CN107131529A - 一种大功率商用电磁灶及其功率控制方法 - Google Patents

一种大功率商用电磁灶及其功率控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种大功率商用电磁灶及其功率控制方法，该方法包括步骤：对温度采样值进行筛选处理获得锅具底部的即时温度；若锅具底部的即时温度小于预设工作温度，增加PWM信号占空比使加热线圈盘的输出功率增加，反之减小驱动电路输出PWM信号占空比使加热线圈盘的输出功率减小，从而使锅具底部的温度逐渐降低至预设工作温度。通过准确获得锅具底部的即时温度，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，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

一种大功率商用电磁灶及其功率控制方法
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其功率控制方法。
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其功率控制方法，旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
本发明采用如下技术方案实现：一种大功率商用电磁灶的功率控制方法，其包括步骤：
步骤S1.通过温度传感器检测锅具底部的温度，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底部的即时温度；
步骤S2.微控制器判断锅具底部的即时温度与预设工作温度的大小；
步骤S3.若锅具底部的即时温度小于预设工作温度，微控制器通过增加输出到驱动电路的PWM信号占空比使加热线圈盘的输出功率增加，从而使锅具底部的温度进一步升高至预设工作温度；
步骤S4.若锅具底部的即时温度不于预设工作温度，微控制器通过减小输出到驱动电路的PWM信号占空比使加热线圈盘的输出功率减小，从而使锅具底部的温度逐渐降低至预设工作温度。
其中，当锅具底部的即时温度等于预设工作温度时，电磁灶进入保温模式。
其中，电磁灶进入保温模式后，使加热线圈盘维持进入保温模式之前的工作模式进行加热。
其中，电磁灶进入保温模式后，驱动电路按预设占空比的PWM信号使加热线圈盘的保持恒功率工作。
其中，步骤S1具体包括：
步骤S11.在一个采样周期内，温度传感器连续采集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作为当前锅具底部的即时温度。
其中，当微控制器判断当前采样周期内锅具底部的即时温度小于上一个采样周期内即时温度的差值超过预设阈值时，微控制器以预设的补偿值Ka为依据将输出的PWM信号占空比相比之前提高到1+Ka倍，提高加热线圈盘的输出功率使锅具的即时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、含有加热线圈盘及锅具的LC谐振电路、以PWM信号控制逆变电路的驱动电路、微控制器和用于对锅具的底部进行温度测量的温度传感器，该电磁灶使用了如上所述的功率控制方法。
其中，该温度传感器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：
本发明通过对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，本发明提出一种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构成的逆变电路，由串接的谐振电容C1、谐振电容C2及加热线圈盘L1，以及设置在加热线圈盘L1上方的锅具组成的LC谐振电路，通过驱动电路连接开关管IGBT1、开关管IGBT2的控制端的微控制器，该微控制器一般是由单片机或DSP控制器实现，且微控制器的数据端口与一个或多个温度传感器相连，该温度传感器为热敏电阻或热电偶，用于对锅具的底部进行温度测量。
由逆变电路将电源模块输出电压转换成高频交流电信号，LC谐振电路中加热线圈盘L1上流过高频交流电流，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，在加热线圈盘L1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。微控制器通过改变控制端口输出PWM信号的脉宽来调节逆变电路，改变加热线圈盘L1上的电流大小，从而调节加热线圈盘L1的功率，以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，微控制器输出的PWM信号占空比维持进入保温模式前的状态，从而使加热线圈盘L1维持进入保温模式之前的工作模式进行加热。
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.通过温度传感器检测锅具底部的温度，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底部的即时温度。
步骤S11.在一个采样周期内，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作为当前锅具底部的即时温度。
步骤S2.微控制器判断锅具底部的即时温度与预设工作温度的大小。
步骤S3.若锅具底部的即时温度小于预设工作温度，微控制器通过增加输出到驱动电路的PWM信号占空比使加热线圈盘L1的输出功率增加，从而使锅具底部的温度进一步升高至预设工作温度。
步骤S4.若锅具底部的即时温度不于预设工作温度，微控制器通过减小输出到驱动电路的PWM信号占空比使加热线圈盘L1的输出功率减小，从而使锅具底部的温度逐渐降低至预设工作温度。
S5.当锅具底部的即时温度等于预设工作温度时，电磁灶进入保温模式，如果保温结束后，不再需要加热则可以控制电磁灶断电。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，驱动电路按预设占空比的PWM信号使加热线圈盘L1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底部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，检测到锅底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底部的即时温度小于上一个采样周期内即时温度的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，微控制器以预设的补偿值Ka为依据将输出的PWM信号占空比相比之前提高到1+Ka倍，使加热线圈盘L1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。
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：
步骤S1.通过温度传感器检测锅具底部的温度，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底部的即时温度；
步骤S2.微控制器判断锅具底部的即时温度与预设工作温度的大小；
步骤S3.若锅具底部的即时温度小于预设工作温度，微控制器通过增加输出到驱动电路的PWM信号占空比使加热线圈盘的输出功率增加，从而使锅具底部的温度进一步升高至预设工作温度；
步骤S4.若锅具底部的即时温度不于预设工作温度，微控制器通过减小输出到驱动电路的PWM信号占空比使加热线圈盘的输出功率减小，从而使锅具底部的温度逐渐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，当锅具底部的即时温度等于预设工作温度时，电磁灶进入保温模式。
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，电磁灶进入保温模式后，使加热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，电磁灶进入保温模式后，驱动电路按预设占空比的PWM信号使加热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，步骤S1具体包括：
步骤S11.在一个采样周期内，温度传感器连续采集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作为当前锅具底部的即时温度。
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底部的即时温度小于上一个采样周期内即时温度的差值超过预设阈值时，微控制器以预设的补偿值Ka为依据将输出的PWM信号占空比相比之前提高到1+Ka倍，提高加热线圈盘的输出功率使锅具的即时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、含有加热线圈盘及锅具的LC谐振电路、以PWM信号控制逆变电路的驱动电路、微控制器和用于对锅具的底部进行温度测量的温度传感器，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，该温度传感器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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