CN108270343B - 一种自动调整单管igbt工作状态的方法及系统 - Google Patents

一种自动调整单管igbt工作状态的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动调整单管IGBT工作状态的方法及系统，涉及IGBT工作状态调整领域。目的在于解决单管电磁加热过程中IGBT损耗大的问题。所述方法包括：采集市电电压；根据不同的市电电压生成对应的延时时间t；检测IGBT集电极电压和市电整流滤波电压，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时开启IGBT开通使能；延时t时间后控制IGBT开通。能够解决不同工作电压对IGBT工作状态的影响，使IGBT工作在低损耗状态下。

Description

一种自动调整单管IGBT工作状态的方法及系统
技术领域
本发明涉及IGBT工作状态调整领域。
背景技术
在单管电磁加热方案中，MCU通过检测线圈盘两端电压的变化来控制IGBT开通，在不同的工作电压下IGBT在开通时C极电压可能会出现两种情况，一种情况是IGBT C极电压未下降到最低点，导致IGBT开通期间导通电流增大，IGBT损耗增大；另一种情况是IGBT C极电压已经下降到0，IGBT开通信号滞后，导致负向电流流过IGBT中二极管，导致二极管损耗增大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自动调整单管IGBT工作状态的方法及系统，目的在于解决单管电磁加热过程中IGBT损耗大的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种自动调整单管IGBT工作状态的方法，所述方法包括：
采集市电电压；
根据不同的市电电压生成对应的延时时间t；
检测IGBT集电极电压和市电整流滤波电压，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时开启IGBT开通使能；
延时t时间后控制IGBT开通。
本发明的有益效果是：本发明通过采集市电电压，通过市电电压生成延时时间，开启IGBT开通使能，并在延时t时间后控制IGBT开通，能够解决不同工作电压对IGBT工作状态的影响，使IGBT工作在低损耗状态下。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述延时时间t的生成过程为：
设定基准电压及所述基准电压所对应的基准延时时间；
计算当前采集的市电电压的AD转换值与基准电压的AD转换值的差值；
将所述差值乘以预先设定的比例系数后的结果与设定的基准延时时间进行差值计算，获得延时时间t。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过上述计算过程能够精确获知不同市电电压下所对应的延时时间，保证后续顺利控制IGBT开通。
进一步，IGBT集电极电压与市电电压的比较过程由比较器实现，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时，比较器输出高电平上升沿，控制MCU触发外部中断，MCU产生IGBT开通使能。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过比较器对IGBT集电极电压与市电电压进行比较，从而输出高电平上升沿，通过该上升沿触发MCU产生开通使能，从而为后续IGBT的开通做出准备。
进一步，控制IGBT开通由MCU实现，所述MCU产生IGBT开通使能，延时t时间后，输出PWM控制IGBT开通。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过PWM控制IGBT开通，控制更为精准，同时延时t时间能够降低IGBT的损耗。
进一步，在采集市电电压时将交流市电整流为直流电。
采用上述进一步方案的有益效果是：将交流市电整流为直流电，再通过直流电对交流市电电压进行计算，计算结果更加精确。
为了解决上述技术问题，本发明还提出了一种自动调整单管IGBT工作状态的系统，所述系统包括：
电压采样模块，用于采集市电电压；
同步采样模块，用于检测IGBT集电极电压和市电整流滤波电压，判断IGBT集电极电压是否小于整流滤波电压，如果是，则启动MCU控制模块，如果否，则循环启动同步采用模块；
MCU控制模块，用于根据不同的市电电压生成对应的延时时间t，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时开启IGBT开通使能，并在延时t时间后控制IGBT开通。
本发明的有益效果是：本发明通过采集市电电压，通过市电电压生成延时时间，开启IGBT开通使能，并在延时t时间后控制IGBT开通，能够解决不同工作电压对IGBT工作状态的影响，使IGBT工作在低损耗状态下。
进一步，所述MCU控制模块包括：
基准设定模块，用于设定基准电压及所述基准电压所对应的基准延时时间；
差值计算模块，用于计算当前采集的市电电压的AD转换值与基准电压的AD转换值的差值；
时间计算模块，用于将所述差值乘以预先设定的比例系数后的结果与设定的基准延时时间进行差值计算，获得延时时间t。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过上述计算过程能够精确获知不同市电电压下所对应的延时时间，保证后续顺利控制IGBT开通。
