CN108668393A - 电磁加热系统及其加热控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热系统及其加热控制装置和方法，所述装置包括：谐振加热模块，所述谐振加热模块包括可调谐振电路、开关管和驱动电路，其中，所述可调谐振电路的谐振参数可调；状态检测模块，所述状态检测模块用于对所述谐振加热模块的谐振电流进行检测，并根据所述谐振电流判断所述开关管的工作状态；控制模块，所述控制模块分别与所述状态检测模块和所述谐振加热模块相连，所述控制模块用于在所述开关管处于超前状态或滞后状态时对所述可调谐振电路的加热功率或谐振参数进行调整。由此，能够防止开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，保护开关管，提高开关管及整机的可靠性。

Description

电磁加热系统及其加热控制装置和方法

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加热控制装置、一种电磁加热系统以及一种电磁加热系统的加热控制方法。

背景技术

相关技术中开关管的理想工作状态为零电压开通，但是，相关技术存在的问题是，在某些异常状态下，例如盘间距远超过设定范围、恶劣不匹配锅具加热等，会造成开关管工作在较高电压超前开通或者严重滞后开通情况，进而造成开关管承受很高的开通损耗或关断损耗，影响开关管使用寿命。

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加热控制装置，能够将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，防止开关管损坏。

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加热控制方法。

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加热控制装置，包括：谐振加热模块，所述谐振加热模块包括可调谐振电路、开关管和驱动电路，其中，所述可调谐振电路的谐振参数可调；状态检测模块，所述状态检测模块用于对所述谐振加热模块的谐振电流进行检测，并根据所述谐振电流判断所述开关管的工作状态；控制模块，所述控制模块分别与所述状态检测模块和所述谐振加热模块相连，所述控制模块用于在所述开关管处于超前状态或滞后状态时对所述可调谐振电路的加热功率或谐振参数进行调整。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的加热控制装置，通过状态检测模块对谐振加热模块的谐振电流进行检测，并根据谐振电流判断开关管的工作状态，进而控制模块在开关管处于超前状态或滞后状态时对可调谐振电路的加热功率或谐振参数进行调整。由此，本发明实施例能够防止开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，保护开关管，提高开关管及整机的可靠性。

根据本发明的一个实施例，所述可调谐振电路包括第一加热线圈、第一谐振电容、电感参数调整单元和电容参数调整单元，其中，所述电感参数调整单元与所述第一加热线圈串联连接以调整所述可调谐振电路的电感谐振参数，所述电容参数调整单元与所述第一谐振电容并联连接以调整所述可调谐振电路的电容谐振参数。

根据本发明的一个实施例，所述电感参数调整单元包括：第二加热线圈，所述第二加热线圈与所述第一加热线圈串联连接；第一可控开关，所述第一可控开关与所述第二加热线圈并联连接，所述第一可控开关的控制端与所述控制模块相连。

根据本发明的一个实施例，所述电感参数调整单元还包括与所述第二加热线圈并联连接的能量消耗支路，其中，所述能量消耗支路包括依次串联的第一电阻、第一二极管和第一电容。

根据本发明的一个实施例，所述电容参数调整单元包括串联的第二谐振电容和第二可控开关，所述串联的第二谐振电容和第二可控开关与所述第一谐振电容并联，所述第二可控开关的控制端与所述控制模块相连。

根据本发明的一个实施例，所述状态检测模块包括：电流检测电路，所述电流检测电路用于检测所述谐振加热模块的谐振电流；比较电路，所述比较电路分别与所述电流检测电路和所述控制模块相连，所述比较电路用于根据所述谐振电流判断所述开关管处于滞后状态时生成第一中断信号，并在根据所述谐振电流判断所述开关管处于超前状态时生成第二中断信号。

根据本发明的一个实施例，所述电流检测电路包括：电流采样单元，所述电流采样单元设置于所述谐振加热模块中，所述电流采样单元用于采样所述谐振加热模块的谐振电流；电流处理单元，所述电流处理单元与所述电流采样单元相连，所述电流处理单元用于对采样到的所述谐振电流进行处理。

根据本发明的一个实施例，所述电流采样单元包括采样电阻，所述采样电阻的一端与所述开关管的发射极相连并接地，所述采样电阻的另一端与所述电流处理单元相连。

根据本发明的一个实施例，所述电流处理单元包括放大子单元，所述放大子单元包括：第二电阻，所述第二电阻的一端与所述电流采样单元相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连并具有第一节点；第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第三电阻的另一端和所述比较电路相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一运算放大器的负输入端相连，所述第四电阻的另一端接地。

根据本发明的一个实施例，所述电流处理单元包括隔离子单元，所述隔离子单元连接在所述放大子单元与所述电流采样单元之间，所述隔离子单元包括：第五电阻，所述第五电阻的一端与所述电流采样单元相连；第二电容，所述第二电容的一端与所述第五电阻的另一端相连并具有第二节点；第二运算放大器，所述第二运算放大器的负输入端与所述第二节点相连，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第二运算放大器的正输入端和所述第二电阻的一端相连。

