CN108076547B - 电磁加热系统及其过零检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热系统及其过零检测装置和方法，装置包括：过零检测模块，所述过零检测模块与供电电源相连，所述过零检测模块用于对所述供电电源的电压进行检测以生产电压检测信号，并根据所述电压检测信号和参考电压提供模块提供的参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号；控制模块，所述控制模块与所述过零检测模块相连，所述控制模块用于获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差，并根据所述上一个时间差确定当前延迟时间，以及根据当前第一过零触发信号和当前延迟时间确定供电电源的电压的当前过零点。由此，能够准确获取实际的电压过零点，将电网波动对过零检测的影响降至最低。

Description

电磁加热系统及其过零检测装置和方法

技术领域

本发明涉及电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统的过零检测装置、一种电磁加热系统以及一种电磁加热系统的过零检测方法。

背景技术

在相关技术中，通常采用比较器方式进行电压过零判断。具体地，如图1所示，在比较器的同向输入端的电平与反相输入端的参考电平Vref’之间相差预设阈值时，比较器就会翻转，即输出高电平或低电平。但是，相关技术存在的问题是，因供电电压的变化，难以确定实际过零点。

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的过零检测装置，该方法能够准确获得实际的电压过零点。

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的过零检测方法。

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的过零检测装置，包括：过零检测模块，所述过零检测模块与供电电源相连，所述过零检测模块用于对所述供电电源的电压进行检测以生产电压检测信号，并根据所述电压检测信号和参考电压提供模块提供的参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号；控制模块，所述控制模块与所述过零检测模块相连，所述控制模块用于获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差，并根据所述上一个时间差确定当前延迟时间，以及根据当前第一过零触发信号和当前延迟时间确定供电电源的电压的当前过零点。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的过零检测装置，通过过零检测模块对供电电源的电压进行检测以生产电压检测信号，并根据电压检测信号和参考电压提供模块提供的参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号，进而控制模块获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差，并根据上一个时间差确定当前延迟时间，以及根据当前第一过零触发信号和当前延迟时间确定供电电源的电压的当前过零点。由此，本发明实施例能够准确获取实际的电压过零点，将电网波动对过零检测的影响降至最低。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块根据以下公式确定所述当前延迟时间：

T1＝T/2+K

其中，T1为所述当前延迟时间，T为所述上一个时间差，K为时间补偿参数。

根据本发明的一个实施例，所述参考电压提供模块包括：串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与预设电源相连，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻之间具有第一节点，所述第一节点与所述过零检测模块相连。

根据本发明的一个实施例，所述过零检测模块包括：电压检测单元，所述电压检测单元用于对所述供电电源的电压进行检测；比较单元，所述比较单元用于根据所述供电电源的电压和所述参考电压提供模块提供的参考电压生成第一过零触发信号和第二过零触发信号。

根据本发明的一个实施例，所述电压检测单元包括：整流子单元，所述整流子单元的输入端与所述供电电源相连，所述整流子单元用于对所述供电电源提供的交流电进行整流；分压子单元，所述分压子单元与所述整流子单元的输出端相连，所述分压子单元用于对整流后的交流电进行分压。

其中，所述整流子单元包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述供电电源的第一端相连；第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述供电电源的第二端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阴极相连并具有第二节点，所述第二节点与所述分压子单元相连。

其中，所述分压子单元包括：串联的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述整流子单元的输出端相连，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻之间具有第三节点；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第三节点相连，所述第五电阻的另一端与所述比较单元相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第三节点相连，所述第一电容的另一端接地。

根据本发明的一个实施例，所述比较单元包括：比较器，所述比较器的正输入端与所述电压检测单元相连，所述比较器的负输入端与所述参考电压提供模块相连，所述比较器的输出端与所述控制模块相连；第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述比较器的正输入端相连，所述第三二极管的阴极与预设电源相连；第六电阻，所述第六电阻的一端与所述比较器的输出端相连，所述第六电阻的另一端与所述预设电源相连。

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，包括所述的电磁加热系统的过零检测装置。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统，通过上述的电磁加热系统的过零检测装置，准确获取实际的电压过零点，将电网波动对过零检测的影响降至最低。

