CN107438298B - 一种控制磁性锅具温度的电磁加热系统、烹饪电器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制磁性锅具温度的电磁加热系统、烹饪电器及方法，所述系统包括：谐振模块、电压检测模块、电流检测模块、IGBT C极限压检测模块、控制模块和IGBT驱动模块，所述谐振模块与电源接口连接，电压检测模块、电流检测模块和IGBT C极限压检测模块的输入端与谐振模块连接，输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与IGBT驱动模块连接，IGBT驱动模块与谐振模块连接。本发明所述控制磁性锅具温度的电磁加热系统通过实时检测电流的变化来检测磁导率的变化，通过对电流的控制来实现对磁性锅具温度的控制；可实现准确测温、不受介质影响，实时真实反映出磁性锅具的实际温度，实现精准控温。

Description

一种控制磁性锅具温度的电磁加热系统、烹饪电器及方法

技术领域

本发明涉及电磁加热技术领域，尤其涉及一种控制磁性锅具温度的电磁加热系统、烹饪电器及方法。

背景技术

当前电磁加热装置对锅具温度的控制是通过检测陶瓷板的温度来感知锅具的温度，间接通过控制陶瓷板的温度来控制锅具温度，因陶瓷板温度与锅具温度存在差异，导致电磁加热装置测温不准，控温偏差大，而且因为锅具热量传导梯度受介质影响大，难以实时真实反映出锅具的实际温度，无法实现精准控温。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种控制磁性锅具温度的电磁加热系统、烹饪电器及方法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种控制磁性锅具温度的电磁加热系统，包括谐振模块，包括用于加热的线圈盘、谐振电容和IGBT；电压检测模块，用于检测谐振模块的输入电压值，并发送给控制模块；电流检测模块，用于检测流过谐振模块线圈盘的电流值，并发送给控制模块；IGBT C极限压检测模块，用于检测谐振模块中IGBT C极电压值，并发送给控制模块；控制模块，根据输入的电压值和电流值计算线圈盘的实际功率，根据实际功率控制增加输出的PWM信号大小，以使实际功率等于目标功率；当IGBT C极电压达到限压点后，控制PWM信号不再增大；当所述电流检测模块检测到的电流下降到预设电流值时，通过IGBT驱动模块控制线圈盘停止工作；流过线圈盘的电流值与磁性锅具温度具有一一对应关系，当电流值下降到预设电流值时，磁性锅具温度上升到预设温度值；IGBT驱动模块，用于根据控制模块发送的控制信号驱动谐振模块的IGBT，使线圈盘工作在相应的状态。

本发明的有益效果是：本发明通过电压检测模块、电流检测模块和IGBTC极限压检测模块实时检测谐振模块的输入电压值、电流值和IGBT C极电压，IGBT C极电压达到限压点之前，控制PWM信号增大，达到目标功率，由于磁性锅具在不同温度下磁导率不同，磁性锅具温度上升，磁导率下降，电磁加热装置与磁性锅具耦合电感上升、耦合电阻下降，电磁加热装置维持功率不变，继续增大PWM信号，当IGBT C极电压达到限压点后，通过控制PWM信号不再增大来确保IGBT C极电压不再继续上升，之后电流值下降，当检测到电流值下降到预设值时(由于电流值与磁性锅具温度具有对应关系，当电流值下降到预设值时，磁性锅具温度此时上升到预设值)，控制模块控制谐振模块的线圈盘停止工作。本发明所述控制磁性锅具温度的电磁加热系统通过实时检测电流的变化来检测磁导率的变化，通过对电流的控制来实现对磁性锅具温度的控制；可实现准确测温、不受介质影响，实时真实反映出磁性锅具的实际温度，实现精准控温。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种电磁加热烹饪电器，包括上述技术方案所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统。

本发明的有益效果是：本发明所述电磁加热烹饪电器，采用上述技术方案所述的电磁加热系统，通过对电流的控制来实现对磁性锅具温度的控制，可实现准确测温、不受介质影响，实时真实反映出磁性锅具的实际温度，实现精准控温。

为实现上述发明目的，本发明还提供控制磁性锅具温度的电磁加热方法，采用上述技术方案所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统实现，包括如下步骤：