根据本发明的一个实施例，所述比较电路包括：第三运算放大器，第三运算放大器的负输入端与所述电流检测电路相连，所述第三运算放大器的正输入端与提供第一参考电压的第一电压提供电路相连，所述第三运算放大器的输出端与所述控制模块相连；第四运算放大器，第四运算放大器的正输入端与所述电流检测电路相连，所述第四运算放大器的负输入端与提供第二参考电压的第二电压提供电路相连，所述第四运算放大器的输出端与所述控制模块相连，其中，所述第一参考电压大于零，所述第二参考电压小于零。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块进一步用于在所述开关管处于滞后状态时对所述可调谐振电路的加热功率进行判断，如果所述可调谐振电路的加热功率大于预设最小功率，则降低所述可调谐振电路的加热功率，如果所述可调谐振电路的加热功率小于等于所述预设最小功率，则增加所述可调谐振电路的电容谐振参数。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块进一步用于在所述开关管处于超前状态时对所述可调谐振电路的加热功率进行判断，如果所述可调谐振电路的加热功率小于预设最大功率，则提高所述可调谐振电路的加热功率，如果所述可调谐振电路的加热功率大于等于所述预设最大功率，则增加所述可调谐振电路的电感谐振参数。

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，包括所述的电磁加热系统的加热控制装置。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统，通过上述的加热控制装置，能够防止开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，有效保护开关管，提高开关管及整机的可靠性。

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的加热控制方法，包括以下步骤：检测所述电磁加热系统中谐振加热模块的谐振电流；根据所述谐振电流判断所述谐振加热模块中开关管的工作状态；在所述开关管处于超前状态或滞后状态时对所述谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统的加热控制方法，先检测电磁加热系统中谐振加热模块的谐振电流，并根据谐振电流判断谐振加热模块中开关管的工作状态，进而在开关管处于超前状态或滞后状态时对谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整。由此，本发明实施例能够防止开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，有效保护开关管，提高开关管及整机的可靠性。

根据本发明的一个实施例，所述在所述开关管处于滞后状态时对所述谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整，包括：对所述谐振加热模块的加热功率进行判断；如果所述谐振加热模块的加热功率大于预设最小功率，则降低所述谐振加热模块的加热功率；如果所述谐振加热模块的加热功率小于等于所述预设最小功率，则增加所述谐振加热模块的电容谐振参数。

根据本发明的一个实施例，所述在所述开关管处于超前状态时对所述谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整，包括：对所述谐振加热模块的加热功率进行判断；如果所述谐振加热模块的加热功率小于预设最大功率，则提高所述谐振加热模块的加热功率；如果所述谐振加热模块的加热功率大于等于所述预设最大功率，则增加所述谐振加热模块的电感谐振参数。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统的加热控制装置的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的电磁加热系统的加热控制装置的电路原理图；

图3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；以及

图4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流程图。

附图标记：

谐振加热模块10、状态检测模块20和控制模块30；

可调谐振电路101、开关管Q10和驱动电路102；

第一加热线圈L101、第一谐振电容C101、电感参数调整单元1011和电容参数调整单元1012、第二加热线圈L102和第一可控开关S101、第一电阻R1、第一二极管D1和第一电容C1、第二谐振电容C102和第二可控开关S102；

电流检测电路201和比较电路202、电流采样单元203和电流处理单元204、采样电阻R203、放大子单元2041、第二电阻R2、第三电阻R3、第一运算放大器U1和第四电阻R4、隔离子单元2042、第五电阻R5、第二电容C2和第二运算放大器U2、第三运算放大器U3和第四运算放大器U4；

供电电路40、整流器401、滤波器402、滤波电感L402和滤波电容C402。

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的电磁加热系统及其加热控制装置和方法。

图1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1所示，电磁加热系统的加热控制装置包括：谐振加热模块10、状态检测模块20和控制模块30。

其中，谐振加热模块10包括可调谐振电路101、开关管Q10和驱动电路102，驱动电路102用于驱动开关管Q10的导通或关断，可调谐振电路101的谐振参数可调；状态检测模块20用于对谐振加热模块10的谐振电流进行检测，并根据谐振电流判断开关管Q10的工作状态；控制模块30分别与状态检测模块20和谐振加热模块10相连，控制模块30用于在开关管Q10处于超前状态即严重超前状态或滞后状态即严重滞后状态时对可调谐振电路101的加热功率或谐振参数进行调整。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，控制模块30可具有信号接收端、第一输出端和第二输出端，控制模块30通过信号接收与状态检测模块20相连，并通过第一输出端与驱动电路102相连以输出PWM信号至驱动电路102，并通过第二输出端与可调谐振电路101相连以输出参数控制信号至所述可调谐振电路101。控制模块30可通过调整PWM信号的开通占空比来调整可调谐振电路101的加热功率，并可通过参数控制信号来调整可调谐振电路101的谐振参数。

其中，需要说明的是，假设PWM信号为高电平时开关管Q10开通，PWM信号为低电平时开关管Q10关断，那么，PWM信号的开通占空比可指在每个周期中高电平持续时间占总周期时间的比值。

