CN108419320A - 电磁加热设备、电磁加热系统及其加热控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热设备、电磁加热系统及其加热控制方法和装置，所述方法包括以下步骤：获取所述电磁加热系统的目标加热功率；判断所述目标加热功率是否小于预设功率；如果所述目标加热功率小于所述预设功率，则在每个控制周期，控制所述电磁加热系统依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在所述放电阶段提供多个第一脉冲信号至谐振电路的功率开关管，并在所述加热阶段提供多个第二脉冲信号至所述功率开关管，所述第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压，所述第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压，且所述第一驱动电压小于所述第二驱动电压。由此，通过预放电方式，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而实现毫秒极占空比的低功率加热。

Description

电磁加热设备、电磁加热系统及其加热控制方法和装置

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统的加热控制方法、一种电磁加热系统的加热控制装置、一种电磁加热系统以及一种电磁加热设备。

背景技术

相关技术中，单IGBT的电磁谐振电路通常采用并联谐振方式，并在实现大功率运行的前提下设置谐振参数，如图1所示，当以高功率进行加热时，因谐振参数匹配，IGBT导通时的超前电压非常小，IGBT的脉冲电流也非常小。然而，如图2所示，在采用低功率加热时，IGBT的超前电压非常高，导致IGBT的脉冲电流非常大，特别容易超出IGBT的使用限值，损坏IGBT。

为了实现低功率，相关技术通常采用如图3所示的占空比方式进行间断加热，例如通过加热5s停止5s的方式，实现5/10的低功率，但是，相关技术存在的问题是，如果间断加热周期较长，会影响烹饪功能，例如在煮粥的时容易溢出，降低用户的烹饪体验，如果间断加热周期较短，会导致IGBT硬开通，进而导致IGBT的脉冲电流非常大，而且噪音严重。

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，本发明的第一个目的在于提出一种电磁加热系统的加热控制方法，能够抑制功率开关管的脉冲电流，可实现毫秒级占空比的低功率加热。

本发明的第二个目的在于提出一种电磁加热系统的加热控制装置。本发明的第三个目的在于提出一种电磁加热系统。本发明的第四个目的在于提出一种电磁加热设备。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电磁加热系统的加热控制方法，包括以下步骤：获取所述电磁加热系统的目标加热功率；判断所述目标加热功率是否小于预设功率；如果所述目标加热功率小于所述预设功率，则在每个控制周期，控制所述电磁加热系统依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在所述放电阶段提供多个第一脉冲信号至所述谐振电路的功率开关管以使流过所述功率开关管的电流小于预设电流值，并在所述加热阶段提供多个第二脉冲信号至所述功率开关管，所述第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压，所述第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压，且第一驱动电压小于第二驱动电压。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的加热控制方法，当目标加热功率小于预设功率时，在每个控制周期，控制电磁加热系统的谐振电路依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在放电阶段提供多个第一脉冲信号至谐振电路的功率开关管以使流过所述功率开关管的电流小于预设电流值，并在加热阶段提供多个第二脉冲信号至功率开关管，第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压，第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压，且第一驱动电压小于第二驱动电压。由此，通过预放电方式，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而实现毫秒极占空比的低功率加热，提高用户体验。

另外，根据本发明上述实施例的电磁加热系统的加热控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，在所述停止阶段持续输出第三驱动电压至所述功率开关管，以驱动所述功率开关管关断。

根据本发明的一个实施例，所述多个第一脉冲信号的脉冲宽度逐渐增加，且相邻两个第一脉冲信号的脉冲宽度的差值小于等于预设宽度阈值。其中，所述预设宽度阈值的取值范围可为1.5us-2.5us，第一个第一脉冲信号的脉冲宽度可大于等于0.1us且小于等于10us。

根据本发明的一个实施例，通过交流电源为所述电磁加热系统供电，所述方法还包括：获取所述交流电源的电压过零点；根据所述电压过零点控制所述电磁加热系统进入所述放电阶段。

根据本发明的一个实施例，所述的电磁加热系统的加热控制方法还包括：在进入所述放电阶段预设时间后或者在所述电压过零点控制所述电磁加热系统进入所述加热阶段，以使所述放电阶段处于以所述电压过零点为中心构造的过零电压区间内。其中，所述电压过零区间可为[-5ms，5ms]。

