CN108575001B - 电磁加热系统及其功率控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热系统及其功率控制方法和装置，所述方法，包括以下步骤：检测所述电磁加热系统中功率开关管的工作电流；获取目标电流I和电流补偿值ΔI，其中，ΔI>0；根据所述工作电流以及所述目标电流I与所述电流补偿值ΔI之和调整输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比，以控制所述电磁加热系统的加热功率。由此，本发明实施例提前对目标电流进行正补偿，降低电流采样误差带来的影响，提高功率控制的准确度。

Description

电磁加热系统及其功率控制方法和装置

技术领域

本发明涉及生活电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统的功率控制方法、一种电磁加热系统的功率控制装置以及一种电磁加热系统。

背景技术

相关技术中，电磁加热系统通常采用的功率控制方法是，给一个目标电流，然后控制功率管的开通占空比逐渐自增，以使采样的实际电流达到目标电流。。但是，相关技术存在的问题是，当电流采样不精准时，采样信号的误差经芯片内置放大器放大，导致采样的实际电流存在误差ΔI，进而导致最终的功率会有误差ΔI*Vin，难以实现准确的功率控制。

因此，相关技术需要进行改进。

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功率控制方法，可实现更加准确的功率控制。

本发明的另一个目的在于提出一种电磁加热系统的功率控制装置。本发明的又一个目的在于提出一种电磁加热系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种电磁加热系统的功率控制方法，包括以下步骤：检测所述电磁加热系统中功率开关管的工作电流；获取目标电流I和电流补偿值ΔI，其中，ΔI>0；根据所述工作电流以及所述目标电流I与所述电流补偿值ΔI之和调整输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比，以控制所述电磁加热系统的加热功率。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的功率控制方法，先检测电磁加热系统中功率开关管的工作电流，然后根据工作电流以及目标电流I与电流补偿值ΔI之和调整输出至功率开关管的PPG信号的占空比，以控制电磁加热系统的加热功率。由此，本发明实施例提前对目标电流进行正补偿，降低电流采样误差带来的影响，提高功率控制的准确度。

根据本发明的一个实施例，根据所述工作电流以及所述目标电流I与所述电流补偿值ΔI之和调整输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比，包括：判断所述工作电流是否小于所述目标电流I与所述电流补偿值ΔI之和；如果是，则增加输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比。

根据本发明的一个实施例，在控制输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比增加后，还包括：获取占空比上限阈值；判断增加后的PPG信号的占空比是否大于所述占空比上限阈值；如果是，则将输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比保持为所述占空比上限阈值。

根据本发明的一个实施例，通过康铜丝检测所述电磁加热系统中功率开关管的工作电流。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种电磁加热系统的功率控制装置，包括：获取电流检测模块，用于检测所述电磁加热系统中功率开关管的工作电流；模块，用于获取目标电流I和电流补偿值ΔI，其中，ΔI>0；控制模块，用于输出PPG信号至所述功率开关管的，并根据所述工作电流以及所述目标电流I与所述电流补偿值ΔI之和调整所述PPG信号的占空比，以控制所述电磁加热系统的加热功率。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的功率控制装置，先通过电流检测模块检测电磁加热系统中功率开关管的工作电流，然后控制模块根据工作电流以及目标电流I与电流补偿值ΔI之和调整输出至功率开关管的PPG信号的占空比，以控制电磁加热系统的加热功率。由此，本发明实施例提前对目标电流进行正补偿，降低电流采样误差带来的影响，提高功率控制的准确度。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块用于，判断所述工作电流是否小于所述目标电流I与所述电流补偿值ΔI之和，如果是，则增加输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块还用于，获取占空比上限阈值，并判断增加后的PPG信号的占空比是否大于所述占空比上限阈值，如果是，则将输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比保持为所述占空比上限阈值。

根据本发明的一个实施例，所述电流检测模块包括康铜丝。

为达到上述目的，本发明又一方面实施例提出的一种电磁加热系统，包括所述的电磁加热系统的功率控制装置。

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功率控制装置，可提前对目标电流进行正补偿，降低电流采样误差带来的影响，提高功率控制的准确度。

