CN110351913A - 电磁加热烹饪器具及其中igbt管的驱动控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁加热烹饪器具及其中IGBT管的驱动控制方法和装置，其中，方法包括以下步骤：获取输入到电磁加热烹饪器具的交流电源的过零点；从每个过零点开始，先后分如下三个阶段对IGBT管进行驱动控制，其中，第一阶段，以第一脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第一预设时间；第二阶段，以脉宽逐渐变化的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第二预设时间，其中，第二预设时间小于第一预设时间；第三阶段，以第二脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，直至到达下一过零点，由此，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。

Description

电磁加热烹饪器具及其中IGBT管的驱动控制方法和装置
技术领域
本发明涉及生活电器技术领域，尤其涉及一种电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法、一种电磁加热烹饪器具中IGBT管的控制装置和一种电磁加热烹饪器具。
背景技术
电磁加热器具以最高功率加热时，如图1(a)所示，IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)驱动脉宽较大，导致市电峰值区间谐振电压最高。为了保证IGBT运行的可靠性(一般IGBT的耐压值为1200V)，需尽量降低谐振电压，如图1 (b)所示，在市电波峰T区间时，使谐振电压小于1100V，此时，可采用如图2所示实现方式在市电的峰值T区间降低IGBT驱动脉宽，即脉宽由D降低至D0，使得IGBT管导通的电流变小，LC谐振能量变小，由此实现降低谐振电压目的。然而，在该实现方式中，脉宽突变，使加热频率突变，IGBT管的电流突变，进而导致电磁噪音增大，影响用户体验。
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烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，以实现降低谐振电压，改善EMC(Electro-Magnetic Compatibility，电磁兼容)性能，降低电磁噪音的目的。
本发明的第二个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。
本发明的第四个目的在于提出一种电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置。
本发明的第五个目的在于提出一种电磁加热烹饪器具。
本发明的第六个目的在于提出另一种电磁加热烹饪器具。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，包括以下步骤：获取输入到所述电磁加热烹饪器具的交流电源的过零点；从每个过零点开始，先后分如下三个阶段对所述IGBT管进行驱动控制，其中，第一阶段，以第一脉宽的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，并持续第一预设时间；第二阶段，以脉宽逐渐变化的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，并持续第二预设时间，其中，所述第二预设时间小于所述第一预设时间；第三阶段，以第二脉宽的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，直至到达下一过零点。
根据本发明实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，从每个过零点开始，先后分如下三个阶段对IGBT管进行驱动控制：第一阶段，以第一脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第一预设时间；第二阶段，以脉宽逐渐变化的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第二预设时间；第三阶段，以第二脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，直至到达下一过零点，由此，能够实现降低谐振电压，改善EMC 性能，降低电磁噪音的目的。
另外，根据本发明上述实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动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，所述控制方法还包括：在每个过零点处，获取所述电磁加热烹饪器具的目标功率和实际功率；根据所述实际功率和所述目标功率调整所述第一脉宽。
根据本发明的一个实施例，所述第二脉宽与所述第一脉宽相等。
根据本发明的一个实施例，所述第二预设时间的取值范围为0.5ms-5ms，所述第二阶段中变化脉宽的取值范围为0.01us-5us。
根据本发明的一个实施例，所述第二阶段中的脉宽呈先降低后增加变化。
根据本发明的一个实施例，所述第二阶段中的脉宽呈先降低、再维持、后增加变化。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过执行其上存储的与上述实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法对应的程序，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现上述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法。