具体来说，本发明实施例的装置通过状态检测模块20检测开关管Q10的工作状态，以区分严重超前状态和严重滞后状态，在严重超前状态下，控制模块30可按照预设步进提高加热功率以逐步降低超前程度，即通过闭环控制方法自适应调节开关管Q10的工作状态，或者在加热功率不可调是通过调整谐振参数匹配开关管Q10的工作状态；在严重滞后状态下，控制模块30可按照预设步进降低加热功率以逐步降低滞后程度，即通过闭环控制方法自适应调节开关管Q10的工作状态，或者在加热功率不可调是通过调整谐振参数匹配开关管Q10的工作状态。

由此，本发明实施例可以有效地避免开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，通过功率调节和谐振参数切换，将开关管工作状态控制在一个相对安全的范围，提高开关管以及整机的可靠性。

具体地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，可调谐振电路101包括第一加热线圈L101、第一谐振电容C101、电感参数调整单元1011和电容参数调整单元1012，其中，电感参数调整单元1011与第一加热线圈L101串联连接以调整可调谐振电路101的电感谐振参数，电容参数调整单元1012与第一谐振电容C101并联连接以调整可调谐振电路101的电容谐振参数。

更具体地，如图2所示，电感参数调整单元1011包括：第二加热线圈L102和第一可控开关S101，第二加热线圈L102与第一加热线圈L101串联连接；第一可控开关S101与第二加热线圈L102并联连接，第一可控开关S101的控制端与控制模块30即控制模块30的第二输出端中的第一端子相连。

进一步地，如图2所示，电感参数调整单元1011还包括与第二加热线圈L102并联连接的能量消耗支路，其中，能量消耗支路包括依次串联的第一电阻R1、第一二极管D1和第一电容C1。

更具体地，如图2所示，电容参数调整单元1012包括串联的第二谐振电容C102和第二可控开关S102，串联的第二谐振电容C102和第二可控开关S102与第一谐振电容C101并联，第二可控开关S102的控制端与控制模块30即控制模块30的第二输出端中的第二端子相连。

具体来说，可调谐振电路101的主体为第一加热线圈L101和第一谐振电容C101构成的主谐振回路，第一加热线圈L101和第一谐振电容C101并联连接，并联的第一加热线圈L101和第一谐振电容C101的一端与供电电路40相连，并联的第一加热线圈L101和第一谐振电容C101的另一端与开关管Q10例如IGBT的集电极相连。并且，可调谐振电路101还设置了电感参数调整单元1011和电容参数调整单元1012，以适应开关管Q10的异常开通情况。

其中，电感参数调整单元1011可由第二加热线圈L102、第一可控开关S101、第一电阻R1、第一二极管D1和第一电容C1构成，具体地，第二加热线圈L102与第一加热线圈L101串联，即第一加热线圈L101的一端与供电电路40相连，第二加热线圈L102的一端与第一加热线圈L101的另一端与相连，第二加热线圈L102的另一端与开关管Q10的集电极相连；第一电阻R1、第一二极管D1和第一电容C1串联后与第二加热线圈L102并联，第一电阻R1的一端与第二加热线圈L102的一端相连，第一二极管D1的阴极与第一电阻R1的另一端相连，第一电容C1的一端与第一二极管D1的阳极相连，第一电容C1的另一端与第二加热线圈L102的另一端相连；第一可控开关S101与第二加热线圈L102并联，第一可控开关S101的一端与第二加热线圈L102的一端相连，第一可控开关S101的另一端与第二加热线圈L102的另一端相连，第一可控开关S101的控制端与控制模块30相连。

即第一可控开关S101可在控制模块30的控制下导通或关断，用以控制第二加热线圈L102是否串联接入第一加热线圈L101和第一谐振电容C101构成的主谐振回路中。当控制模块30例如MCU控制第一可控开关S101闭合时，第二加热线圈L102被短路，不参与谐振；当控制模块30例如MCU控制第一可控开关S101关断时，第二加热线圈L102串联接入主谐振回路中，参与谐振。并且，当第一可控开关S101由关断转化为闭合时，第二加热线圈L102上的能量通过第一电阻R1、第一二极管D1和第一电容C1消耗。

其中，电容参数调整单元1012可由第二谐振电容C102和第二可控开关S102构成，具体地，第二谐振电容C102和第二可控开关S102串联后与第一谐振电容C101并联，即第一谐振电容C101的一端与供电电路40相连，第一谐振电容C101的另一端与开关管Q10的集电极相连，第二谐振电容C102的一端与第一谐振电容C101的一端相连，第二可控开关S102的一端与第二谐振电容C102的另一端相连，第二谐振电容C102的另一端与第一谐振电容C101的另一端相连，第二可控开关S102的控制端与控制模块30相连。

