CN109640427A - 电磁炉控制方法、控制装置及多电磁炉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电磁炉控制方法、控制装置及多电磁炉装置，该控制方法是基于与主发热装置的换能周期同步地触发次发热装置使主次发热装置交替地换能，同步地控制干扰。换能周期包括触发与截止时段。主次驱动变流器的控制是由单片机控制器进行，当主装置处于截止时段同步地触发次装置，使两装置都能同时如单独工作般发热。通过采用本发明控制方法和控制装置，使得多个电磁炉可以在存在干扰的情况下正常工作，从而可以制成多个电磁炉组装式的电磁炉装置，满足生产、生活需求。

Description

电磁炉控制方法、控制装置及多电磁炉装置

技术领域

本发明涉及电磁炉领域技术，尤其是指一种电磁炉控制方法、控制装置及多电磁炉装置。

背景技术

以电磁场直接换能的发热装置，以下称为“电磁炉”。一般电磁炉存在以下缺点：

1.整个设计并没有考虑有外来电磁场直接干扰的工作情况，例如：

a.换能线圈，谐振电容与推动变流器的IGBT，只看成开关及谐振的操作，以简单方法测量IGBT的集极电压及线圈两点的电压差，旨在去判断为安全的同步讯号去开启推动变流器的IGBT。

b.以低阻值电阻或电流变流器去测量整体电流。

2.为简化电磁炉电路，上述所说的电压和电流计算，以单片机计算方式去实现，过压过流打穿电子组件，可以在短于单片机所能反应的时间前发生。

3.没有完整的处理因高频脉冲调宽所产生的谐波，使它们产生对其它电器的EMC干扰。正是由于上述原因，目前的电磁炉一般都是单独工作的，无法实现多个电磁炉在存在互相干扰的情况下同时工作。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种电磁炉控制方法、控制装置及多电磁炉装置，其能有效解决现有之多个电磁炉在存在互相干扰的情况下无法同时工作的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种电磁炉控制方法，电磁炉具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，电磁发热装置的换能是基于每次IGBT模块被脉冲触发，脉冲将IGBT模块的G极充电，使IGBT模块导通，电流从电源经过LC并联电路，再经IGBT模块的D极致至S极到地；电流将以磁能量储存在L线圈中；当磁能量被良好导磁器皿吸收，会由涡流产生热力；当脉冲完毕，IGBT模块的电流截止；未被吸收的能量，会为电容充电；LC并联谐振决定了电路电压的截止时段长度；发热装置换能周期包括触发与截止时段；该控制方法是基于将多个发热装置之中的一个设为主发热装置，在主发热装置换能周期的截止时段同步地触发次发热装置，使主次发热装置交替地换能，同步地交替触发使主次发热装置的互相干扰控制在很低和可预算的水平；主次驱动变流器的控制是由单片机控制器进行，当主发热装置处于截止时段同步地触发次发热装置，使多个装置都能同时换能；N个发热装置，在主发热装置的触发脉冲周期Tm之间顺序等距Tm/N触发次发热装置。

一种电磁炉控制装置，电磁炉具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，控制装置包括与换能线圈连接的换能线圈讯号检测器、同时与换能线圈讯号检测器和驱动变流器连接的主次同步电路、同时连接所述主次同步电路与驱动变流器的单片机控制器。

优选的，所述换能线圈讯号检测器包括与换能线圈一端依次串联的电流传感器、电流讯号检测装置，还包括并联在换能线圈两端的电压讯号检测装置，且换能线圈与谐振电容并联后与电流传感器呈串联关系，且电流传感器与所述IGBT模块连接，电流讯号检测装置和电压讯号检测装置分别与所述主次同步电路连接。

优选的，所述电流传感器为1：N变流器或者为低电阻导线。

优选的，所述主次同步电路为由模拟组件组成的主次同步电路。

一种多电磁炉装置，包括至少两个沿不同方向布置的电磁炉，每个电磁炉均具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，且每个电磁炉还分别具有控制装置，所述控制装置包括讯号检测器、与驱动变流器的单片机控制器；其中，所述讯号检测器包括电流讯号检测装置，还包括并联在换能线圈两端的电压讯号检测装置。