根据本发明的一个实施例，所述电磁加热系统为电磁炉、电磁电饭煲或电磁压力锅。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统的功率控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的功率控制方法的流程图；以及

图3是根据本发明实施例的电磁加热系统的功率控制装置的方框示意图。

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。

首先对相关技术中功率控制方法进行简单的介绍。

相关的功率控制方法如下：设定一个目标电流，然后控制功率开关管的开通占空比逐渐自增，以使采样的实际电流达到目标电流。但是，由于实际电流采样存在误差ΔI，所以导致最终的功率会有误差ΔI*Vin。

例如，正常情况下，P＝U*I，其中，U为电源输入电压的实际采样值，采样精准误差小。而给定目标电流I后，可能会出现以下两种情况：

一是，采样的实际电流偏小，导致实际流过功率管的电流达到目标电流I时依然加大功率管占空比，进而导致实际流过功率管的电流偏大，为I1＝I+ΔI1，功率偏大，为P1＝U*I1＝U*I+U*ΔI1，即功率高出U*ΔI1；

一是，采样的实际电流偏大，导致实际流过功率管的电流未达到目标电流I时就提前停止增加功率管占空比，进而导致实际流过功率管的电流偏小，为I2＝I-ΔI2，功率偏小，为P2＝U*I2＝U*I+U*ΔI2，即功率偏低U*ΔI2。

基于上述问题，本发明实施例提出了一种电磁加热系统的功率控制方法、一种电磁加热系统的功率控制装置以及一种电磁加热系统。

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统的功率控制方法的流程图。如图1所示，该电磁加热系统的功率控制方法包括以下步骤：

S1：检测电磁加热系统中功率开关管的工作电流Ia。

其中，工作电流Ia即为电磁加热系统工作过程中通过电流检测单元检测的流过功率开关管的电流。

S2：获取目标电流I和电流补偿值ΔI，其中，ΔI>0。

其中，目标电流I与电磁加热系统的目标功率相关，即目标功率为V×I，其中，V为输入至电磁加热系统的供电电源的电压。在功率开关管的实际工作电流达到目标电流I时，电磁加热系统的实际加热功率也基本达到目标功率。

需要说明的是，电流补偿值ΔI可根据电流采样误差预先设定。

S3：根据工作电流Ia以及目标电流I与电流补偿值ΔI之和调整输出至功率开关管的PPG信号的占空比，以控制电磁加热系统的加热功率。

也就是说，本发明实施例将目标电流I改大为I+ΔI，进而通过控制功率开关管的工作电流Ia来控制电磁加热系统的加热功率，即言可先输出默认占空比的PPG信号至功率开关管，以控制功率开关管开通或关断，然后检测功率开关管的工作电流Ia，并将检测的工作电流Ia与I+ΔI进行比较，并根据比较结果对PPG信号的占空比进行调整，直至检测的工作电流Ia达到I+ΔI，最后按照检测的工作电流Ia达到I+ΔI时的占空比输出PPG信号至功率开关管，此时电磁加热系统的加热功率基本保持为目标功率。

需要说明的是，PPG信号的占空比可指开通占空比，即在一个控制周期周期，功率开关管的开通时间占控制周期的比值。

具体地，根据本发明的一个实施例，根据工作电流Ia以及目标电流I与电流补偿值ΔI之和调整输出至功率开关管的PPG信号的占空比，包括：判断工作电流Ia是否小于目标电流I与电流补偿值ΔI之和；如果是，则增加输出至功率开关管的PPG信号的占空比。

也就是说，判断检测的工作电流Ia是否小于I+ΔI，如果检测的工作电流Ia小于I+ΔI，则说明当前占空比的PPG信号无法使加热功率达到目标功率，需增加PPG信号的占空比例如增加ΔZ(例如初始占空比可为0)，然后输出增加后的PPG信号至功率开关管，并再次判断检测的工作电流Ia是否小于I+ΔI，如此重复，直至检测的工作电流Ia大于等于I+ΔI。在检测的工作电流Ia大于等于I+ΔI时，说明加热功率达到目标功率，可控制PPG信号的占空比保持不变。

进一步地，根据本发明的一个实施例，在控制输出至功率开关管的PPG信号的占空比增加后，还包括：获取占空比上限阈值；判断增加后的PPG信号的占空比是否大于占空比上限阈值；如果是，则将输出至功率开关管的PPG信号的占空比保持为占空比上限阈值PPG-MAX。