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的过零检测方法，包括以下步骤：检测供电电源的电压以生成电压检测信号，并根据所述电压检测信号和参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号；获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差；根据所述上一个时间差确定当前延迟时间，并根据所述当前第一过零触发信号和所述当前延迟时间确定所述供电电源的电压的当前过零点。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的过零检测方法，先对供电电源的电压进行检测以生产电压检测信号，并根据电压检测信号和参考电压提供模块提供的参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号，进而获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差，并根据上一个时间差确定当前延迟时间，以及根据当前第一过零触发信号和当前延迟时间确定供电电源的电压的当前过零点。由此，本发明实施例能够准确获取实际的电压过零点，将电网波动对过零检测的影响降至最低。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式确定所述当前延迟时间：

T1＝T/2+K

其中，T1为所述当前延迟时间，T为所述上一个时间差，K为时间补偿参数。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统的过零检测装置的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的过零检测装置在低压时的过零信号的波形示意图；

图3是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的过零检测装置的电路原理图；以及

图4是根据本发明实施例的电磁加热系统的过零检测方法的流程图。

附图标记：

供电电源200、参考电压提供模块103、控制模块102和过零检测模块101；

第一电阻R1和第二电阻R2；

电压检测单元401、比较单元402、整流子单元4011和分压子单元4012；第一二极管D1、第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、比较器CMP、第三二极管D3和第六电阻R6。

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的过零检测装置、电磁加热系统以及电磁加热系统的过零检测方法。

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统的过零检测装置的方框示意图。如图1所示，电磁加热系统的过零检测装置包括：过零检测模块101和控制模块102。

其中，过零检测模块101与供电电源200相连，过零检测模块101用于对供电电源200的电压进行检测以生成电压检测信号，并根据电压检测信号和参考电压提供模块103提供的参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号。具体地，供电电源200可为电磁加热系统提供交流电例如220V市电，过零检测模块101可对供电电源200的电压进行检测以生成电压检测信号，并将电压检测信号与参考电压Vref进行比较，如果电压检测信号的电压下降至低于参考电压Vref，过零检测模块101则判断供电电源200的电压靠近过零点，过零检测模块101输出第一过零触发信号；如果电压检测信号的电压上升至高于参考电压Vref，过零检测模块101则判断供电电源200的电压远离过零点，过零检测模块101输出第二过零触发信号。其中，过零点处于第一过零触发信号与第二过零触发信号之间，第一过零触发信号可为下降沿或上升沿，第二过零触发信号可为上升沿或下降沿。

控制模块102与过零检测模块101相连，控制模块102用于获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差，并根据上一个时间差确定当前延迟时间，以及根据当前第一过零触发信号和当前延迟时间确定供电电源的电压的当前过零点。

具体来说，如图2所示，假设当前过零点为A(i)，当前过零点的上一个过零点为A(i-1)，在检测上一个过零点A(i-1)，过零检测模块101可生成上一个第一过零触发信号P1(i-1)和上一个第二过零触发信号P2(i-1)。控制模块102可先获取上一个第一过零触发信号P1(i-1)和上一个第二过零触发信号P2(i-1)之间的上一个时间差T，例如P1(i-1)在t1时刻生成，P2(i-1)在t2时刻生成，则T＝t2-t1，并根据上一个时间差T计算当前延迟时间T1，然后在过零检测模块101生成当前第一过零触发信号P1(i)时，控制模块102将第一过零触发信号P1(i)后延迟当前延迟时间T1作为当前实际过零点A(i)。

由此，本发明实施例能够准确获取实际的电压过零点，并且采样单个周波响应，可以将电网波动对过零检测的影响降至最低。

更具体地，根据本发明的一个实施例，可根据以下公式确定当前延迟时间：

T1＝T/2+K

其中，T1为当前延迟时间，T为上一个时间差，K为时间补偿参数。

需要说明的是，K值可以为固定值或根据上一个时间差T设置。K的取值范围为0～0.5ms。在要求不高的情况下，可取K＝0。

也就是说，如图2所示，在第一过零触发信号P1(i)后延迟(T/2+K)时间即为当前实际过零点A。

下面结合图3来详细描述本发明实施例的过零检测装置100的电路结构。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，参考电压提供模块103包括：第一电阻R1和第二电阻R2。

其中，第一电阻R1和第二电阻R2串联，第一电阻R1的一端与预设电源VDD相连，第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连，第二电阻R2的另一端接地，第一电阻R1与第二电阻R2之间具有第一节点，第一节点与过零检测模块101相连。

具体来说，第一电阻R1和第二电阻R2可对预设电源VDD进行分压，并将分压后的电压作为参考电压Vref提供至过零检测模块101，即Vref＝VDD*R2/(R1+R2)，其中，VDD为预设电源VDD的电压，R2为第二电阻R2的阻值，R1为第一电阻R1的阻值。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，过零检测模块101包括：电压检测单元401和比较单元402。