根据本发明的一个实施例，所述预设电流值为85A。

根据本发明的一个实施例，所述第一驱动电压大于等于5V且小于等于14.5V，所述第二驱动电压大于等于15V。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电磁加热系统的加热控制装置，包括：谐振电路，所述谐振电路包括功率开关管；驱动电路，所述驱动电路与所述功率开关管的控制端相连，所述驱动电路用于输出第一驱动电压至所述功率开关管以驱动所述功率开关管工作在放大状态，或者输出第二驱动电压至所述功率开关管以驱动所述功率开关管工作在饱和状态，或者输出第三驱动电压至所述功率开关管以驱动所述功率开关管关断；控制单元，所述控制单元与所述驱动电路相连，所述控制单元用于获取所述电磁加热系统的目标加热功率，并判断所述目标加热功率是否小于预设功率，以及在所述目标加热功率小于所述预设功率时，在每个控制周期控制所述电磁加热系统依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在所述放电阶段控制所述驱动电路提供多个第一脉冲信号至所述功率开关管以使流过所述功率开关管的电流小于预设电流值，并在所述加热阶段控制所述驱动电路提供多个第二脉冲信号至所述功率开关管，所述第一脉冲信号的幅值为所述第一驱动电压，所述第二脉冲信号的幅值为所述第二驱动电压，且所述第一驱动电压小于所述第二驱动电压。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的加热控制装置，当目标加热功率小于预设功率时，在每个控制周期，控制单元控制电磁加热系统的谐振电路依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在放电阶段提供多个第一脉冲信号至谐振电路的功率开关管以使流过所述功率开关管的电流小于预设电流值，并在加热阶段提供多个第二脉冲信号至功率开关管，第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压，第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压，且第一驱动电压小于第二驱动电压。由此，通过预放电方式，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而实现毫秒极占空比的低功率加热，提高用户体验。

根据本发明的一个实施例，所述控制单元还用于在所述停止阶段持续输出第三驱动电压至所述功率开关管，以驱动所述功率开关管关断。

根据本发明的一个实施例，所述多个第一脉冲信号的脉冲宽度逐渐增加，且相邻两个第一脉冲信号的脉冲宽度的差值小于等于预设宽度阈值。其中，所述预设宽度阈值的取值范围为1.5us-2.5us，第一个第一脉冲信号的脉冲宽度大于等于0.1us且小于等于10us。

根据本发明的一个实施例，通过交流电源为所述电磁加热系统供电，所述装置还包括：过零检测单元，所述过零检测单元与所述控制单元相连，所述过零检测单元用于获取所述交流电源的电压过零点，所述控制单元用于根据所述电压过零点控制所述电磁加热系统进入所述放电阶段。

根据本发明的一个实施例，所述控制单元还用于在进入所述放电阶段预设时间后或者在所述电压过零点控制所述电磁加热系统进入所述加热阶段，以使所述放电阶段处于以所述电压过零点为中心构造的过零电压区间内。其中，所述电压过零区间为[-5ms，5ms]。

根据本发明的一个实施例，所述预设电流值为85A。

根据本发明的一个实施例，所述第一驱动电压大于等于5V且小于等于14.5V，所述第二驱动电压大于等于15V。

为达到上述目的，本发明第三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控制装置。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统，通过预放电方式，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而实现毫秒极占空比的低功率加热，提高用户体验。

为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种电磁加热设备，包括所述的电磁加热系统。

根据本发明实施例提出的电磁加热设备，通过预放电方式，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而实现毫秒极占空比的低功率加热，提高用户体验。

根据本发明的一个实施例，所述电磁加热设备可为电磁炉、电磁灶、电磁电饭煲或电磁压力锅。

附图说明

图1是相关技术中电磁加热系统以高功率进行加热时IGBT的驱动波形示意图；

图2是相关技术中电磁加热系统以低功率进行加热时IGBT的驱动波形示意图；

图3是相关技术中电磁加热系统以占空比方式进行加热时的占空比波形图；

图4是根据本发明实施例的电磁加热系统的加热控制方法的流程图；

图5是根据本发明一个具体实施例的IGBT管的驱动电压与电流之间的关系曲线示意图；

图6是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的加热控制方法的原理示意图；

图7是图6中放电阶段D1、加热阶段D2和停止阶段D3的驱动波形展开图；

图8是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的加热控制方法中第一脉冲信号和第二脉冲信号的控制原理图；

图9是根据本发明实施例的电磁加热系统的加热控制装置的方框示意图；

图10是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的加热控制装置的方框示意图；

图11是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的电路原理图；以及

图12是根据本发明实施例的电磁加热系统的方框示意图。

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。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电磁加热系统的加热控制方法、电磁加热系统的加热控制装置、电磁加热系统和电磁加热设备。

图4是根据本发明实施例的电磁加热系统的加热控制方法的流程图。如图4所示，该加热控制方法包括以下步骤：

S1：获取电磁加热系统的目标加热功率W1。

其中，目标加热功率W1是电磁加热系统在不同烹饪参数下所需达到的加热功率。例如，用户想要煮小米粥时，可在电磁加热系统的控制面板上选择煮粥模式，电磁加热系统进入煮粥模式，在煮粥模式下电磁加热系统可以800W的加热功率进行低功率加热，此时对应的目标加热功率为800W。

S2：判断目标加热功率W1是否小于预设功率W2。

其中，预设功率W2可为根据实际情况标定的一个功率值，当目标加热功率W1小于预设功率W2时，判断电磁加热系统为低功率加热，而目标加热功率W1大于预设功率W2时，判断电磁加热系统为高功率加热。

根据本发明的一个具体实施例，预设功率W2可为1400W，从而降低频繁启动带来的噪音。

S3：如果目标加热功率W1小于预设功率W2，则在每个控制周期，控制电磁加热系统依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在放电阶段提供多个第一脉冲信号至谐振电路的功率开关管，并在加热阶段提供多个第二脉冲信号至功率开关管以使流过功率开关管的电流小于预设电流值，第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压，第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压，且第一驱动电压小于第二驱动电压。