其中，占空比上限阈值PPG-MAX可为预先设定的占空比最大可能值，以进行占空比限制。

也就是说，在将PPG信号的占空比增加ΔZ之后，还判断增加后PPG信号的占空比是否大于占空比上限阈值PPG-MAX，如果占空比大于占空比上限阈值PPG-MAX，则说明当前占空比已经达到最大可能值，即使检测的工作电流Ia未达到I+ΔI，也不能增加当前占空比，此时控制PPG信号的占空比保持为占空比上限阈值PPG-MAX。

由此，当检测的工作电流Ia偏小，例如偏小ΔI1时，最终在检测的工作电流Ia达到I+ΔI时，实际的加热功率为P＝V×(I+ΔI+ΔI1)，实际的加热功率偏大了V×(ΔI+ΔI1)，看似误差更大了，但由于设定了占空比上限阈值PPG-MAX，导致实际的加热功率达到V×I时，占空比不受电流差的控制，停止增大，加热功率由此被控制在目标功率V×I附近，实现了改善功率偏高的问题。

当检测的工作电流Ia偏大，例如偏小ΔI2时，最终在检测的工作电流Ia达到I+ΔI时，实际的加热功率为P＝V×(I+ΔI-ΔI2)，功率偏差为V×(ΔI-ΔI2)，功率误差变小，通过调整ΔI'的值，能使加热功率也被控制在目标功率V×I附近。

如上所述，本发明实施例把目标电流I改为I+ΔI(ΔI>0，为正补偿)，同时，通过设定占空比上限阈值PPG-MAX，使得检测的工作电流Ia接近但达不到目标电流I，从而，在检测的工作电流Ia偏大时，通过提前正补偿目标电流I，消除电流采样偏大带来的误差，使加热功率能够达到目标功率V×I，改善功率偏低的问题；在检测的工作电流Ia偏小时，通过占空比上限阈值PPG-MAX的限制，确保加热功率在范围内，改善功率偏高的问题。

具体来说，如图2所示，本发明实施例的功率控制方法具体可包括以下步骤：

S101：给定目标电流I和电流补偿值ΔI之和，并设定占空比上限阈值PPG-MAX。

S102：增加输出至功率开关管的PPG信号的占空比。

其中，初始占空比可为零，第一次输出PPG信号时可将在零占空比的基础上增加例如ΔZ。

S103：判断增加后PPG信号的占空比是否大于占空比上限阈值PPG-MAX。

如果是，则结束；如果否，则执行步骤S104。

S104：检测功率开关管的工作电流Ia。

S105：判断Ia是否大于或等于(ΔI+I)。

如果是，则结束；如果否，则返回步骤S102。

根据本发明的一个实施例，可通过康铜丝检测电磁加热系统中功率开关管的工作电流。具体地，康铜丝可连接在功率开关管的发射极与地之间，通过康铜丝两端的电压变化可判断功率开关管的实际工作电流。

需要说明的是，使用康铜丝进行电流采样可有效降低成本，但康铜丝受温度、焊接工艺影响大，在接入板间的阻抗一致性不好，导致电流采样不精准，造成功率一致性差。通过本发明实施例的功率控制方法，可采用低成本康铜丝进行电流采样的同时，降低电流采样误差带来的影响，确保功率控制的准确度。

综上，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的功率控制方法，先检测电磁加热系统中功率开关管的工作电流，然后根据工作电流以及目标电流I与电流补偿值ΔI之和调整输出至功率开关管的PPG信号的占空比，以控制电磁加热系统的加热功率。由此，本发明实施例提前对目标电流进行正补偿，降低电流采样误差带来的影响，提高功率控制的准确度。