进一步，所述同步采样模块包括比较器，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时，比较器输出高电平上升沿，控制MCU控制模块触发外部中断，MCU控制模块产生IGBT开通使能。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过比较器对IGBT集电极电压与市电电压进行比较，从而输出高电平上升沿，通过该上升沿触发MCU产生开通使能，从而为后续IGBT的开通做出准备。
进一步，所述MCU控制模块产生IGBT开通使能，延时t时间后，输出PWM控制IGBT开通。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过PWM控制IGBT开通，控制更为精准，同时延时t时间能够降低IGBT的损耗。
进一步，所述系统还包括整流滤波模块，所述整流滤波模块用于将交流市电整流为直流电。
采用上述进一步方案的有益效果是：将交流市电整流为直流电，再通过直流电对交流市电电压进行计算，计算结果更加精确。
附图说明
图1为本发明实施例所述的自动调整单管IGBT工作状态的方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的生成延时时间的流程图；
图3为本发明实施例所述的自动调整单管IGBT工作状态的系统的原理示意图；
图4为本发明实施例所述的自动调整单管IGBT工作状态的系统的电路图。
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，本实施例提出一种自动调整单管IGBT工作状态的方法，所述方法包括：
S1、将交流市电整流为直流电；
S2、采集所述直流电并根据所述直流电获得交流市电电压；
S3、根据不同的市电电压生成对应的延时时间t；
S4、检测IGBT集电极电压和市电整流滤波电压，通过比较器比较IGBT集电极电压与市电电压，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时，比较器输出高电平上升沿，控制MCU触发外部中断，MCU产生IGBT开通使能；
S5、MCU产生IGBT开通使能，延时t时间后，输出PWM控制IGBT开通；
S6、控制IGBT开通后，将整流后的直流电逆变为高频交流电，交流电通过电感对外部锅具进行加热。
本实施例通过采集市电电压，通过市电电压生成延时时间，开启IGBT开通使能，并在延时t时间后控制IGBT开通，能够解决不同工作电压对IGBT工作状态的影响，使IGBT工作在低损耗状态下。
其中，如图2所示，所述延时时间t的生成过程包括：
S31、设定基准电压及所述基准电压所对应的基准延时时间；
S32、计算当前采集的市电电压的AD转换值与基准电压的AD转换值的差值；
S33、将所述差值乘以预先设定的比例系数后的结果与设定的基准延时时间进行差值计算，获得延时时间t。
例如：以220V为基准,设定基准延时t0，220V电压AD采样值为9DH；240V电压AD采样值为A4H，240V电压下延时时间t＝t0-(A4-9D)/K，其中，(1/20<K<1/4)。
实施例2
如图3所示，本实施例提出一种自动调整单管IGBT工作状态的系统，所述系统包括整流滤波模块、电压采样模块、同步采样模块、MCU控制模块和谐振控制模块，所述整流滤波模块的第一输出端与电压采样模块的输入端连接，电压采样模块的输出端与MCU的第一输入端连接，MCU的输出端与谐振控制模块的第一输入端连接，谐振控制模块的第二输入端与整流滤波模块的第二输出端连接，谐振控制模块的输出端与同步采样模块的输入端连接，同步采样模块的输出端与MCU的第二输入端连接。
电压采样模块，用于采集市电电压；
同步采样模块，用于检测IGBT集电极电压和市电整流滤波电压，判断IGBT集电极电压是否小于整流滤波电压，如果是，则启动MCU控制模块，如果否，则循环启动同步采用模块；
MCU控制模块，用于根据不同的市电电压生成对应的延时时间t，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时开启IGBT开通使能，并在延时t时间后控制IGBT开通；
整流滤波模块，用于将交流市电整流为直流电；
谐振控制模块，用于将整流后的直流电逆变为高频交流电，交流电通过电感对外部锅具进行加热。
其中,所述MCU控制模块包括：
基准设定模块，用于设定基准电压及所述基准电压所对应的基准延时时间；
差值计算模块，用于计算当前采集的市电电压的AD转换值与基准电压的AD转换值的差值；
时间计算模块，用于将所述差值乘以预先设定的比例系数后的结果与设定的基准延时时间进行差值计算，获得延时时间t。
例如：以220V为基准,设定基准延时t0，220V电压AD采样值为9DH；240V电压AD采样值为A4H，240V电压下延时时间t＝t0-(A4-9D)/K，其中，(1/20<K<1/4)。
具体的，如图4所示为本实施例所述系统的电路图结构，其中整流滤波芯片BD、电感L1和电容C1构成整流滤波模块，二极管D1至D2、电容C4、电阻R5至R7构成电压采样模块，电感L2、电容C2和C3构成谐振控制模块，电阻R1至R4和比较器UA构成同步采样模块，其具体的连接关系为：