根据本发明实施例的计算机设备，在其存储器上存储的对应上述实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法的计算机程序被处理器执行时，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。
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烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置，包括：获取模块，用于获取输入到所述电磁加热烹饪器具的交流电源的过零点；控制模块，用于从每个过零点开始，先后分如下三个阶段对所述IGBT管进行驱动控制：第一阶段，以第一脉宽的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，并持续第一预设时间；第二阶段，以脉宽逐渐变化的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，并持续第二预设时间，其中，所述第二预设时间小于所述第一预设时间；第三阶段，以第二脉宽的驱动控制信号对所述IGBT管进行控制，直至到达下一过零点。
根据本发明实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置，通过控制模块从每个过零点开始，先后分如下三个阶段对IGBT管进行驱动控制：第一阶段，以第一脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第一预设时间；第二阶段，以脉宽逐渐变化的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第二预设时间；第三阶段，以第二脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，直至到达下一过零点，由此，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。
为达到上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种电磁加热烹饪器具，包括上述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置。
本发明实施例的电磁加热烹饪器具，采用上述电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。
为达到上述目的，本发明第六方面实施例提出了一种电磁加热烹饪器具，包括LC谐振模块和控制所述LC谐振模块进行谐振工作的IGBT管，所述电磁加热烹饪器具还包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电磁加热烹饪器具的控制程序，其中，所述处理器执行所述电磁加热烹饪器具的控制程序时，实现上述的电磁加热烹饪器具中 IGBT管的驱动控制方法的步骤。
本发明实施例的电磁加热烹饪器具，在其存储器上存储的对应上述实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法的计算机程序被处理器执行时，能够通过IGBT管控制 LC谐振模块进行谐振工作，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1(a)为电磁加热烹饪器具常规加热工作时IGBT管的驱动波形图；
图1(b)为相关技术中的电磁加热烹饪器具加热工作时IGBT管的驱动波形图；
图2为相关技术中的电磁加热烹饪器具加热工作时IGBT管的控制脉宽的示意图；
图3为本发明实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法的流程示意图；
图4为本发明一个示例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动脉宽的示意图；
图5为本发明另一个示例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动脉宽的示意图；
图6为本发明实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置的结构示意图；
图7为本发明一个实施例的电磁加热烹饪器具的结构示意图；以及
图8为本发明另一个实施例的电磁加热烹饪器具的结构示意图。
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。
下面参考附图描述本发明实施例的电磁加热烹饪器具及其中IGBT管的驱动控制方法和装置。
图3为本发明实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法的流程示意图。如图3所示，电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，包括以下步骤：
S101，获取输入到电磁加热烹饪器具的交流电源的过零点。
具体地，电磁加热烹饪器具以较高的功率(如最高加热功率)工作时，通过并联在交流电源输出端的零点检测模块获取输入到电磁加热烹饪器具的交流电源的过零点。
S102，从每个过零点开始，先后分如下三个阶段对IGBT管进行驱动控制：第一阶段，以第一脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第一预设时间；第二阶段，以脉宽逐渐变化的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第二预设时间，其中，第二预设时间小于第一预设时间；第三阶段，以第二脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，直至到达下一过零点。
需要说明的是，在该实施例中，交流电源的峰值落在第二阶段。
可选地，为降低控制复杂性，可设置第二脉宽与第一脉宽相等。