优选的，所述多电磁炉装置包括两个炉面上下相向、叠加式布置的电磁炉。

优选的，所述多电磁炉装置包括若干个炉面指向同一圆心的多个电磁炉。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过采用本发明控制方法和控制装置，使得多个电磁炉可以在存在干扰的情况下正常工作，从而可以制成多个电磁炉组装式的电磁炉装置，满足生产、生活需求。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明：

附图说明

图1是本发明的总体电气原理框图；

图2是本发明中电压讯号检测装置的连接结构图；

图3是本发明中电流讯号检测装置的连接结构图；

图4是本发明中电压讯号检测装置所检测的在多个发热装置共同工作情况下IGBT模块截止时的讯号波形；

图5是本发明中电流讯号检测装置所检测的在多个发热装置共同工作情况下IGBT模块导通时的讯号波形；

图6是本发明一种实施例多电磁炉装置的工作示意图；

图7是本发明的局部电路图。

具体实施方式

结合图1至图3所示，本发明所述的是一种电磁炉控制方法，多电磁炉其中单一发热装置具有换能线圈11及其与之连接的驱动变流器14、IGBT模块13、以及与换能线圈11构成LC谐振电路的谐振电容12，发热装置的控制方法是基于测量所述LC谐振电路流经IGBT模块13的电流，及所述LC谐振电路两端的电压，对该电流及电压进行分析后，根据分析结果控制驱动变流器14以安全的输出去驱动换能线圈11工作；其中，测量流经IGBT模块13的电流是由换能线圈讯号检测器进行，对该电流的分析是单片机控制器504进行，驱动变流器14的控制是由主次同步电路102和单片机控制器504共同进行；所述换能线圈讯号检测器与单片机控制器504以及驱动变流器14相互连接。

具体而言，上述控制方法中，将所述换能线圈11与谐振电容12形成并联后再与电流传感器201串联，再与所述IGBT模块13连接，电流传感器201电流讯号检测装置连接202(其精度足够检测线圈电流，包括高于本身工作高频脉冲调宽频率的电流值)，在换能线圈11两端并联一电压讯号检测装置101(其精度足够检测线圈电压的波形)；再将电流讯号检测装置202和电压讯号检测装置101分别与所述单片机控制器504连接。

该控制方法是基于将多个发热装置601、602之中的一个设为主发热装置601，在主发热装置601换能周期的截止时段同步地触发次发热装置602，使主发热装置601和次发热装置602交替地换能，同步地交替触发使主发热装置601和次发热装置602的互相干扰控制在很低和可预算的水平。主次驱动变流器14的控制是由单片机控制器504进行，当主发热装置601处于截止时段同步地触发次发热装置602，使多个装置都能同时换能。所述的主次向步是以主发热装置601同步电路102与次发热装置6O2的同步电路102连接，使主发热装置601换能周期的截止时段能同步地触发次发热装置602。

通过上述电子装置及其连接方法，电流讯号检测装置202和电压讯号检测装置101能反映该电路包括负载、外来干扰等的工作状态，根据分析判断结果，并按照主次的关系，各自于对方触发与截止时段内，准确地同步控制驱动变流器14安全输出，以起到保护及驱动换能线圈11正常工作的功能。

结合图4和图5所示实施例，每个电磁炉发热装置的工作频率及相位都因个别的控制器的上述同步点及LC振荡相同，当电磁场互相干扰轻微。电压讯号检测装置101是连接到换能线圈11的两端，能监察到换能线圈11上在IGBT模块13导通及截止时的电压变化，图4为本发明中主次发热装置的电压讯号检测装置202所检测的在交替触发情况下IGBT模块13的双加讯号波形，其显示主次交替讯号的时段分布。换能线圈11串连电流传感器201，与谐振电容12并联，再连接到IGBT模块13的C极，能反映IGBT模块13的电流。图5为本发明的主次发热装置的电流讯号检测装20所检测的在交替触发情况下流经IGBT模块13导通时的双加讯号波形。