图3是根据本发明实施例的电磁加热系统的功率控制装置的方框示意图。如图3所示，该电磁加热系统的功率控制装置包括：电流检测模块10、获取模块20和控制模块30。

电流检测模块10用于检测电磁加热系统中功率开关管的工作电流，其中，工作电流Ia即为电磁加热系统工作过程中通过电流检测模块10检测的流过功率开关管的电流。

获取模块20用于获取目标电流I和电流补偿值ΔI，其中，ΔI>0。其中，目标电流I与电磁加热系统的目标功率相关，即目标功率为V×I，其中，V为输入至电磁加热系统的供电电源的电压。在功率开关管的实际工作电流达到目标电流I时，电磁加热系统的实际加热功率也基本达到目标功率。需要说明的是，电流补偿值ΔI可根据电流采样误差预先设定。

控制模块30与电流检测模块10和获取模块20分别相连，控制模块30用于输出PPG信号至功率开关管的，并根据工作电流以及目标电流I与电流补偿值ΔI之和调整PPG信号的占空比，以控制电磁加热系统的加热功率。

也就是说，控制模块30将目标电流I改大为I+ΔI，进而通过控制功率开关管的工作电流Ia来控制电磁加热系统的加热功率，即言控制模块30可先输出默认占空比的PPG信号至功率开关管，以控制功率开关管开通或关断，然后通过电流检测模块10检测功率开关管的工作电流Ia，控制模块30将检测的工作电流Ia与I+ΔI进行比较，并根据比较结果对PPG信号的占空比进行调整，直至检测的工作电流Ia达到I+ΔI，最后控制模块30按照检测的工作电流Ia达到I+ΔI时的占空比输出PPG信号至功率开关管，此时电磁加热系统的加热功率基本保持为目标功率。

需要说明的是，PPG信号的占空比可指开通占空比，即在一个控制周期周期，功率开关管的开通时间占控制周期的比值。

具体地，根据本发明的一个实施例，控制模块30用于判断工作电流Ia是否小于目标电流I与电流补偿值ΔI之和，如果是，则增加输出至功率开关管的PPG信号的占空比。

也就是说，控制模块30判断检测的工作电流Ia是否小于I+ΔI，如果检测的工作电流Ia小于I+ΔI，则说明当前占空比的PPG信号无法使加热功率达到目标功率，需增加PPG信号的占空比例如增加ΔZ(例如初始占空比可为0)，然后控制模块30输出增加后的PPG信号至功率开关管，并再次判断检测的工作电流Ia是否小于I+ΔI，如此重复，直至检测的工作电流Ia大于等于I+ΔI。在检测的工作电流Ia大于等于I+ΔI时，说明加热功率达到目标功率，控制模块30可控制PPG信号的占空比保持不变。

进一步地，根据本发明的一个实施例，控制模块30还用于获取占空比上限阈值，并判断增加后的PPG信号的占空比是否大于占空比上限阈值，如果是，则将输出至功率开关管的PPG信号的占空比保持为占空比上限阈值。

其中，占空比上限阈值PPG-MAX可为预先设定的占空比最大可能值，以进行占空比限制。

也就是说，在将PPG信号的占空比增加ΔZ之后，控制模块30还判断增加后PPG信号的占空比是否大于占空比上限阈值PPG-MAX，如果占空比大于占空比上限阈值PPG-MAX，则说明当前占空比已经达到最大可能值，即使检测的工作电流Ia未达到I+ΔI，也不能增加当前占空比，此时控制模块30控制PPG信号的占空比保持为占空比上限阈值PPG-MAX。

由此，当检测的工作电流Ia偏小，例如偏小ΔI1时，最终在检测的工作电流Ia达到I+ΔI时，实际的加热功率为P＝V×(I+ΔI+ΔI1)，实际的加热功率偏大了V×(ΔI+ΔI1)，看似误差更大了，但由于设定了占空比上限阈值PPG-MAX，导致实际的加热功率达到V×I时，占空比不受电流差的控制，停止增大，加热功率由此被控制在目标功率V×I附近，实现了改善功率偏高的问题。

当检测的工作电流Ia偏大，例如偏小ΔI2时，最终在检测的工作电流Ia达到I+ΔI时，实际的加热功率为P＝V×(I+ΔI-ΔI2)，功率偏差为V×(ΔI-ΔI2)，功率误差变小，通过调整ΔI'的值，能使加热功率也被控制在目标功率V×I附近。

