得锅具的第一、第二底部区域相应的即时温度。
以对第一温度传感器的采样值进行筛选处理获得锅具的第一底部区域的即时温度为例。
步骤S11.在一个采样周期内,第一温度传感器连续采集n(n大于5的自然数)个温度采样值A1、A2、A3、……和An。
步骤S12.微控制器先将采样值求合算出其平均值Ax,(A1+A2+A3+A4+……An)/n=Ax,再将平均值Ax减去A1的差值X1,Ax减去A2的差值X2,Ax与A3的差值X3……Ax与An的差值,判断这些差值X1、X2、X3……是否在允许值内,删除与平均值Ax之差超出允许值的各个温度采样值。
步骤S13.将与平均值Ax之差不超出允许值的剩余各个温度采样值,重复步骤S12,直到最终剩下的各个温度采样值,与这些最终剩下的各个温度采样值的平均值Ay之差都不超过预设的允许值,则微控制器将这些最终剩下的各个温度采样值的平均值Ay作为当前锅具第一底部区域的即时温度。
均采用步骤S2~步骤S5调节内环线圈盘L1、外环线圈盘L2的工作功率。
步骤S2.微控制器分别判断锅具第一/第二底部区域的即时温度与预设工作温度的大小。
步骤S3.若锅具第一/第二底部区域的即时温度小于预设工作温度,微控制器使PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号的频率增加,使内环线圈盘L1/外环线圈盘L2的电流增高,进而提高内环线圈盘L1/外环线圈盘L2的输出功率增加,从而使锅具第一/第二底部区域快速加热以升温至预设工作温度。
步骤S4.若锅具第一/第二底部区域的即时温度不于预设工作温度,微控制器使PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号的频率减小,使内环线圈盘L1/外环线圈盘L2的电流降低,进而提高内环线圈盘L1/外环线圈盘L2的输出功率降低,从而使锅具第一/第二底部区域因加热较慢导致锅具吸收热量小于散发热量,从而逐步降低温度至预设工作温度。
S5.当锅具第一/第二底部区域的即时温度等于预设工作温度时,使内环线圈盘L1/外环线圈盘L2进入保温模式,如果保温结束后,不再需要加热则可以控制电磁灶断电。
其中,可以针对电磁灶不同的烹饪任务,各个烹饪任务对应的保温模式下具有不同的控制方式,比如油炸烹饪过程中,预设工作温度是240℃,保温模式是保持锅具温度不低于220℃,进入保温模式后,驱动电路输出以预设占空比的PWM信号使内环线圈盘L1和外环线圈盘L2的保持恒功率工作,并当锅具底部的即时温度低于220℃时恢复加热工作模式,即进入步骤S3。
另外,本发明还可以根据锅具第一/第二底部区域的即时温度变化来间接判断锅具内部烹饪物的状态。当量突然被烹饪物吸收时,检测到锅具第一/第二底部区域的即时温度突然快速下降,此时需要对进行额外的温度补偿使锅具快速加热方可保证烹饪的效率及烹饪效果。
当微控制器判断当前采样周期内锅具第一/第二底部区域的即时温度小于上一个采样周期内即时温度且两者差值超过预设阈值时,判断在当前采样周期内往锅具内添加了温度较低的烹饪物,此时,微控制器给PWM调制电路发送一个携带补偿值Ka的温度补偿信号,此时,使得从下时刻开始PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号频率相比当前频率提高到1+Ka倍,使内环线圈盘L1/外环线圈盘L2的输出功率快速增加,从而使锅具温度快速调整至预设工作温度。
本发明的电磁灶采用双线圈盘,好处在于:内环线圈盘L1、外环线圈盘L2可独立控制独立工作。比如烹饪物较少位于锅底中央时,对应于内环线圈盘L1所在的锅具第一底部区域,此时,可以仅让内环线圈盘L1工作从而达到节能目的。又如,由于商用电磁灶的规格较大,所采用的锅具尺寸也较大,单一线圈盘给锅具加热时,容易出现锅具的边缘区域与中央区域的即时温度相差较大的缺陷,故本发明采用内环线圈盘L1、外环线圈盘L2分别控制,当内环线圈盘L1达到预设工作温度进入保温模式后,仍可以使外环线圈盘L2继续加热确保锅具的外环区域(第二底部区域)也达到预设工作温度,从而确保了锅具内部各区域温度的一致性,为确保烹饪效果及提高烹饪效率提供了实现条件。