S1,根据输入的电压值和电流值计算线圈盘的实际功率，根据实际功率控制增加输出的PWM信号大小，使实际功率等于目标功率；

S2,当IGBT C极电压达到限压点后，控制PWM信号不再增大；当电流下降到预设电流值时，通过IGBT驱动模块控制线圈盘停止工作；

流过线圈盘的电流值与磁性锅具温度具有一一对应关系，当电流值下降到预设电流值时，磁性锅具温度上升到预设温度值。

本发明的有益效果是：本发明在谐振模块的IGBT C极电压达到限压点之前，控制PWM信号增大，达到目标功率，由于磁性锅具在不同温度下磁导率不同，磁性锅具温度上升，磁导率下降，电磁加热装置与磁性锅具耦合电感上升、耦合电阻下降，电磁加热装置维持功率不变，继续增大PWM信号，当IGBT C极电压达到限压点后，通过控制PWM信号不再增大来确保IGBT C极电压不再继续上升，之后电流值下降，当检测到电流值下降到预设值时，控制模块控制谐振模块的线圈盘停止工作，间隔预定时间后，控制线圈盘重新开始工作，重复上述过程，当电流再次下降到预设值时，控制线圈盘停止工作，如此往复，实现磁性锅具温度保持在预设值。本发明所述控制磁性锅具温度的电磁加热系统通过实时检测电流的变化来检测磁导率的变化，通过对电流的控制来实现对磁性锅具温度的控制；可实现准确测温、不受介质影响，实时真实反映出磁性锅具的实际温度，实现精准控温。

附图说明

图1为本发明所述控制磁性锅具温度的电磁加热系统示意图；

图2为本发明所述控制磁性锅具温度的电磁加热系统电路图；

图3为本发明所述控制磁性锅具温度的电磁加热方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1，如图1所示，一种控制磁性锅具温度的电磁加热系统，包括谐振模块、电压检测模块、电流检测模块、IGBT C极限压检测模块、控制模块和IGBT驱动模块；谐振模块与电源接口连接，电源接口与市电交流电连接，包括用于加热的线圈盘、谐振电容和IGBT；电压检测模块、电流检测模块和IGBT C极限压检测模块的输入端均与谐振模块连接，输出端均与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与IGBT驱动模块的输入端连接，IGBT驱动模块的输出端与谐振模块连接。

控制模块接收电压检测模块检测的电压值、电流检测模块检测的电流值以及IGBTC极限压检测模块检测的IGBT C极电压，IGBT C极电压小于等于限压值时，控制输出给IGBT驱动模块的PWM信号增大，以使实际功率等于目标功率，当谐振模块IGBT的C极电压达到限压值时，控制输出的PWM信号不再增大(保持不变或减小)，当所述电流检测模块检测到的电流值下降到预设值时，控制谐振模块的线圈盘停止工作；其中流过线圈盘的电流值与磁性锅具温度具有一一对应关系，当电流值下降到预设电流值时，磁性锅具温度上升到预设温度值。本实施例中所述控制模块采用MCU。

具体地，所述控制模块根据输入的电压值和电流值计算线圈盘的实际功率，通过增加输出的PWM信号大小，以使实际功率等于目标功率；随着PWM信号的增大，IGBT C极电压增大，当IGBT电压达到限压点后，控制PWM信号不再增大；随着磁性锅具温度上升，磁性锅具的磁导率下降，线圈盘与磁性锅具的耦合电感上升，耦合电阻下降，流过线圈盘的电流下降；当所述电流检测模块检测到的电流下降到预设电流值时，控制模块通过IGBT驱动模块控制线圈盘停止工作；判断是否接收到停止命令，如果是则结束流程，否则间隔预设时间T后，控制模块通过IGBT驱动模块控制线圈盘重新工作。

如图2所示，所述谐振模块包括整流器BD、线圈盘L1、电容C1和IGBT，所述整流器的两个输入端连接电源接口，一个输出端通过并联的线圈盘L1和电容C1连接IGBT的C端，IGBT的C端同时连接IGBT C极限压检测模块的输入端，IGBT的E端连接整流器BD的另一个输出端的同时接地，IGBT的G端连接IGBT驱动模块。

所述IGBT C极限压检测模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和比较器，所述电阻R1的一端与谐振模块的IGBT的C端连接，其一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，所述电阻R1和R2的公共端连接比较器的正输入端，电阻R3的一端连接电源，另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电阻R3和电阻R4的公共端连接比较器的负输入端，比较器的输出端连接控制模块的输入端。