进一步地，根据本发明的一个实施例，在停止阶段持续输出第三驱动电压至功率开关管，以驱动功率开关管关断。其中，第三驱动电压可为0V。

根据本发明的一个实施例，预设电流值可为85A。

需要说明的是，在采用第一驱动电压驱动功率开关管例如IGBT管时，可使功率开关管工作在放大状态；在采用第二驱动电压驱动功率开关管例如IGBT管时，可使功率开关管工作在饱和导通状态。其中，在功率开关管工作在放大状态时，从图5所示的IGBT管的驱动电压与电流之间的关系可知，通过调整提供至IGBT管的驱动电压可限制IGBT管的电流，由此，采样第一驱动电压驱动IGBT管，可将IGBT管的电流限制在85A以下，从而有效抑制脉冲电流。

根据本发明的一个具体实施例，第一驱动电压V1可大于等于5V且小于等于14.5V，第二驱动电压V2大于等于15V。更具体地，功率开关管可为IGBT，第一驱动电压V1可优选为9V，当提供至IGBT的第一驱动电压为9V时，IGBT的C极电流可恒定为22A左右，并且IGBT工作在放大状态，从而很好的抑制了脉冲电流。第二驱动电压V2可优选为15V，在第二驱动电压V2的驱动下，IGBT工作在饱和状态。第三驱动电压V3可为0V，在第三驱动电压V3的驱动下，IGBT关断。

具体来说，当目标加热功率W1小于预设功率W2时，如图6-7所示，每个控制周期包括放电阶段D1、加热阶段D2和停止阶段D3，即在每个控制周期内，控制谐振电路(如图11中并联的C2和L2)依次进入放电阶段D1、加热阶段D2和停止阶段D3。更具体地，可先进入放电阶段D1，控制电磁加热系统的驱动电路输出多个第一脉冲信号至功率开关管的控制端，以使功率开关管工作在放大状态，从而可将前一个控制周期中停止阶段期间滤波电容(即图11中的C1)存储的电能释放，使得进入加热阶段D2时功率开关管的集电极电压基本为0V，降低功率开关管的脉冲电流。在放电阶段D1完成后再进入加热阶段D2，在加热阶段D2，控制驱动电路输出多个第二脉冲信号至功率开关管的控制端，以使功率开关管工作在饱和导通状态，此时电磁加热系统可进行正常的谐振加热。并且，在加热阶段D2完成后进入停止阶段D3，在停止阶段D3，控制驱动电路输出第三驱动电压即0V，不输出脉冲信号，功率开关管关断，此时电磁加热系统停止加热。

并且，可采用占空比方式控制电磁加热系统将进行低功率加热，即在每个控制周期，可控制电磁加热系统先加热t1时间再停止加热t2时间，占空比即为t1/(t1+t2)。具体地，如图6所示，在本发明的一个实施例中，可将控制周期缩短至毫秒极，例如以交流市电的半波周期为单位设置占空比，从而采用毫秒极占空比方式控制电磁加热系统将进行低功率加热，此时占空比可指加热阶段所占的半波数量与整个控制周期所占的半波数之比，例如，控制周期为4个半波时，如果加热1个半波，停止加热3个半波，则占空比为1/4，即每个控制周期中加热阶段D2的持续时间大约为一个半波周期；又如，控制周期为4个半波时，如果加热2个半波，停止加热2个半波，则占空比为2/4，即每个控制周期中加热阶段D2的持续时间大约为两个半波周期；再如，控制周期为4个半波时，如果加热3个半波，停止加热1个半波，则占空比为3/4，即每个控制周期中加热阶段D2的持续时间大约为三个半波周期。

由此，通过预放电方式即采用放电阶段释放滤波电容存储的电能，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而可将控制周期缩短至毫秒极，使得加热效果基本等同于连续低功率。

根据本发明的一个实施例，通过交流电源例如交流市电为电磁加热系统供电，方法还包括：获取交流电源的电压过零点；根据电压过零点控制电磁加热系统进入放电阶段。

需要说明的是，可在电压过零点附近进入放电阶段，即可在电压过零点之前、电压过零点或电压过零点之后进入放电阶段。

进一步地，电磁加热系统的加热控制方法还包括：在进入放电阶段预设时间后或者在电压过零点控制电磁加热系统进入加热阶段，以使放电阶段处于以电压过零点为中心构造的过零电压区间内。

也就是说，可以时间为基准判断放电阶段是否完成，即如果放电阶段的持续时间达到预设时间，则控制谐振电路退出放电阶段，进入加热阶段。或者，也可以电压过零点判断放电阶段是否完成，即如果检测到电压过零点，则控制谐振电路退出放电阶段，进入加热阶段。