即第二可控开关S102可在控制模块30的控制下导通或关断，用以控制第二谐振电容C102是否串联接入第一加热线圈L101和第一谐振电容C101构成的主谐振回路中。当控制模块30例如MCU控制第二可控开关S102闭合时，第二谐振电容C102并联接入主谐振回路中，参与谐振；当控制模块30例如MCU控制第二可控开关S102关断时，第二谐振电容C102不参与谐振。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，状态检测模块20包括：电流检测电路201和比较电路202。

其中，电流检测电路201用于检测谐振加热模块10的谐振电流；比较电路202分别与电流检测电路201和控制模块30相连，比较电路202用于根据谐振电流判断开关管Q10处于滞后状态时生成第一中断信号，并在根据谐振电流判断开关管处于Q10超前状态时生成第二中断信号。

具体地，如图2所示，电流检测电路201包括：电流采样单元203和电流处理单元204。

其中，电流采样单元203设置于谐振加热模块10中，电流采样单元203用于采样谐振加热模块10的谐振电流；电流处理单元204与电流采样单元203相连，电流处理单元204用于对采样到的谐振电流进行处理例如放大处理。

更具体地，如图2所示，电流采样单元203包括采样电阻R203，采样电阻R203的一端与开关管Q10的发射极相连并接地，采样电阻R203的另一端与电流处理单元204相连，采样电阻R203的另一端还与供电电路40相连。

其中，如图2所示，供电电路40包括整流器401和滤波器402，整流器401的第一输入端与交流电源的火线L相连，整流器401的第二输入端与交流电源的零线N相连，整流器401用于对交流电源提供的交流电进行整流；滤波器402包括滤波电感L402和滤波电容C402，滤波电感L402的一端与整流器401的第一输出端相连，滤波电感L402的另一端与可调谐振单元101相连，滤波电容C402的一端与滤波电感L402的另一端相连，滤波电容C402的另一端分别与整流器401的第二输出端和开关管Q10的发射极相连。其中，采样电阻R203连接在滤波电容C402的另一端与开关管Q10的发射极之间，采样电阻R203的一端与开关管Q10的发射极相连并接地，采样电阻R203的另一端与滤波电容C402的另一端相连并与电流处理单元204相连。

由此，采样电阻R203用于将流过谐振加热模块10的谐振电流转换为电压信号。

更具体地，如图2所示，电流处理单元204包括放大子单元2041，放大子单元2041包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第一运算放大器U1和第四电阻R4。

其中，第二电阻R2的一端与电流采样单元203相连；第三电阻R3的一端与第二电阻R2的另一端相连并具有第一节点；第一运算放大器U1的正输入端与第一节点相连，第一运算放大器U1的输出端分别与第三电阻R3的另一端和比较电路202相连；第四电阻R4的一端与第一运算放大器U1的负输入端相连，第四电阻R4的另一端接地。

更具体地，如图2所示，电流处理单元204包括隔离子单元2042，隔离子单元2042连接在放大子单元2041与电流采样单元203之间，隔离子单元2042包括：第五电阻R5、第二电容C2和第二运算放大器U2。

其中，第五电阻R5的一端与电流采样单元203即采样电阻R203的另一端相连；第二电容C2的一端与第五电阻R5的另一端相连并具有第二节点；第二运算放大器U2的负输入端与第二节点相连，第二运算放大器U2的输出端分别与第二运算放大器U2的正输入端和第二电阻R2的一端相连。

具体来说，第五电阻R5、第二电容C2和第二运算放大器U2构成电压跟随电路，第五电阻R5和第二电容C2组成RC滤波器，用于对采样电阻R203转换出的电压信号进行滤波，第二运算放大器U2的输出端的电压跟随采样电阻R203的另一端的电压变化。

第二电阻R2、第三电阻R3、第一运算放大器U1和第四电阻R4构成电压放大电路，电压放大电路的输入端接电压跟随电路的输出端，电压放大电路用于对电压跟随电路输出的小电压信号进行线性放大，并将放大后的电压信号提供给比较电路202。其中，电压放大电路的放大倍数A＝(1+R3/R2)。

具体地，如图2所示，根据本发明的一个实施例，比较电路202包括：第三运算放大器U3和第四运算放大器U4。

其中，第三运算放大器U3的负输入端与电流检测电路201即第一运算放大器U1的输出端相连，第三运算放大器U3的正输入端与提供第一参考电压Vref1的第一电压提供电路相连，第三运算放大器U3的输出端与控制模块30相连；第四运算放大器U4的正输入端与电流检测电路201即第一运算放大器U1的输出端相连，第四运算放大器U4的负输入端与提供第二参考电压Vref2的第二电压提供电路相连，第四运算放大器U4的输出端与控制模块30相连，其中，第一参考电压Vref1大于零，第二参考电压Vref2小于零。

具体来说，第三运算放大器U3和第四运算放大器U4均为双极性运算放大器，第三运算放大器U3的正电源端与预设正电源相连，第三运算放大器U3的负电源端与预设负电源相连，同理第四运算放大器U4的正电源端与预设正电源相连，第四运算放大器U4的负电源端与预设负电源相连。