其中，电压检测单元401用于对供电电源200的电压进行检测；比较单元402用于根据供电电源200的电压和参考电压提供模块103提供的参考电压生成第一过零触发信号和第二过零触发信号。

具体地，如图3所示，电压检测单元401包括：整流子单元4011和分压子单元4012。

其中，整流子单元4011的输入端与供电电源200相连，整流子单元4011用于对供电电源200提供的交流电进行整流。更具体地，整流子单元4011包括：第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的阳极与供电电源200的第一端L相连；第二二极管D2的阳极与供电电源200的第二端N相连，第二二极管D2的阴极与第一二极管D1的阴极相连并具有第二节点，第二节点与分压子单元4012相连。第一二极管D1和第二二极管D2均为整流二极管。

分压子单元4012与整流子单元4011的输出端即第二节点相连，分压子单元4012用于对整流后的交流电进行分压。更具体地，分压子单元4012包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容C1，第三电阻R3和第四电阻R4串联，第三电阻R3的一端与整流子单元4011的输出端即第二节点相连，第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端接地，第三电阻R3与第四电阻R4之间具有第三节点，第三电阻R3和第四电阻R4用于对整流后的交流电进行分压；第五电阻R5的一端与第三节点相连，第五电阻R5的另一端与比较单元402相连；第一电容C1的一端与第三节点相连，第一电容C1的另一端接地。

具体地，如图3所示，比较单元402包括：比较器CMP、第三二极管D3和第六电阻R6。

其中，比较器CMP的正输入端与电压检测单元41即第五电阻R5的另一端相连，比较器CMP的负输入端与参考电压提供模块103即第一节点相连，比较器CMP的输出端CMP_OUT与控制模块102相连，以将第一过零触发信号和第二过零触发信号输出至控制模块102；第三二极管D3的阳极与比较器CMP的正输入端相连，第三二极管D3的阴极与预设电源VDD相连，第三二极管D3为钳位二极管；第六电阻R6的一端与比较器CMP的输出端相连，第六电阻R6的另一端与预设电源VDD相连，第六电阻R6为上拉电阻。

具体来说，图3实施例的工作原理如下：

当过零检测模块101将检测到的电压检测信号的电压大于参考电压Vref时，比较器CMP的输出端输出高电平；当过零检测模块101将检测到的电压检测信号的电压小于或等于参考电压Vref时，比较器CMP的输出端输出低电平。由此，过零检测模块101在电压检测信号的电压下降至低于参考电压Vref时输出第一过零触发信号，即下降沿，随后过零检测模块101在电压检测信号的电压上升至高于参考电压Vref时输出第二过零触发信号，即上升沿。

控制模块102获取上一个下降沿比较器电平翻转到上一个上升沿比较器电平翻转的上一个时间差T,并计算当前延迟时间T1(T1＝T/2+K)，然后在当前下降沿比较器电平翻转后延迟T1时间为当前实际过零点。

需要说明的是，因为第一电容C1的充电电阻和第一电容C1的放电电阻的大小不一样，因此实际过零点不在两翻转电平的中心点，即不在第一过零触发信号与第二过零触发信号的中心点T/2处。由此，考虑第一电容C1的充电电阻大于第一电容C1的放电电阻以及第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1的设计参数，设置时间补偿参数K，K可以为固定值或根据上一个时间差T设置。K的取值范围为0～0.5ms。在精度要求不高的情况下，K可以忽略，即可取K＝0。

由此，提取上一个上升沿与下降沿的间隔时间，并将间隔时间值做运算后的值作为判断当前电压过零点的时间依据，从而准确获得实际的电压过零点。

综上，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的过零检测装置，通过过零检测模块对供电电源的电压进行检测以生产电压检测信号，并根据电压检测信号和参考电压提供模块提供的参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号，进而控制模块获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差，并根据上一个时间差确定当前延迟时间，以及根据当前第一过零触发信号和当前延迟时间确定供电电源的电压的当前过零点。由此，本发明实施例能够准确获取实际的电压过零点，将电网波动对过零检测的影响降至最低。

本发明实施例还提出了一种电磁加热系统，包括上述实施例的电磁加热系统的过零检测装置。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统，通过上述的电磁加热系统的过零检测装置，准确获取实际的电压过零点，将电网波动对过零检测的影响降至最低。