其中，电压过零区间为[-5ms，5ms]。也就是说，放电阶段可处于电压过零点前后5ms内。

另外，在本发明的一个实施例中，电磁加热系统的加热控制方法还包括：还可根据电压过零点控制电磁加热系统进入停止阶段。

具体地，结合图6的实施例，假设根据目标加热功率选择2/4占空比的低功率加热，那么整个控制周期为4个半波，加热周期接近2个半波。电磁加热系统的加热控制方法如下：

可在第一个过零点A1之前进入放电阶段D1，例如可以先估算出第一个过零点A1，然后根据估算出的第一个过零点A1和放电阶段D1需持续的预设时间tf获取放电阶段D1的开始时刻，在开始时刻控制电磁加热系统进入放电阶段D1，即控制驱动电路输出幅值为第一驱动电压V1的第一脉冲信号至功率开关管，以使功率开关管工作在放大状态。

在控制驱动电路输出第一脉冲信号的过程中，实时检测电压过零点，并在检测到电压过零点即第一个过零点A1时，控制电磁加热系统进入加热阶段D2，即控制驱动电路输出幅值为第二驱动电压V2的第二脉冲信号至功率开关管的控制端，以使功率开关管工作在饱和导通状态，此时电磁加热系统可进行正常的谐振加热。

加热阶段D2的持续时间接近两个半波周期，在控制驱动电路输出第二脉冲信号的过程中，继续实时检测电压过零点，并在检测到第三个过零点A3时，控制电磁加热系统进入停止阶段D3，即控制驱动电路持续输出第三驱动电压即0V至功率开关管的控制端，以驱动功率开关管关断，电磁加热系统停止加热。

停止阶段D3的持续时间接近两个半波周期，在停止阶段D3，可以先估算出第五个过零点A5，然后根据估算出的第五个过零点A5和放电阶段D1需持续的预设时间获取下一个控制周期中放电阶段D1的开始时刻。

如此重复，可实现毫秒级占空比的低功率加热，使得加热效果基本等同于连续低功率。

根据本发明的一个实施例，如图7所示，多个第一脉冲信号的脉冲宽度可逐渐增加，且相邻两个第一脉冲信号的脉冲宽度的差值小于等于预设宽度阈值。

应当理解的是，脉冲宽度可指高电平的持续时间，多个第一脉冲信号的脉冲宽度逐渐增加是指多个第一脉冲信号的脉冲宽度的整体趋势是递增的，递增方式可为多种，包括但不限于，按照相同的预设增量依次增加，或者按照不同的预设增量依次增加，或者在增加过程中可使得连续的多个脉冲宽度保持不变。

具体来说，如图7所示，假设在放电阶段D1，驱动电路输出M个第一脉冲信号至功率开关管，以释放在前一个停止阶段D3滤波电容存储的电能，其中，M个脉冲信号的脉冲宽度可以分别为Y1、Y2、…、Ym-2、Ym-1、Ym，当脉冲宽度逐渐增加时，M个脉冲信号的脉冲宽度之间可满足以下关系：Ym≥Ym-1≥Ym-2，…，≥Y2≥Y1。更具体地，每两个相邻的第一脉冲信号的脉冲宽度差值可相等，即按照相同的预设增量依次增加；或者存在两个相邻第一脉冲信号的脉冲宽度的差值为零，即可使得连续的多个脉冲宽度保持不变。

另外，根据本发明的一个实施例，多个第一脉冲信号的脉冲宽度也可相同或逐渐减小。也就是说，当脉冲宽度相同时，M个脉冲信号的脉冲宽度之间可满足以下关系：Ym＝Ym-1＝Ym-2，…，＝Y2＝Y1，或者，当脉冲宽度逐渐减小时，M个脉冲信号的脉冲宽度之间可满足以下关系：Ym≤Ym-1≤Ym-2，…，≤Y2≤Y1。

其中，根据本发明的一个实施例，预设宽度阈值的取值范围可为1.5us-2.5us，优选为2us。第一个第一脉冲信号的脉冲宽度即Y1可大于等于0.1us且小于等于10us。

需要说明的是，任一个第一脉冲信号的脉冲宽度小于每个第二脉冲信号的脉冲宽度。换言之，放电阶段提供的多个第一脉冲信号的脉冲宽度均小于加热阶段提供的多个第二脉冲信号的脉冲宽度中的最小脉冲宽度。具体地，假设多个第二脉冲信号的脉冲宽度均为Yn，那么，Ym、Ym-1、Ym-2、…、Y2、Y1均小于Yn。

另外，根据本发明的一个实施例，目标加热功率W1大于或等于预设功率W2时，可采用单一的第二驱动电压驱动功率开关管，此时电磁加热系统可进行连续高功率加热。

还需说明的是，如图8和11所示，电磁加热系统的驱动电路可包括驱动模块和变压模块，驱动模块用于输出驱动脉冲信号至功率开关管以驱动功率开关管导通或关断，变压模块用于调整驱动脉冲信号的驱动电压。电磁加热系统的控制单元具有第一控制输出端和第二控制输出端，第一控制输出端与驱动模块相连，第二控制输出端与变压模块相连，控制单元在通过第一控制输出端输出第一控制信号例如PPG信号并通过第二控制输出端输出第二控制信号例如高电平信号时，变压模块进行变压以将驱动脉冲信号的驱动电压调整为第一驱动电压V1，驱动电路可提供幅值为第一驱动电压V1的第一脉冲信号至功率开关管；控制单元在通过第一控制输出端输出第一控制信号例如PPG信号并通过第二控制输出端输出第三控制信号例如低电平信号时，变压模块不进行变压，驱动脉冲信号的驱动电压保持为第二驱动电压V2，驱动电路可提供幅值为第二驱动电压V2的第二脉冲信号至功率开关管。