当然,电磁灶也可以采用两个以上独立控制的线圈盘搭配为锅具加热,每个线圈盘分布在锅具底部的不同位置,从而可以更灵活的调节电磁灶的功率,确保锅具不同区域的即时温度一致性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种大功率商用电磁灶的功率控制方法,其特征在于,包括步骤:
通过第一/第二温度传感器检测锅具第一/第二底部区域的温度,将温度采样值发给微控制器,由微控制器对第一温度传感器/第二温度传感器输出的温度采样值进行筛选处理,获得锅具第一/第二底部区域的即时温度;
微控制器分别判断锅具第一/第二底部区域的即时温度与预设工作温度的大小;
若锅具第一/第二底部区域的即时温度小于预设工作温度,微控制器使PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号频率增加,提高内环线圈盘/外环线圈盘的加热功率从而使锅具第一/第二底部区域的温度升高至预设工作温度;
若锅具第一/第二底部区域的即时温度大于预设工作温度,微控制器使PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号频率减小,降低内环线圈盘/外环线圈盘的加热功率从而使锅具第一/第二底部区域的温度降低至预设工作温度。
2.根据权利要求1所述大功率商用电磁灶的功率控制方法,其特征在于,当锅具第一/第二底部区域的即时温度等于预设工作温度时,使内环线圈盘/外环线圈盘进入保温模式。
3.根据权利要求2所述大功率商用电磁灶的功率控制方法,其特征在于,内环线圈盘/外环线圈盘进入保温模式后,使内环线圈盘/外环线圈盘维持进入保温模式之前的工作模式进行加热。
4.根据权利要求2所述大功率商用电磁灶的功率控制方法,其特征在于,内环线圈盘/外环线圈盘进入保温模式后,PWM调制电路按预设频率输出第一/第二PWM信号分别使内环线圈盘/外环线圈盘的保持恒功率工作。
5.根据权利要求1所述大功率商用电磁灶的功率控制方法,其特征在于,由微控制器对第一温度传感器/第二温度传感器输出的温度采样值进行筛选处理获得锅具第一/第二底部区域的即时温度具体包括:
步骤S11.在一个采样周期内,第一/第二温度传感器在锅具第一/第二底部区域连续采集n个温度采样值A1、A2、A3、……和An,n为大于5的自然数;
步骤S12.微控制器先将采样值求合算出其平均值Ax,(A1+A2+A3+A4+……An)/n=Ax,再将平均值Ax减去A1的差值X1,Ax减去A2的差值X2,Ax与A3的差值X3……Ax与An的差值,判断这些差值X1、X2、X3……是否在允许值内,删除与平均值Ax之差超出允许值的各个温度采样值;
步骤S13.将与平均值Ax之差不超出允许值的剩余各个温度采样值,重复步骤S12,直到最终剩下的各个温度采样值,与这些最终剩下的各个温度采样值的平均值Ay之差都不超过预设的允许值,则微控制器将平均值Ay作为当前锅具第一/第二底部区域的即时温度。
6.根据权利要求1所述大功率商用电磁灶的功率控制方法,其特征在于,当微控制器判断当前采样周期内锅具第一/第二底部区域的即时温度小于上一个采样周期即时温度且两者差值超过预设阈值时,微控制器给PWM调制电路发送一个携带补偿值Ka的温度补偿信号,使得从下时刻开始PWM调制电路输出的第一/第二PWM信号频率相比当前频率提高到1+Ka倍,使内环线圈盘/外环线圈盘的输出功率快速增加,从而使锅具第一/第二底部区域的温度快速调整至预设工作温度。
7.一种大功率商用电磁灶,至少包括:电源模块,逆变电路,锅具,分别位于锅具第一、第二底部区域下方的内环线圈盘和外环线圈盘,含有内环线圈盘及锅具的第一LC谐振电路,含有外环线圈盘及锅具的第二LC谐振电路,分别驱动第一、第二LC谐振电路工作的第一、第二驱动电路,输出第一、第二PWM信号至第一、第二驱动电路的PWM调制电路,用于对锅具第一、第二底部区域进行温度测量的第一、第二温度传感器,以及连接第一、第二温度传感器和PWM调制电路的微控制器,其特征在于,该电磁灶使用了如上权利要求1-6任何一项所述的功率控制方法。
8.根据权利要求7所述大功率商用电磁灶,其特征在于,该第一/第二温度传感器均为热敏电阻或热电偶且设置在锅具的底部。
9.根据权利要求7所述大功率商用电磁灶,其特征在于,该微控制器为单片机或DSP控制器。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170822 |