图4是根据本发明实施例的电磁加热系统的过零检测方法的流程图。如图4所示，该方法包括以下步骤：

S1：检测供电电源的电压以生成电压检测信号，并根据电压检测信号和参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号。

S2：获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差。

S3：根据上一个时间差确定当前延迟时间，并根据当前第一过零触发信号和当前延迟时间确定供电电源的电压的当前过零点。

具体地，根据本发明的一个实施例，根据以下公式确定当前延迟时间：

T1＝T/2+K

其中，T1为当前延迟时间，T为上一个时间差，K为时间补偿参数。

综上，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的过零检测方法，先对供电电源的电压进行检测以生产电压检测信号，并根据电压检测信号和参考电压提供模块提供的参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号，进而获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差，并根据上一个时间差确定当前延迟时间，以及根据当前第一过零触发信号和当前延迟时间确定供电电源的电压的当前过零点。由此，本发明实施例能够准确获取实际的电压过零点，将电网波动对过零检测的影响降至最低。

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 (9)

1.一种电磁加热系统的过零检测装置，其特征在于，包括：

过零检测模块，所述过零检测模块与供电电源相连，所述过零检测模块用于对所述供电电源的电压进行检测以生成电压检测信号，并根据所述电压检测信号和参考电压提供模块提供的参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号；

控制模块，所述控制模块与所述过零检测模块相连，所述控制模块用于获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差，并根据所述上一个时间差确定当前延迟时间，以及根据所述当前第一过零触发信号和所述当前延迟时间确定所述供电电源的电压的当前过零点，

其中，所述过零检测模块包括：

电压检测单元，所述电压检测单元用于对所述供电电源的电压进行检测；

比较单元，所述比较单元用于根据所述供电电源的电压和所述参考电压提供模块提供的参考电压生成第一过零触发信号和第二过零触发信号，

所述电压检测单元包括：

整流子单元，所述整流子单元的输入端与所述供电电源相连，所述整流子单元用于对所述供电电源提供的交流电进行整流；

分压子单元，所述分压子单元与所述整流子单元的输出端相连，所述分压子单元用于对整流后的交流电进行分压。

2.根据权利要求1所述的电磁加热系统的过零检测装置，所述控制模块根据以下公式确定所述当前延迟时间：

T1＝T/2+K

其中，T1为所述当前延迟时间，T为所述上一个时间差，K为时间补偿参数。

3.根据权利要求1或2所述的电磁加热系统的过零检测装置，其特征在于，所述参考电压提供模块包括：

串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与预设电源相连，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻之间具有第一节点，所述第一节点与所述过零检测模块相连。

4.根据权利要求1所述的电磁加热系统的过零检测装置，其特征在于，所述整流子单元包括：

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述供电电源的第一端相连；

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述供电电源的第二端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阴极相连并具有第二节点，所述第二节点与所述分压子单元相连。

5.根据权利要求1所述的电磁加热系统的过零检测装置，其特征在于，所述分压子单元包括：

串联的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述整流子单元的输出端相连，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻之间具有第三节点；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第三节点相连，所述第五电阻的另一端与所述比较单元相连；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第三节点相连，所述第一电容的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的电磁加热系统的过零检测装置，其特征在于，所述比较单元包括：

比较器，所述比较器的正输入端与所述电压检测单元相连，所述比较器的负输入端与所述参考电压提供模块相连，所述比较器的输出端与所述控制模块相连；

第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述比较器的正输入端相连，所述第三二极管的阴极与预设电源相连；

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述比较器的输出端相连，所述第六电阻的另一端与所述预设电源相连。

7.一种电磁加热系统，其特征在于，包括根据权利要求1-6中任一项所述的电磁加热系统的过零检测装置。

8.一种电磁加热系统的过零检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测供电电源的电压以生产电压检测信号，并根据所述电压检测信号和参考电压先后生成第一过零触发信号和第二过零触发信号；

获取上一个第一过零触发信号和上一个第二过零触发信号之间的上一个时间差；

根据所述上一个时间差确定当前延迟时间，并根据所述当前第一过零触发信号和所述当前延迟时间确定所述供电电源的电压的当前过零点。

9.根据权利要求8所述的电磁加热系统的过零检测方法，其特征在于，根据以下公式确定所述当前延迟时间：

T1＝T/2+K

其中，T1为所述当前延迟时间，T为所述上一个时间差，K为时间补偿参数。

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