综上所述，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的加热控制方法，首先获取电磁加热系统的目标加热功率，接着判断目标加热功率是否小于预设功率，如果目标加热功率小于预设功率，则在每个控制周期，控制电磁加热系统的谐振电路依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在放电阶段提供多个第一脉冲信号至谐振电路的功率开关管以使流过所述功率开关管的电流小于预设电流值，并在加热阶段提供多个第二脉冲信号至功率开关管，第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压，第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压，且第一驱动电压小于第二驱动电压。由此，通过预放电方式，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而实现毫秒极占空比的低功率加热，提高用户体验。

图9是根据本发明实施例的电磁加热系统的加热控制装置的方框示意图。如图9所示，电磁加热系统的加热控制装置，包括：驱动电路10、谐振电路20和控制单元30。

其中，谐振电路20包括功率开关管驱动40，如图11所示，率开关管驱动40可为IGBT管，谐振电路20还包括谐振电容C2和加热线圈L2，谐振电容C2和加热线圈L2可并联连接，并联的谐振电容C2和加热线圈L2的一端与滤波电感L1相连，还与滤波电容C1的一端相连，滤波电容C1的另一端接地，并联的谐振电容C2和加热线圈L2的另一端与IGBT管的C极相连，IGBT管的E极接地。

驱动电路10与功率开关管40的控制端例如IGBT的G极相连，驱动电路10用于输出第一驱动电压至功率开关管40以驱动功率开关管40工作在放大状态，或者输出第二驱动电压至功率开关管40以驱动功率开关管40工作在饱和状态，或者输出第三驱动电压至功率开关管40以驱动功率开关管40关断。

控制单元30与驱动电路10相连，控制单元30用于获取电磁加热系统的目标加热功率，并判断目标加热功率是否小于预设功率，以及在目标加热功率小于预设功率时，在每个控制周期控制电磁加热系统依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在放电阶段控制驱动电路10提供多个第一脉冲信号至功率开关管40以使流过功率开关管40的电流小于预设电流值，并在加热阶段控制驱动电路10提供多个第二脉冲信号至功率开关管40，第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压，第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压，且第一驱动电压小于第二驱动电压。

进一步地，根据本发明的一个实施例，控制单元30还用于在停止阶段持续输出第三驱动电压至功率开关管40，以驱动功率开关管40关断。

其中，目标加热功率W1是电磁加热系统在不同烹饪参数下所需达到的加热功率。例如，用户想要煮小米粥时，可在电磁加热系统的控制面板上选择煮粥模式，电磁加热系统进入煮粥模式，在煮粥模式下电磁加热系统可以800W的加热功率进行低功率加热，此时对应的目标加热功率为800W。

其中，预设功率W2可为根据实际情况标定的一个功率值，当目标加热功率W1小于预设功率W2时，判断电磁加热系统为低功率加热，而目标加热功率W1大于预设功率W2时，判断电磁加热系统为高功率加热。

根据本发明的一个具体实施例，预设功率W2可为1400W，从而降低频繁启动带来的噪音。

根据本发明的一个实施例，预设电流值可为85A。

需要说明的是，在采用第一驱动电压驱动功率开关管40例如IGBT管时，可使功率开关管40工作在放大状态；在采用第二驱动电压驱动功率开关管例如IGBT管时，可使功率开关管40工作在饱和导通状态。其中，在功率开关管40工作在放大状态时，从图5所示的IGBT管的驱动电压与电流之间的关系可知，控制单元30通过调整提供至IGBT管的驱动电压可限制IGBT管的电流，例如，当提供至IGBT管的驱动电压为9V时，IGBT管的C极电流可恒定在22A左右，由此，采样第一驱动电压驱动IGBT管，可将IGBT管的电流限制在85A以下，从而有效抑制脉冲电流。

根据本发明的一个具体实施例，第一驱动电压V1可大于等于5V且小于等于14.5V，第二驱动电压V2大于等于15V。更具体地，功率开关管40可为IGBT，第一驱动电压V1可优选为9V，当提供至IGBT的第一驱动电压为9V时，IGBT的C极电流可恒定为22A左右，并且IGBT工作在放大状态，从而很好的抑制了脉冲电流。第二驱动电压V2可优选为15V，在第二驱动电压V2的驱动下，IGBT工作在饱和状态。第三驱动电压V3可为0V，在第三驱动电压V3的驱动下，IGBT关断。