整流滤波芯片BD的二号管脚与二极管D1的阳极连接，整流滤波芯片BD的三号管脚与二极管D2的阳极连接，二极管D1的阴极与二极管D2的阴极和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电容C4的一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端连接，电容C4的另一端与电容R6的另一端连接并接地，电阻R7的一端与MCU的第一输入端连接；
整流滤波芯片BD的一号管脚与电容C1的一端和电感L1的一端连接，整流滤波芯片BD的四号管脚与电容C1的另一端、电容C2的一端和IGBT的发射极连接并接地，电容C2的另一端与电感L1的另一端、电容C3的一端、电感L2的一端和电阻R3的一端连接，电容C3的另一端与IGBT的集电极、电感L2的另一端和电阻R1的一端连接，IGBT的门极与MCU的输出端连接；
电阻R3的另一端与电阻R4的一端和比较器UA的正相输入端连接，比较器UA的正相输入端输入的电压为Va，电阻R4的另一端接地；
电阻R1的另一端与电阻R2的一端和比较器UA的反相输入端连接，比较器UA的反相输入端输入的电压为Vb，电阻R2的另一端接地；
比较器UA的输出端与MCU的第二输入端连接。
上述电路的具体工作原理为：MCU通过电压采样模块采集市电电压，根据不同的市电设定不同的延时时间t，同步采样模块采集获得的Va为电阻R3与电阻R4的分压，也就是交流市电在经过整流滤波之后的电压，而Vb为电阻R1与R2的分压，也就是IGBT集电极电压，当Vb＜Va时，比较器UA产生高电平上升沿，MCU触发外部中断，MCU产生IGBT开通使能，MCU在延时t时间后控制PWM开通IGBT，开通宽度由MCU自行控制。
同步采样模块中的比较器可以独立在MCU外部，也可以集成在MCU内部中，同时，比较器的正负相输入的电压可以互换，互换后MCU检测到比较器输出的低电平下降沿输出PWM控制IGBT开通。
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 (8)

1.一种自动调整单管IGBT工作状态的方法，其特征在于，所述方法包括：
采集市电电压；
根据不同的市电电压生成对应的延时时间t；
检测IGBT集电极电压和市电整流滤波电压，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时开启IGBT开通使能；
延时t时间后控制IGBT开通；
所述延时时间t的生成过程为：
设定基准电压及所述基准电压所对应的基准延时时间；
计算当前采集的市电电压的AD转换值与基准电压的AD转换值的差值；
将所述差值乘以预先设定的比例系数后的结果与设定的基准延时时间进行差值计算，获得延时时间t。
2.根据权利要求1所述的一种自动调整单管IGBT工作状态的方法，其特征在于，IGBT集电极电压与市电电压的比较过程由比较器实现，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时，比较器输出高电平上升沿，控制MCU触发外部中断，MCU产生IGBT开通使能。
3.根据权利要求2所述的一种自动调整单管IGBT工作状态的方法，其特征在于，控制IGBT开通由MCU实现，所述MCU产生IGBT开通使能，延时t时间后，输出PWM控制IGBT开通。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种自动调整单管IGBT工作状态的方法，其特征在于，在采集市电电压时将交流市电整流为直流电。
5.一种自动调整单管IGBT工作状态的系统，其特征在于，所述系统包括：
电压采样模块，用于采集市电电压；
同步采样模块，用于检测IGBT集电极电压和市电整流滤波电压，判断IGBT集电极电压是否小于整流滤波电压，如果是，则启动MCU控制模块，如果否，则循环启动同步采用模块；
MCU控制模块，用于根据不同的市电电压生成对应的延时时间t，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时开启IGBT开通使能，并在延时t时间后控制IGBT开通；
所述MCU控制模块包括：
基准设定模块，用于设定基准电压及所述基准电压所对应的基准延时时间；
差值计算模块，用于计算当前采集的市电电压的AD转换值与基准电压的AD转换值的差值；
时间计算模块，用于将所述差值乘以预先设定的比例系数后的结果与设定的基准延时时间进行差值计算，获得延时时间t。
6.根据权利要求5所述的一种自动调整单管IGBT工作状态的系统，其特征在于，所述同步采样模块包括比较器，当IGBT集电极电压小于整流滤波电压时，比较器输出高电平上升沿，控制MCU控制模块触发外部中断，MCU控制模块产生IGBT开通使能。
7.根据权利要求6所述的一种自动调整单管IGBT工作状态的系统，其特征在于，所述MCU控制模块产生IGBT开通使能，延时t时间后，输出PWM控制IGBT开通。
8.根据权利要求5至7任一项所述的一种自动调整单管IGBT工作状态的系统，其特征在于，所述系统还包括整流滤波模块，所述整流滤波模块用于将交流市电整流为直流电。
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