本发明通过电阻R1和电阻R2采集IGBT C极电压，将采集的电压输入到比较器的一个输入端，比较器的另一输入端设置参考电压，当采集的IGBT C极电压达到限压点时，比较器翻转，触发产生过压中断，产生过压标志发送给控制模块。

所述电压检测模块包括电阻R5和电阻R6，所述电阻R5的一端连接谐振模块的整流器BD的一个输入端，另一端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R5和电阻R6的公共端连接控制模块的输入端。所述电流检测模块包括电阻R7和电容C2，电阻R7一端连接谐振模块中IGBT的E端，另一端连接IGBT驱动模块，并且电阻R7的另一端通过电容C2接地，同时连接控制模块的输入端。

所述IGBT驱动模块包括开关管Q1、开关管Q2和开关管Q3以及电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11，所述控制模块的PWM输出端连接开关管Q3的驱动端，开关管Q2的第一端和第二端均连接开关管Q1的驱动端，开关管Q2的第一端同时连接开关管Q3的驱动端，开关管Q2的第一端还通过电阻R11连接电源，开关管Q1的第一端连接电阻R7的另一端，第二端通过电阻R9连接开关管Q3的第二端，开关管Q3的第二端同时通过电阻R10连接谐振模块中IGBT的G端，开关管Q3的第一端通过电阻R8连接电源。所述开关管Q1、开关管Q2和开关管Q3为三极管或MOS管，如果开关管为三极管，其第一端为集电极，第二端为发射极，驱动端为基极；如果开关管为MOS管，其第一端为漏极，第二端为源极，驱动端为栅极。

实施例2，一种电磁加热烹饪电器，包括上述实施例1技术方案所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统。

实施例3，如图3所示，一种控制磁性锅具温度的电磁加热方法，采用实施例1所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统实现，包括如下步骤：

S1,根据输入的电压值和电流值计算线圈盘的实际功率，根据实际功率控制增加输出的PWM信号大小，使实际功率等于目标功率；

S2,当IGBT C极电压达到限压点后，控制PWM信号不再增大；当电流下降到预设电流值时，通过IGBT驱动模块控制线圈盘停止工作。

S3，在线圈盘停止工作间隔预设时间T后，通过IGBT驱动模块控制线圈盘重新工作，重复S1至S2，直至接收到外界输入的停止命令。

其中，流过线圈盘的电流值与磁性锅具温度具有一一对应关系，当电流值下降到预设电流值时，磁性锅具温度上升到预设温度值。

磁性锅具温度上升后电流下降，通过磁性锅具预设温度值T0与电磁加热装置预设电流值CURRENT_0的对应关系，电磁加热装置通过控制加热时电流不小于CURRENT_0来控制磁性锅具温度不超过T0，实现锅具温度控制在T0附近。

本发明在谐振模块的IGBT C极电压达到限压点之前，控制PWM信号增大，达到目标功率，由于磁性锅具在不同温度下磁导率不同，磁性锅具温度上升，磁导率下降，电磁加热装置与磁性锅具耦合电感上升、耦合电阻下降，电磁加热装置维持功率不变，继续增大PWM信号，当IGBT C极电压达到限压点后，通过控制PWM信号不再增大来确保IGBT C极电压不再继续上升，之后电流值下降，当检测到电流值下降到预设值时，控制模块控制谐振模块的线圈盘停止工作，间隔预定时间后，控制线圈盘重新开始工作，重复上述过程，当电流再次下降到预设值时，控制线圈盘停止工作，如此往复，实现磁性锅具温度保持在预设值。本发明所述控制磁性锅具温度的电磁加热系统通过实时检测电流的变化来检测磁导率的变化，通过对电流的控制来实现对磁性锅具温度的控制；可实现准确测温、不受介质影响，实时真实反映出磁性锅具的实际温度，实现精准控温。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种控制磁性锅具温度的电磁加热系统，其特征在于，包括：

谐振模块，包括用于加热的线圈盘、谐振电容和IGBT；

电压检测模块，用于检测谐振模块的输入电压值，并发送给控制模块；

电流检测模块，用于检测流过谐振模块线圈盘的电流值，并发送给控制模块；

IGBT C极限压检测模块，用于检测谐振模块中IGBT C极电压值，并发送给控制模块；

控制模块，根据输入的电压值和电流值计算线圈盘的实际功率，根据实际功率控制增加输出的PWM信号大小，以使实际功率等于目标功率；当IGBT C极电压达到限压点后，控制PWM信号不再增大；当所述电流检测模块检测到的电流下降到预设电流值时，通过IGBT驱动模块控制线圈盘停止工作；