具体来说，当目标加热功率W1小于预设功率W2时，如图6-7所示，每个控制周期包括放电阶段D1、加热阶段D2和停止阶段D3，即在每个控制周期内，控制单元30控制谐振电路(如图11中并联的C2和L2)依次进入放电阶段D1、加热阶段D2和停止阶段D3。更具体地，可先进入放电阶段D1，控制单元30控制驱动电路10输出多个第一脉冲信号至功率开关管40的控制端，以使功率开关管40工作在放大状态，从而可将前一个控制周期中停止阶段期间滤波电容(即图11中的C1)存储的电能释放，使得进入加热阶段D2时功率开关40管的集电极电压基本为0V，降低功率开关管40的脉冲电流。在放电阶段D1完成后再进入加热阶段D2，在加热阶段D2，控制单元30控制驱动电路10输出多个第二脉冲信号至功率开关管40的控制端，以使功率开关管40工作在饱和导通状态，此时电磁加热系统可进行正常的谐振加热。并且，在加热阶段D2完成后进入停止阶段D3，在停止阶段D3，控制单元30控制驱动电路10输出第三驱动电压即0V，不输出脉冲信号，功率开关管40关断，此时电磁加热系统停止加热。

并且，可采用占空比方式控制电磁加热系统将进行低功率加热，即在每个控制周期(t1+t2)可控制电磁加热系统先加热t1时间再停止加热t2时间，占空比即为t1/(t1+t2)。具体地，如图6所示，在本发明的一个实施例中，可将控制周期缩短至毫秒极，例如以交流市电的半波周期为单位设置占空比，从而采用毫秒极占空比方式控制电磁加热系统将进行低功率加热，此时占空比可指加热阶段所占的半波数量与整个控制周期所占的半波数之比，例如，控制周期为4个半波时，如果加热1个半波，停止加热3个半波，则占空比为1/4；又如，控制周期为4个半波时，如果加热2个半波，停止加热2个半波，则占空比为2/4；再如，控制周期为4个半波时，如果加热3个半波，停止加热1个半波，则占空比为3/4。

由此，通过预放电方式即采用放电阶段释放滤波电容存储的电能，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而可将控制周期缩短至毫秒极，使得加热效果基本等同于连续低功率。

根据本发明的一个实施例，可通过交流电源为电磁加热系统供电，如图10所示，装置还包括：过零检测单元50，过零检测单元50与控制单元30相连，过零检测单元50用于获取交流电源的电压过零点，控制单元30用于根据电压过零点控制电磁加热系统进入放电阶段。

需要说明的是，控制单元30可控制谐振电路20在电压过零点附近进入放电阶段，即可在电压过零点之前、电压过零点或电压过零点之后进入放电阶段。

根据本发明的一个实施例，控制单元30还用于在进入放电阶段预设时间后或者在电压过零点控制电磁加热系统进入加热阶段，以使放电阶段处于以电压过零点为中心构造的过零电压区间内

也就是说，可以时间为基准判断放电阶段是否完成，即如果放电阶段的持续时间达到预设时间，控制单元30则控制谐振电路退出放电阶段，进入加热阶段。或者，也可以电压过零点判断放电阶段是否完成，即如果检测到电压过零点，控制单元30则控制谐振电路退出放电阶段，进入加热阶段。

其中，电压过零区间为[-5ms，5ms]。也就是说，放电阶段可处于电压过零点前后5ms内。

另外，在本发明的一个实施例中，控制单元30还可根据电压过零点控制电磁加热系统进入停止阶段。

具体地，结合图6的实施例，假设根据目标加热功率选择2/4占空比的低功率加热，那么整个控制周期为4个半波，加热周期接近2个半波。控制单元30可以如下方式进行加热控制：

控制单元30可在第一个过零点A1之前控制电磁加热系统进入放电阶段D1，例如可以先估算出第一个过零点A1，然后根据估算出的第一个过零点A1和放电阶段D1需持续的预设时间获取放电阶段D1的开始时刻，在开始时刻控制单元30控制电磁加热系统进入放电阶段D1，即控制驱动电路10输出幅值为第一驱动电压V1的第一脉冲信号至功率开关管，以使功率开关管40工作在放大状态。

控制单元30在控制驱动电路10输出第一脉冲信号的过程中，通过过零检测单元50实时检测电压过零点，并在检测到电压过零点即第一个过零点A1时，控制电磁加热系统进入加热阶段D2，即控制单元30控制驱动电路10输出幅值为第二驱动电压V2的第二脉冲信号至功率开关管40的控制端，以使功率开关管40工作在饱和导通状态，此时电磁加热系统可进行正常的谐振加热。

加热阶段D2的持续时间接近两个半波周期，控制单元30在控制驱动电路10输出第二脉冲信号的过程中，继续，通过过零检测单元50实时检测电压过零点，并在检测到第三个过零点A3时，控制电磁加热系统进入停止阶段D3，即控制单元30控制驱动电路10持续输出第三驱动电压即0V至功率开关管40的控制端，以驱动功率开关管40关断，电磁加热系统停止加热。

停止阶段D3的持续时间接近两个半波周期，在停止阶段D3，控制单元30可以先估算出第五个过零点A5，然后根据估算出的第五个过零点A5和放电阶段D1需持续的预设时间获取下一个控制周期中放电阶段D1的开始时刻。