第一运算放大器U1的输出端即放大子单元2041的输出端同时接第三运算放大器U3的负输入端和第四运算放大器U4的正输入端。

当开关管Q10处于超前开通时，开关管Q10超前开通的程度越严重，流过采样电阻R203上的电流越大，此时采样电阻R203上的电流从采样电阻R203的一端(右端)流向另一端(左端)，采样电阻R203的一端接地，采样电阻R203的另一端的电压即为负电压，因此流过采样电阻R203上的电流越大，采样电阻R203的另一端的电压越小，在开关管Q10严重超前开通时，采样电阻R203的另一端的电压经放大子单元2041放大后将会低于第二参考电压Vref2，第四运算放大器U4的输出由高电平转化为低电平，产生第二中断信号INT2。

当开关管Q10处于滞后开通时，开关管Q10滞后开通的程度越严重，流过采样电阻R203上的电流越大，此时采样电阻R203上的电流从采样电阻R203的另一端(左端)流向一端(右端)，采样电阻R203的一端接地，采样电阻R203的另一端的电压即为正电压，因此流过采样电阻R203上的电流越大，采样电阻R203的另一端的电压越大，在开关管Q10严重滞后开通时，采样电阻R203的另一端的电压经放大子单元2041放大后将会高于第一参考电压Vref1，第三运算放大器U3的输出由高电平转化为低电平，产生第一中断信号INT1。

下面结合图2对控制模块30的控制逻辑进行详细描述。

根据本发明的一个实施例，控制模块30进一步用于在开关管Q10处于滞后状态时对可调谐振电路101的加热功率进行判断，如果可调谐振电路101的加热功率大于预设最小功率，则降低可调谐振电路101的加热功率，如果可调谐振电路101的加热功率小于等于预设最小功率，则增加可调谐振电路101的电容谐振参数。

并且，控制模块30进一步用于在开关管Q10处于超前状态时对可调谐振电路101的加热功率进行判断，如果可调谐振电路101的加热功率小于预设最大功率，则提高可调谐振电路101的加热功率，如果可调谐振电路101的加热功率大于等于预设最大功率，则增加可调谐振电路101的电感谐振参数。

具体来说，控制模块30可响应比较电路202的第一中断信号INT1和第二中断信号INT2，并自适应调节PWM信号以及控制第一可控开关S101和第二可控开关S102的闭合与关断，其中，如果接收到第一中断信号INT1，则表示开关管Q10处于严重滞后状态，如果接收到第二中断信号INT2中断，则表示开关管Q10处于严重超前状态。

控制模块30的程序控制逻辑如下：

程序开始，控制模块30控制第一可控开关S101和第二可控开关S102的状态，即控制第一可控开关S101闭合且控制第二可控开关S102关断，可调谐振电路101只有第一加热线圈L101和第一谐振电容C101参与谐振。然后，控制模块30根据选定功能设定加热功率，并对PWM信号的开通占空比赋值。控制模块30按照开通占空比输出PWM信号至驱动电路102，再经过驱动电路102处理后作用于开关管Q10，以控制开关管Q10的开通与关断。

在控制过程中，控制模块30可判断是否接收到第一中断信号INT1，如果接收到第一中断信号INT1，则表示开关管Q10处于严重滞后状态，控制模块30进入第一中断程序。如果未接收到第一中断信号INT1，则进一步判断是否接收到第二中断信号INT2，如果接收到第二中断信号INT2，则表示开关管Q10处于严重超前状态，控制模块30进入第二中断程序。

其中，在执行第一中断程序时，控制模块30先判断当前加热功率是否是可调，即当前PWM信号的开通占空比是否小于等于预设最小占空比PWM_MIN，如果大于预设最小占空比PWM_MIN，则可以进行功率调节，控制模块30通过降低当前加热功率来改善滞后状态，具体地，控制模块30可按照预设步进PWM_BJ减小PWM信号的开通占空比PWM，即PWM＝PWM-PWM_BJ(调节步进)。

如果小于等于预设最小占空比PWM_MIN，即PWM≤PWM_MIN，则说明当前PWM信号的开通占空比已经到了最小限制阈值，控制模块30需改变可调谐振电路101的谐振参数，即控制第一可控开关S101闭合且控制第二可控开关S102闭合，以使参与谐振的元件是第一加热线圈L101、第一谐振电容C101和第二谐振电容C102，由此，通过加大可调谐振电路101的谐振电容，减小开关管Q10的滞后状态，使得开关管Q10处于适合的工作状态，不需要进行特殊处理，继续执行选定的功能。

需要说明是的，正常情况下，控制模块30通过减小PWM信号的开通占空比即可减小开关管Q10的滞后严重程度或使开关管Q10不再处于滞后状态。更具体地，可设计一个闭环控制逻辑：当开关管Q10处于滞后状态时，可按照预设步进PWM_BJ减小PWM信号的开通占空比PWM，按照预设步进PWM_BJ递减后，控制模块30重新输出PWM信号，驱动电路102按照递减后的PWM信号控制开关管Q10的开通与关断，进而谐振加热模块10重新输出功率，控制模块30重新检测开关管Q10的滞后状态，直至不再接收到第一中断信号INT1，由此构成一个自适应闭环。但是，在一些异常情况下，例如加热的锅具属于严重恶劣锅，锅具特性决定了即使PWM信号的开通占空比已经处于PWM_MIN，开关管Q10也呈现出严重滞后状态，此时控制模块30通过改变可调谐振电路101的谐振参数来减小或消除开关管Q10的滞后状态。