流过线圈盘的电流值与磁性锅具温度具有一一对应关系，当电流值下降到预设电流值时，磁性锅具温度上升到预设温度值；

IGBT驱动模块，用于根据控制模块发送的控制信号驱动谐振模块的IGBT，使线圈盘工作在相应的状态。

2.根据权利要求1所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统，其特征在于，控制模块还用于在线圈盘停止工作间隔预设时间T后，通过IGBT驱动模块控制线圈盘重新工作，直至接收到外界输入的停止命令。

3.根据权利要求1所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统，其特征在于，所述谐振模块包括整流器BD、线圈盘L1、电容C1和IGBT，所述整流器的两个输入端连接电源接口，一个输出端通过并联的线圈盘L1和电容C1连接IGBT的C端，IGBT的C端同时连接IGBT C极限压检测模块的输入端，IGBT的E端连接整流器BD的另一个输出端的同时接地，IGBT的G端连接IGBT驱动模块。

4.根据权利要求3所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统，其特征在于，所述IGBT C极限压检测模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和比较器，所述电阻R1的一端与谐振模块的IGBT的C端连接，其一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，所述电阻R1和R2的公共端连接比较器的正输入端，电阻R3的一端连接电源，另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电阻R3和电阻R4的公共端连接比较器的负输入端，比较器的输出端连接控制模块的输入端；当检测到IGBT C极限压达到限压点后，比较器翻转，触发产生过压中断，产生过压标识发送给控制模块。

5.根据权利要求3所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统，其特征在于，所述电压检测模块包括电阻R5和电阻R6，所述电阻R5的一端连接谐振模块的整流器BD的一个输入端，另一端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R5和电阻R6的公共端连接控制模块的输入端。

6.根据权利要求3所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统，其特征在于，所述电流检测模块包括电阻R7和电容C2，电阻R7一端连接谐振模块中IGBT的E端，另一端连接IGBT驱动模块，并且电阻R7的另一端通过电容C2接地，同时连接控制模块的输入端。

7.根据权利要求6所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统，其特征在于，所述IGBT驱动模块包括开关管Q1、开关管Q2和开关管Q3以及电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11，所述控制模块的PWM输出端连接开关管Q3的驱动端，开关管Q2的第一端和第二端均连接开关管Q1的驱动端，开关管Q2的第一端连接开关管Q3的驱动端，开关管Q2的第一端还通过电阻R11连接电源，开关管Q1的第一端连接电阻R7的另一端，第二端通过电阻R9连接开关管Q3的第二端，开关管Q3的第二端同时通过电阻R10连接谐振模块中IGBT的G端，开关管Q3的第一端通过电阻R8连接电源。

8.根据权利要求7所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统，其特征在于，所述开关管Q1、开关管Q2和开关管Q3为三极管或MOS管，如果开关管为三极管，其第一端为集电极，第二端为发射极，驱动端为基极；如果开关管为MOS管，其第一端为漏极，第二端为源极，驱动端为栅极。

9.根据权利要求1-8任一项所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统，其特征在于，所述控制模块采用MCU。

10.一种电磁加热烹饪电器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统。

11.一种控制磁性锅具温度的电磁加热方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的控制磁性锅具温度的电磁加热系统实现，包括如下步骤：

S1,根据输入的电压值和电流值计算线圈盘的实际功率，根据实际功率控制增加输出的PWM信号大小，使实际功率等于目标功率；

S2,当IGBT C极电压达到限压点后，控制PWM信号不再增大；当电流下降到预设电流值时，通过IGBT驱动模块控制线圈盘停止工作；

流过线圈盘的电流值与磁性锅具温度具有一一对应关系，当电流值下降到预设电流值时，磁性锅具温度上升到预设温度值。

12.根据权利要求11所述的控制磁性锅具温度的电磁加热方法，其特征在于，还包括S3，在线圈盘停止工作间隔预设时间T后，通过IGBT驱动模块控制线圈盘重新工作，重复S1至S2，直至接收到外界输入的停止命令。

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