如此重复，可实现毫秒级占空比的低功率加热，使得加热效果基本等同于连续低功率。

根据本发明的一个实施例，如图7所示，多个第一脉冲信号的脉冲宽度逐渐增加，且相邻两个第一脉冲信号的脉冲宽度的差值小于等于预设宽度阈值。

应当理解的是，脉冲宽度可指高电平的持续时间，多个第一脉冲信号的脉冲宽度逐渐增加是指多个第一脉冲信号的脉冲宽度的整体趋势是递增的，递增方式可为多种，包括但不限于，按照相同的预设增量依次增加，或者按照不同的预设增量依次增加，或者在增加过程中可使得连续的多个脉冲宽度保持不变。

具体来说，如图7所示，假设在放电阶段D1，驱动电路输出M个第一脉冲信号至功率开关管，以释放在前一个停止阶段D3滤波电容存储的电能，其中，M个脉冲信号的脉冲宽度可以分别为Y1、Y2、…、Ym-2、Ym-1、Ym，当脉冲宽度逐渐增加时，M个脉冲信号的脉冲宽度之间可满足以下关系：Ym≥Ym-1≥Ym-2，…，≥Y2≥Y1。更具体地，每两个相邻的第一脉冲信号的脉冲宽度差值可相等，即按照相同的预设增量依次增加；或者存在两个相邻第一脉冲信号的脉冲宽度的差值为零，即可使得连续的多个脉冲宽度保持不变。

另外，根据本发明的一个实施例，多个第一脉冲信号的脉冲宽度也可相同或逐渐减小。也就是说，当脉冲宽度相同时，M个脉冲信号的脉冲宽度之间可满足以下关系：Ym＝Ym-1＝Ym-2，…，＝Y2＝Y1，或者，当脉冲宽度逐渐减小时，M个脉冲信号的脉冲宽度之间可满足以下关系：满足Ym≤Ym-1≤Ym-2，…，≤Y2≤Y1。

其中，根据本发明的一个实施例，其中，预设宽度阈值的取值范围可为1.5us-2.5us，优选为2us，第一个第一脉冲信号的脉冲宽度即Y1可大于等于0.1us且小于等于10us。

需要说明的是，任一个第一脉冲信号的脉冲宽度小于每个第二脉冲信号的脉冲宽度。换言之，放电阶段提供的多个第一脉冲信号的脉冲宽度均小于加热阶段提供的多个第二脉冲信号的脉冲宽度中的最小脉冲宽度。具体地，假设多个第二脉冲信号的脉冲宽度均为Yn，那么，Ym、Ym-1、Ym-2、…、Y2、Y1均小于Yn。

另外，根据本发明的一个实施例，目标加热功率W1大于或等于预设功率W2时，控制单元30可采用单一的第二驱动电压驱动功率开关管40，此时电磁加热系统可进行连续高功率加热。

还需说明的是，如图8和11所示，电磁加热系统的驱动电路10可包括驱动模块11和变压模块12，驱动模块11用于输出驱动脉冲信号至功率开关管30以驱动功率开关管30导通或关断，变压模块12用于调整驱动脉冲信号的驱动电压。电磁加热系统的控制单元30具有第一控制输出端PPG和第二控制输出端EN，第一控制输出端PPG与驱动模块11相连，第二控制输出端EN与变压模块12相连，控制单元30在通过第一控制输出端PPG输出第一控制信号例如PPG信号并通过第二控制输出端EN输出第二控制信号例如高电平信号时，变压模块12进行变压以将驱动脉冲信号的驱动电压调整为第一驱动电压V1，驱动电路10可提供幅值为第一驱动电压V1的第一脉冲信号至功率开关管40；控制单元30在通过第一控制输出端PPG输出第一控制信号例如PPG信号并通过第二控制输出端EN输出第三控制信号例如低电平信号时，变压模块12不进行变压，驱动脉冲信号的驱动电压保持为第二驱动电压V2，驱动电路10可提供幅值为第二驱动电压V2的第二脉冲信号至功率开关管40。

综上所述，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的加热控制装置，当目标加热功率小于预设功率时，在每个控制周期，控制单元控制电磁加热系统的谐振电路依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在放电阶段提供多个第一脉冲信号至谐振电路的功率开关管以使流过功率开关管的电流小于预设电流值，并在加热阶段提供多个第二脉冲信号至功率开关管，第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压，第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压，且第一驱动电压小于第二驱动电压。由此，通过预放电方式，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而实现毫秒极占空比的低功率加热，提高用户体验。

另外，本发明实施例还提出了一种电磁加热系统。

图12是根据本发明实施例的电磁加热系统的方框示意图。如图12所示，电磁加热系统60包括：上述实施例的电磁加热系统的加热控制装置70。

根据本发明的一个实施例，电磁加热系统60适用于电磁炉、电磁灶、电磁电饭煲或电磁压力锅等。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统，通过预放电方式，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而实现毫秒极占空比的低功率加热，提高用户体验。

最后，本发明实施例还提出了一种电磁加热设备，包括上述实施例的电磁加热系统。

根据本发明的一个实施例，电磁加热设备可为电磁炉、电磁灶、电磁电饭煲或电磁压力锅等。

根据本发明实施例提出的电磁加热设备，通过预放电方式，能够抑制功率开关管的脉冲电流，进而实现毫秒极占空比的低功率加热，提高用户体验。

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 (23)