其中，在执行第二中断程序时，控制模块30先判断当前加热功率是否是可调，即当前PWM信号的开通占空比是否大于等于预设最大占空比PWM_MAX，如果小于预设最大占空比PWM_MAX，则可以进行功率调节，控制模块30通过增加当前加热功率来改善超前状态，具体地，控制模块30可按照预设步进PWM_BJ增加PWM信号的开通占空比PWM，即PWM＝PWM+PWM_BJ(调节步进)。

如果大于等于预设最大占空比PWM_MAX，则说明当前PWM信号的开通占空比已经到了最大限制阈值，控制模块30需改变可调谐振电路101的谐振参数，即控制第一可控开关S101关断且控制第二可控开关S102关断，以使参与谐振的元件是第一加热线圈L101、第一谐振电容C101和第二加热线圈L102，由此，通过加大可调谐振电路101的谐振电感，增加谐振能量，减小开关管Q10的超前后状态，使得开关管Q10处于适合的工作状态，不需要进行特殊处理，继续执行选定的功能。

需要说明是的，正常情况下，控制模块30通过增大PWM信号的开通占空比即可减小开关管Q10的超前严重程度或使开关管Q10不再处于超前状态。更具体地，可设计一个闭环控制逻辑：当开关管Q10处于超前状态时，可按照预设步进PWM_BJ增大PWM信号的开通占空比，按照预设步进PWM_BJ递增后，控制模块30重新输出PWM信号，驱动电路102按照递增后的PWM信号控制开关管Q10的开通与关断，进而谐振加热模块10重新输出功率，控制模块30重新检测开关管Q10的超前状态，直至不再接收到第二中断信号INT2，由此构成一个自适应闭环。但是，在一些异常情况下，例如存在谐振耦合电感很大或者盘间距很小，即使PWM信号的开通占空比已经处于PWM_MAX，开关管Q10也呈现出严重超前状态，此时控制模块30通过改变可调谐振电路101的谐振参数来减小或消除开关管Q10的超前状态。

由此，本发明实施例能够防止开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，有效保护开关管。

综上，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的加热控制装置，通过状态检测模块对谐振加热模块的谐振电流进行检测，并根据谐振电流判断开关管的工作状态，进而控制模块在开关管处于超前状态或滞后状态时对可调谐振电路的加热功率或谐振参数进行调整。由此，本发明实施例能够防止开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，保护开关管，提高开关管及整机的可靠性。

另外，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加热控制装置。

根据本发明实施例提出的电磁加热系统，通过上述的加热控制装置，能够防止开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，有效保护开关管，提高开关管及整机的可靠性。

本发明实施例又提出了一种电磁加热系统的加热控制方法。

图3是根据本发明示例的电磁加热系统的加热控制方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：

S1：检测电磁加热系统中谐振加热模块的谐振电流。

S2：根据谐振电流判断谐振加热模块中开关管的工作状态。

S3：在开关管处于超前状态或滞后状态时对谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整。

根据本发明的一个实施例，在开关管处于滞后状态时对谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整，包括：对谐振加热模块的加热功率进行判断；如果谐振加热模块的加热功率大于预设最小功率，则降低谐振加热模块的加热功率；如果谐振加热模块的加热功率小于等于预设最小功率，则增加谐振加热模块的电容谐振参数。

并且，根据本发明的一个实施例，在开关管处于超前状态时对谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整，包括：对谐振加热模块的加热功率进行判断；如果谐振加热模块的加热功率小于预设最大功率，则提高谐振加热模块的加热功率；如果谐振加热模块的加热功率大于等于预设最大功率，则增加谐振加热模块的电感谐振参数。

具体来说，电磁加热系统的结构可如图2所示，其中，可通过控制第一可控开关S101的导通或关断，开控制第二加热线圈L102是否串联接入第一加热线圈L101和第一谐振电容C101构成的主谐振回路中，并可通过控制第二可控开关S102的导通或关断来控制第二谐振电容C102是否串联接入第一加热线圈L101和第一谐振电容C101构成的主谐振回路中。并且，可通过调整输出至驱动电路102的PWM信号的开通占空比来调整谐振加热模块10的加热功率。

如图4所示，本发明实施例电磁加热系统的加热控制方法具体可包括以下步骤：

S101：程序开始，控制第一可控开关S101和第二可控开关S102的状态，即控制第一可控开关S101闭合且控制第二可控开关S102关断，只有第一加热线圈L101和第一谐振电容C101参与谐振。