如上所述，本发明实施例把目标电流I改为I+ΔI(ΔI>0，为正补偿)，同时，通过设定占空比上限阈值PPG-MAX，使得检测的工作电流Ia接近但达不到目标电流I，从而，在检测的工作电流Ia偏大时，通过提前正补偿目标电流I，消除电流采样偏大带来的误差，使加热功率能够达到目标功率V×I，改善功率偏低的问题；在检测的工作电流Ia偏小时，通过占空比上限阈值PPG-MAX的限制，确保加热功率在范围内，改善功率偏高的问题。

根据本发明的一个实施例，电流检测模块10可包括康铜丝。具体地，康铜丝可连接在功率开关管的发射极与地之间，通过康铜丝两端的电压变化可判断功率开关管的实际工作电流。

需要说明的是，使用康铜丝进行电流采样可有效降低成本，但康铜丝受温度、焊接工艺影响大，在接入板间的阻抗一致性不好，导致电流采样不精准，造成功率一致性差。通过本发明实施例的功率控制方法，可采用低成本康铜丝进行电流采样的同时，降低电流采样误差带来的影响，确保功率控制的准确度。

综上，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的功率控制装置，先通过电流检测模块检测电磁加热系统中功率开关管的工作电流，然后控制模块根据工作电流以及目标电流I与电流补偿值ΔI之和调整输出至功率开关管的PPG信号的占空比，以控制电磁加热系统的加热功率。由此，本发明实施例提前对目标电流进行正补偿，降低电流采样误差带来的影响，提高功率控制的准确度。

最后，本发明实施例还提出的一种电磁加热系统，包括上述实施例的电磁加热系统的功率控制装置。

根据本发明的一个实施例，电磁加热系统可为电磁炉、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，通过上述的电磁加热系统的功率控制装置，可提前对目标电流进行正补偿，降低电流采样误差带来的影响，提高功率控制的准确度。

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 (6)

1.一种电磁加热系统的功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测所述电磁加热系统中功率开关管的工作电流；

获取目标电流I和电流补偿值△I，其中，△I>0；

根据所述工作电流以及所述目标电流I与所述电流补偿值△I之和调整输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比，以控制所述电磁加热系统的加热功率；包括：

判断所述工作电流是否小于所述目标电流I与所述电流补偿值△I之和；

如果是，则增加输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比，并再次执行所述判断所述工作电流是否小于所述目标电流I与所述电流补偿值△I之和，直至所述工作电流不小于所述目标电流I与所述电流补偿值△I之和；

获取占空比上限阈值；

判断增加后的PPG信号的占空比是否大于所述占空比上限阈值；

如果是，则将输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比保持为所述占空比上限阈值；

其中，△I由电流采样误差预设值获取。

2.如权利要求1中所述的电磁加热系统的功率控制方法，其特征在于，通过康铜丝检测所述电磁加热系统中功率开关管的工作电流。

3.一种电磁加热系统的功率控制装置，其特征在于，包括：

电流检测模块，用于检测所述电磁加热系统中功率开关管的工作电流；

获取模块，用于获取目标电流I和电流补偿值△I，其中，△I>0；

控制模块，用于输出PPG信号至所述功率开关管的，并根据所述工作电流以及所述目标电流I与所述电流补偿值△I之和调整所述PPG信号的占空比，所述控制模块用于，判断所述工作电流是否小于所述目标电流I与所述电流补偿值△I之和，如果是，则增加输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比，并再次执行所述判断所述工作电流是否小于所述目标电流I与所述电流补偿值△I之和，直至所述工作电流不小于所述目标电流I与所述电流补偿值△I之和，以控制所述电磁加热系统的加热功率，所述控制模块还用于，获取占空比上限阈值，并判断增加后的PPG信号的占空比是否大于所述占空比上限阈值，如果是，则将输出至所述功率开关管的PPG信号的占空比保持为所述占空比上限阈值；

其中，△I根据电流采样误差预设值获取。

4.如权利要求3中所述的电磁加热系统的功率控制装置，其特征在于，所述电流检测模块包括康铜丝。

5.一种电磁加热系统，其特征在于，包括根据权利要求3-4中任一项所述的电磁加热系统的功率控制装置。

6.如权利要求5所述的电磁加热系统，其特征在于，所述电磁加热系统为电磁炉、电磁电饭煲或电磁压力锅。

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