1.一种电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述电磁加热系统的目标加热功率；

判断所述目标加热功率是否小于预设功率；

如果所述目标加热功率小于所述预设功率，则在每个控制周期，控制所述电磁加热系统依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在所述放电阶段提供多个第一脉冲信号至所述电磁加热系统的谐振电路的功率开关管以使流过所述功率开关管的电流小于预设电流值，并在所述加热阶段提供多个第二脉冲信号至所述功率开关管，所述第一脉冲信号的幅值为第一驱动电压，所述第二脉冲信号的幅值为第二驱动电压，且所述第一驱动电压小于所述第二驱动电压。

2.根据权利要求1所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，其中，在所述停止阶段持续输出第三驱动电压至所述功率开关管，以驱动所述功率开关管关断。

3.根据权利要求1所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，所述多个第一脉冲信号的脉冲宽度逐渐增加，且相邻两个第一脉冲信号的脉冲宽度的差值小于等于预设宽度阈值。

4.根据权利要求3所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，其中，所述预设宽度阈值的取值范围为1.5us-2.5us。

5.根据权利要求3所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，其中，第一个第一脉冲信号的脉冲宽度大于等于0.1us且小于等于10us。

6.根据权利要求3所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，通过交流电源为所述电磁加热系统供电，所述方法还包括：

获取所述交流电源的电压过零点；

根据所述电压过零点控制所述电磁加热系统进入所述放电阶段。

7.根据权利要求6所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，还包括：在进入所述放电阶段预设时间后或者在所述电压过零点控制所述电磁加热系统进入所述加热阶段，以使所述放电阶段处于以所述电压过零点为中心构造的过零电压区间内。

8.根据权利要求7所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，其中，所述电压过零区间为[-5ms，5ms]。

9.根据权利要求1所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，所述预设电流值为85A。

10.根据权利要求1或9所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，所述第一驱动电压大于等于5V且小于等于14.5V，所述第二驱动电压大于等于15V。

11.一种电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，包括：

谐振电路，所述谐振电路包括功率开关管；

驱动电路，所述驱动电路与所述功率开关管的控制端相连，所述驱动电路用于输出第一驱动电压至所述功率开关管以驱动所述功率开关管工作在放大状态，或者输出第二驱动电压至所述功率开关管以驱动所述功率开关管工作在饱和状态，或者输出第三驱动电压至所述功率开关管以驱动所述功率开关管关断；

控制单元，所述控制单元与所述驱动电路相连，所述控制单元用于获取所述电磁加热系统的目标加热功率，并判断所述目标加热功率是否小于预设功率，以及在所述目标加热功率小于所述预设功率时，在每个控制周期控制所述电磁加热系统依次进入放电阶段、加热阶段和停止阶段，其中，在所述放电阶段控制所述驱动电路提供多个第一脉冲信号至所述功率开关管以使流过所述功率开关管的电流小于预设电流值，并在所述加热阶段控制所述驱动电路提供多个第二脉冲信号至所述功率开关管，所述第一脉冲信号的幅值为所述第一驱动电压，所述第二脉冲信号的幅值为所述第二驱动电压，且所述第一驱动电压小于所述第二驱动电压。

12.根据权利要求11所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于在所述停止阶段持续输出第三驱动电压至所述功率开关管，以驱动所述功率开关管关断。

13.根据权利要求11所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述多个第一脉冲信号的脉冲宽度逐渐增加，且相邻两个第一脉冲信号的脉冲宽度的差值小于等于预设宽度阈值。

14.根据权利要求13所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，其中，所述预设宽度阈值的取值范围为1.5us-2.5us。

15.根据权利要求13所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，其中，第一个第一脉冲信号的脉冲宽度大于等于0.1us且小于等于10us。

16.根据权利要求13所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，通过交流电源为所述电磁加热系统供电，所述装置还包括：

过零检测单元，所述过零检测单元与所述控制单元相连，所述过零检测单元用于获取所述交流电源的电压过零点，所述控制单元用于根据所述电压过零点控制所述电磁加热系统进入所述放电阶段。

17.根据权利要求16所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于在进入所述放电阶段预设时间后或者在所述电压过零点控制所述电磁加热系统进入所述加热阶段，以使所述放电阶段处于以所述电压过零点为中心构造的过零电压区间内。

18.根据权利要求17所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，其中，所述电压过零区间为[-5ms，5ms]。

19.根据权利要求11所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述预设电流值为85A。

20.根据权利要求11或19所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述第一驱动电压大于等于5V且小于等于14.5V，所述第二驱动电压大于等于15V。

21.一种电磁加热系统，其特征在于，包括根据权利要求11-20中任一项所述的电磁加热系统的加热控制装置。

22.一种电磁加热设备，其特征在于，包括根据权利要求21所述的电磁加热系统。

23.根据权利要求22所述的电磁加热设备，其特征在于，所述电磁加热设备为电磁炉、电磁灶、电磁电饭煲或电磁压力锅。