本发明还提供一种电磁炉控制装置，电磁炉具有换能线圈11及其与之连接的驱动变流器14、IGBT模块13、以及与换能线圈11构成LC谐振电路的谐振电容12，该控制装置包括与换能线圈连接的换能线圈讯号检测器、同时与换能线圈讯号检测器和驱动变流器14连接的主次同步电路102、同时连接所述主次同步电路102与驱动变流器14的单片机控制器504；其中，所述换能线圈讯号检测器包括与换能线圈11一端依次串联的电流传感器201、电流讯号检测装置202，还包括并联在换能线圈11两端的电压讯号检测装置101，且换能线圈11与谐振电容12并联后与电流传感器201呈串联关系，且电流传感器201与所述IGBT模块13连接；电流讯号检测装置202和电压讯号检测装置101分别与所述主次同步电路102连接。上述控制装置中，所述主次同步电路102为由模拟组件组成的主次同步电路。有别于一般单片机式的控制电路，本发明中驱动变流器的控制电路由主次同步电路102与单片机控制器504共同实现，主次同步电路102由模拟电子组件组成，其快速反应可以监控主次能正确地同步触发。电流传感器201及电压讯号检测装置101所检测的讯号皆输入到由模拟组件组成的主次同步电路102，其设计能快速测出存在其它高能电磁场，包括并不限于带通滤波，干涉波电压幅度，功率测量等算法。上述控制装置中，所述电流传感器201为1：N变流器或者为低电阻导线，以量度所述的低电阻的电压差去达成，但不局限于上述两种电流感应器。本发明还提供一种多电磁炉装置，其包括至少两个沿不同方向布置的电磁炉，每个电磁炉均具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，且每个电磁炉还分别具有上述独立的控制装置，控制装置如上所述，不再赘述。例如图6所示，作为一种较佳的实施例，所述电磁炉装置包括两个炉面上下相向、叠加式布置的电磁炉，形成例如电烤焗机、电饼铛之类的电磁炉装置；当两部电磁炉以此放置方向时，能正常地发出电磁场直接换能到铁器皿，同时发热。作为另一种实施例，所述电磁炉装置包括若干个炉面指向同一圆心的多个电磁炉，在中心形成一个阵列式发热区域。综上，采用本发明控制方法及控制装置，换能线圈11的换能动作由驱动变流器14电路控制,在没有干扰情况下，其操作如下：当IGBT模块13导通，换能线圈11进行作储能，当IGBT模块13截止时，换能线圈11的电感因所储能量关系，电流是会沿原方向流动，电流只能对谐振电容12充电，使IGBT模块13的C极电压升高，当电流归零时，IGBT模块13的C极电压最高，之后的谐振电容12从换能线圈11线圈放电，直到IGBT模块13的C极接近零。一般考虑是当IGBT模块13的C极接近零或低至某个值，便可以重新开始另一个周期，不少教材皆称当IGBT模块13的C极接近为同步点，而称上述的LC电流动作为LC振荡。在有其它电磁炉同时工作下，换能线圈11同时也接收了各方面的电磁波，其电感也会储起接收了的能量，其能量可使谐振电容12充电到更高的电压，击穿IGBT模块13，或在IGBT模块13导通，换能线圈11进行作储能时，因电感受其它能量干扰而导致过大电流，也会击穿IGBT模块13。上述的情况为传统设计的电磁炉控制电路所不能检测的。如图7所示，本发明一种实施例的电路图。V1为220V交流电源，图中省略图1中501EMC滤波，电源经D1、D2、D3、D4，再由电感Fleed1及电容C1组成505全波整流及滤波，working coil L1换能线圈11串联L4电流传感器201的初级，其次级为L5,与C2谐振电容12组成LC谐振电路，LC谐振电路与变流器的U1IGBT模块13连接。