S102：根据选定功能设定加热功率，并对PWM信号的开通占空比赋值。

S103：按照开通占空比输出PWM信号至驱动电路，再经过驱动电路处理后作用于开关管，以控制开关管的开通与关断。

S104：判断是否接收到第一中断信号INT1。

如果是，则执行步骤S105；如果否，则执行步骤S109。

S105：判断当前加热功率是否可调。

如果是，则执行步骤S106；如果否，则执行步骤S108。

S106：通过降低当前加热功率来改善滞后状态，具体地，可按照预设步进PWM_BJ减小PWM信号的开通占空比PWM，即PWM＝PWM-PWM_BJ(调节步进)。

S107：判断PWM信号的开通占空比PWM是否已经到了最小限制阈值PWM_MIN。

如果是，则执行步骤S108；如果否，则执行步骤S103。

S108：改变谐振加热模块的谐振参数，即控制第一可控开关S101闭合且控制第二可控开关S102闭合，以使参与谐振的元件是第一加热线圈L101、第一谐振电容C101和第二谐振电容C102，由此，通过加大谐振电容，减小开关管的滞后状态，使得开关管处于适合的工作状态，不需要进行特殊处理，继续执行步骤S114。

需要说明是的，正常情况下，通过减小PWM信号的开通占空比即可减小开关管的滞后严重程度或使开关管不再处于滞后状态。更具体地，可设计一个闭环控制逻辑：当开关管处于滞后状态时，可按照预设步进PWM_BJ减小PWM信号的开通占空比PWM，减小后返回步骤S103重新PWM信号，由此构成一个自适应闭环，重新检测开关管的滞后状态，直至不再检测到第一中断信号INT1，执行步骤S109。但是，在一些异常情况下，例如加热的锅具属于严重恶劣锅，锅具特性决定了即使PWM信号的开通占空比已经处于PWM_MIN，开关管也呈现出严重滞后状态，此时执行步骤S108，通过改变谐振参数来减小或消除开关管的滞后状态。

S109：判断是否接收到第二中断信号INT2。

如果是，则执行单元S110；如果否，则执行步骤S114。

S110：判断当前加热功率是否可调。

如果是，则执行步骤S111；如果否，则执行步骤S113。

S111：通过增加当前加热功率来改善超前状态，具体地，可按照预设步进PWM_BJ增加PWM信号的开通占空比PWM，即PWM＝PWM+PWM_BJ(调节步进)。

S112：判断PWM信号的开通占空比PWM是否已经到了最大限制阈值PWM_MAX，即PWM≥PWM_MAX。

如果是，则执行步骤S113；如果否，则返回步骤S103。

S113：改变谐振参数。控制第一可控开关S101关断且控制第二可控开关S102关断，以使参与谐振的元件是第一加热线圈L101、第一谐振电容C101和第二加热线圈L102，由此，通过加大谐振电感，增加谐振能量，减小开关管的超前后状态，执行步骤S114。

需要说明是的，正常情况下，通过增大PWM信号的开通占空比即可减小开关管的超前严重程度或使开关管不再处于超前状态。更具体地，可设计一个闭环控制逻辑：当开关管处于超前状态时，可按照预设步进PWM_BJ增大PWM信号的开通占空比，按照预设步进PWM_BJ递增后返回步骤S103，由此构成一个自适应闭环，重新输出PWM信号，重新检测开关管的超前状态，直至不再检测到第二中断信号INT2，执行步骤S114。但是，在一些异常情况下，例如存在谐振耦合电感很大或者盘间距很小，即使PWM信号的开通占空比已经处于PWM_MAX，开关管也呈现出严重超前状态，此时执行步骤S113，通过改变谐振参数来减小或消除开关管的超前状态。

S114：开关管处于适合的工作状态，不需要进行特殊处理，继续执行选定的功能。

由此，本发明实施例能够防止开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，有效保护开关管。

综上，根据本发明实施例提出的电磁加热系统的加热控制方法，先检测电磁加热系统中谐振加热模块的谐振电流，并根据谐振电流判断谐振加热模块中开关管的工作状态，进而在开关管处于超前状态或滞后状态时对谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整。由此，本发明实施例能够防止开关管工作在严重超前开通或者严重滞后开通的状态，将开关管的工作状态控制在相对安全的范围内，有效保护开关管，提高开关管及整机的可靠性。

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 (17)

1.一种电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，包括：

谐振加热模块，所述谐振加热模块包括可调谐振电路、开关管和驱动电路，其中，所述可调谐振电路的谐振参数可调；

状态检测模块，所述状态检测模块用于对所述谐振加热模块的谐振电流进行检测，并根据所述谐振电流判断所述开关管的工作状态；

控制模块，所述控制模块分别与所述状态检测模块和所述谐振加热模块相连，所述控制模块用于在所述开关管处于超前状态或滞后状态时对所述可调谐振电路的加热功率或谐振参数进行调整。

2.如权利要求1所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述可调谐振电路包括第一加热线圈、第一谐振电容、电感参数调整单元和电容参数调整单元，其中，所述电感参数调整单元与所述第一加热线圈串联连接以调整所述可调谐振电路的电感谐振参数，所述电容参数调整单元与所述第一谐振电容并联连接以调整所述可调谐振电路的电容谐振参数。

3.如权利要求2所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述电感参数调整单元包括：

第二加热线圈，所述第二加热线圈与所述第一加热线圈串联连接；

第一可控开关，所述第一可控开关与所述第二加热线圈并联连接，所述第一可控开关的控制端与所述控制模块相连。

4.如权利要求3所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述电感参数调整单元还包括与所述第二加热线圈并联连接的能量消耗支路，其中，所述能量消耗支路包括依次串联的第一电阻、第一二极管和第一电容。

5.如权利要求2所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述电容参数调整单元包括串联的第二谐振电容和第二可控开关，所述串联的第二谐振电容和第二可控开关与所述第一谐振电容并联，所述第二可控开关的控制端与所述控制模块相连。

6.如权利要求1所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述状态检测模块包括：

电流检测电路，所述电流检测电路用于检测所述谐振加热模块的谐振电流；

比较电路，所述比较电路分别与所述电流检测电路和所述控制模块相连，所述比较电路用于根据所述谐振电流判断所述开关管处于滞后状态时生成第一中断信号，并在根据所述谐振电流判断所述开关管处于超前状态时生成第二中断信号。

7.如权利要求6所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述电流检测电路包括：

电流采样单元，所述电流采样单元设置于所述谐振加热模块中，所述电流采样单元用于采样所述谐振加热模块的谐振电流；

电流处理单元，所述电流处理单元与所述电流采样单元相连，所述电流处理单元用于对采样到的所述谐振电流进行处理。

8.如权利要求7所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述电流采样单元包括采样电阻，所述采样电阻的一端与所述开关管的发射极相连并接地，所述采样电阻的另一端与所述电流处理单元相连。

9.如权利要求7所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述电流处理单元包括放大子单元，所述放大子单元包括：

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述电流采样单元相连；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连并具有第一节点；

第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第三电阻的另一端和所述比较电路相连；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一运算放大器的负输入端相连，所述第四电阻的另一端接地。

10.如权利要求9所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述电流处理单元包括隔离子单元，所述隔离子单元连接在所述放大子单元与所述电流采样单元之间，所述隔离子单元包括：

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述电流采样单元相连；

第二电容，所述第二电容的一端与所述第五电阻的另一端相连并具有第二节点；

第二运算放大器，所述第二运算放大器的负输入端与所述第二节点相连，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第二运算放大器的正输入端和所述第二电阻的一端相连。

11.如权利要求6所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述比较电路包括：

第三运算放大器，第三运算放大器的负输入端与所述电流检测电路相连，所述第三运算放大器的正输入端与提供第一参考电压的第一电压提供电路相连，所述第三运算放大器的输出端与所述控制模块相连；

第四运算放大器，第四运算放大器的正输入端与所述电流检测电路相连，所述第四运算放大器的负输入端与提供第二参考电压的第二电压提供电路相连，所述第四运算放大器的输出端与所述控制模块相连，其中，所述第一参考电压大于零，所述第二参考电压小于零。

12.如权利要求1-11中任一项所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于在所述开关管处于滞后状态时对所述可调谐振电路的加热功率进行判断，如果所述可调谐振电路的加热功率大于预设最小功率，则降低所述可调谐振电路的加热功率，如果所述可调谐振电路的加热功率小于等于所述预设最小功率，则增加所述可调谐振电路的电容谐振参数。

13.如权利要求12所述的电磁加热系统的加热控制装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于在所述开关管处于超前状态时对所述可调谐振电路的加热功率进行判断，如果所述可调谐振电路的加热功率小于预设最大功率，则提高所述可调谐振电路的加热功率，如果所述可调谐振电路的加热功率大于等于所述预设最大功率，则增加所述可调谐振电路的电感谐振参数。

14.一种电磁加热系统，其特征在于，包括如权利要求1-13中任一项所述的电磁加热系统的加热控制装置。

15.一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：

检测所述电磁加热系统中谐振加热模块的谐振电流；

根据所述谐振电流判断所述谐振加热模块中开关管的工作状态；

在所述开关管处于超前状态或滞后状态时对所述谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整。

16.如权利要求15所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，所述在所述开关管处于滞后状态时对所述谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整，包括：

对所述谐振加热模块的加热功率进行判断；

如果所述谐振加热模块的加热功率大于预设最小功率，则降低所述谐振加热模块的加热功率；

如果所述谐振加热模块的加热功率小于等于所述预设最小功率，则增加所述谐振加热模块的电容谐振参数。

17.如权利要求15所述的电磁加热系统的加热控制方法，其特征在于，所述在所述开关管处于超前状态时对所述谐振加热模块的加热功率或谐振参数进行调整，包括：

对所述谐振加热模块的加热功率进行判断；

如果所述谐振加热模块的加热功率小于预设最大功率，则提高所述谐振加热模块的加热功率；

如果所述谐振加热模块的加热功率大于等于所述预设最大功率，则增加所述谐振加热模块的电感谐振参数。