L2为负载的等效电路，L3为外来干扰的等效电路，L1、L2及L3互感系数为0.99，L4、L5为电流传感器201的初级及次级，L5经桥式整流及滤波，可测量换能线圈11的瞬态电流。电压讯号检测装置101支接连接C2谐振电容两端的瞬态电压。电流传感器201及电压讯号检测装置101所检测的讯号由模拟组件组成的主次同步电路102，再由驱动变流器14驱动IGBT模块13。本发明通过上述控制装置及其连接方法，电流传感器所测得的瞬时电流能反映该电路包括负载、外来干扰等的工作状态，亦包括IGBT模块截止时，因外来干扰能量所产生的、由换能线圈流到谐振电容的电流，因此分析该瞬时电流，便可判断出各种情况，包括干扰及负载等的互动，根据分析判断结果，控制驱动变流器安全输出，以起到保护及驱动换能线圈正常工作的功能。正是通过上述的控制装置、控制方法，使得多个电磁炉可以在存在干扰的情况下正常工作，从而可以制成多个电磁炉组装式的电磁炉装置，满足生产、生活需求。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁炉控制方法，其特征在于：电磁炉具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，电磁发热装置的换能是基于每次IGBT模块被脉冲触发，脉冲将IGBT模块的G极充电，使IGBT模块导通，电流从电源经过LC并联电路，再经IGBT模块的D极致至S极到地；电流将以磁能量储存在L线圈中；当磁能量被良好导磁器皿吸收，会由涡流产生热力；当脉冲完毕，IGBT模块的电流截止；未被吸收的能量，会为电容充电；LC并联谐振决定了电路电压的截止时段长度；发热装置换能周期包括触发与截止时段；该控制方法是基于将多个发热装置之中的一个设为主发热装置，在主发热装置换能周期的截止时段同步地触发次发热装置，使主次发热装置交替地换能，同步地交替触发使主次发热装置的互相干扰控制在很低和可预算的水平；主次驱动变流器的控制是由单片机控制器进行，当主发热装置处于截止时段同步地触发次发热装置，使多个装置都能同时换能；N个发热装置，在主发热装置的触发脉冲周期Tm之间顺序等距Tm/N触发次发热装置。

2.一种电磁炉控制装置，其特征在于：电磁炉具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，控制装置包括与换能线圈连接的换能线圈讯号检测器、同时与换能线圈讯号检测器和驱动变流器连接的主次同步电路、同时连接所述主次同步电路与驱动变流器的单片机控制器。

3.如权利要求2所述的电磁炉控制装置，其特征在于：所述换能线圈讯号检测器包括与换能线圈一端依次串联的电流传感器、电流讯号检测装置，还包括并联在换能线圈两端的电压讯号检测装置，且换能线圈与谐振电容并联后与电流传感器呈串联关系，且电流传感器与所述IGBT模块连接，电流讯号检测装置和电压讯号检测装置分别与所述主次同步电路连接。

4.如权利要求3所述的电磁炉控制装置，其特征在于：所述电流传感器为1：N变流器或者为低电阻导线。

5.如权利要求2所述的电磁炉控制装置，其特征在于：所述主次同步电路为由模拟组件组成的主次同步电路。

6.一种多电磁炉装置，其特征在于：包括至少两个沿不同方向布置的电磁炉，每个电磁炉均具有换能线圈及其与之连接的驱动变流器、IGBT模块、以及与换能线圈构成LC谐振电路的谐振电容，且每个电磁炉还分别具有控制装置，所述控制装置包括讯号检测器、与驱动变流器的单片机控制器；其中，所述讯号检测器包括电流讯号检测装置，还包括并联在换能线圈两端的电压讯号检测装置。

7.如权利要求6所述的多电磁炉装置，其特征在于：所述多电磁炉装置包括两个炉面上下相向、叠加式布置的电磁炉。

8.如权利要求6所述的多电磁炉装置，其特征在于：所述多电磁炉装置包括若干个炉面指向同一圆心的多个电磁炉。