具体地，在一个示例中，如图4所示，将交流市电的整个半波周期分为3个阶段：T1、T2、T3阶段。T1和T3阶段为自适应的脉宽第一脉宽D1、第二脉宽D2，其中，T1和T3的取值可以相等，也可以不等，D1与D2可以相等，也可以不等。T2阶段为IGBT驱动脉宽减小阶段后增加阶段。在该示例中，要求脉宽的单次减幅或增幅小于5us且大于0.01us，同时T2阶段的持续时间满足0.5ms＜T2＜5ms，例如，市电采用220V、50HZ，市电半波周期为10ms，此时，可设定T1为3ms，T2为4ms，T3为3ms，也可设定T1为4ms，T2为4ms， T3为2ms，等等。
在另一个示例中，如图5所示，同样将交流市电的整个半波周期分为3个阶段：T1、T2、T3，与图4所示示例的不同点在于T2阶段呈下降、维持、上升变化。在该示例中，要求脉宽的单次减幅或增幅小于5us且大于0.01us，同时T2阶段的持续时间满足0.5ms＜T2 ＜5ms，例如，市电采用220V、50HZ，市电半波周期为10ms，此时，可设定T1为3ms，T2 为4ms，T3为3ms，也可设定T1为4ms，T2为4ms，T3为2ms，等等。
可以理解，图4、图5中仅示出了交流市电的正半波周期的脉宽变化情况，交流市电的负半波周期的脉宽变化情况与正半波相同。
需要说明的是，T2阶段的脉宽变化并不限于图4、图5所示示例的线性变化，还可以是平滑曲线变化，如开口向上的抛物线，且T2阶段两个端点的取值分别为D1、D2。
在本发明的实施例中，第一脉宽D1的取值可根据电磁加热烹饪工具的加热需要进行设定。例如，电磁加热烹饪器具在以预设第一脉宽工作过程中，根据功率恒定控制需要，在每个过零点处，还获取电磁加热烹饪器具的目标功率和实际功率，进而根据实际功率和目标功率调整第一脉宽。具体地，实际功率大于目标功率时，可减小第一宽度的取值；实际功率小于目标功率时，可增大第一脉宽的取值；当实际功率等于目标功率时，控制第一脉宽的取值不变。
综上，根据本发明实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，在电磁加热烹饪器具以最高功率工作时，从每个过零点开始，分区间来处理IGBT管的驱动脉宽，通过减小IGBT管的驱动脉宽来降低市电波峰时的谐振电压，且实现IGBT管的驱动脉宽均匀缓慢递增或递减，避免脉宽突变，降低IGBT管电流突变的风险，使得加热频率成规律性变化。分散了EMC中的传导项目或辐射项目的能量，从而可以有效改善EMC性能，有效降低电磁噪音。
进一步地，本发明还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过执行其上存储的与上述实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法对应的程序，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。
另外，本发明还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现上述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法。
根据本发明实施例的计算机设备，在其存储器上存储的对应上述实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法的计算机程序被处理器执行时，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。
图6为本发明实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置的结构示意图。如图6所示，该驱动控制装置100包括：获取模块10和控制模块20。
其中，获取模块10用于获取输入到电磁加热烹饪器具的交流电源的过零点。控制模块 20用于从每个过零点开始，先后分如下三个阶段对IGBT管进行驱动控制：第一阶段，以第一脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第一预设时间；第二阶段，以脉宽逐渐变化的驱动控制信号对IGBT管进行驱动控制，并持续第二预设时间，其中，第二预设时间小于第一预设时间；第三阶段，以第二脉宽的驱动控制信号对IGBT管进行控制，直至到达下一过零点。
在本发明的实施例中，控制模块20还在每个过零点处获取电磁加热烹饪器具的目标功率和实际功率，并根据实际功率和目标功率调整第一脉宽。
可选地，第二脉宽与第一脉宽相等。
在本发明的实施例中，第二预设时间的取值范围为0.5ms-5ms，第二阶段中变化脉宽的取值范围为0.01us-5us。例如，市电采用220V、50HZ，市电半波周期为10ms，此时，可设定T1为3ms，T2为4ms，T3为3ms，也可设定T1为4ms，T2为4ms，T3为2ms，等等。
可选地，第二阶段中的脉宽可呈先降低后增加变化，也可呈先降低、再维持、后增加变化。
需要说明的是，本发明实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置的其它具体实施方式可参见本发明上述实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法的具体实施方式。
综上，根据本发明实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置，在电磁加热烹饪器具以最高功率工作时，通过控制模块从每个过两点开始，分区间来处理IGBT管的驱动脉宽，通过减小IGBT管的驱动脉宽来降低市电波峰时的谐振电压，且实现IGBT管的驱动脉宽均匀缓慢递增或递减，避免脉宽突变，降低IGBT管电流突变的风险，使得加热频率成规律性变化。分散了EMC中的传导项目或辐射项目的能量，从而可以有效改善EMC性能，有效降低电磁噪音。
图7为本发明一个实施例的电磁加热烹饪器具的结构示意图。如图7所示，电磁加热烹饪器具1000包括上述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置100。
本发明实施例的电磁加热烹饪器具，采用上述电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。
图8为本发明另一个实施例的电磁加热烹饪器具的结构示意图。如图8所示，电磁加热烹饪器具2000包括LC谐振模块210和控制LC谐振模块210进行谐振工作的IGBT管。
在该实施例中，如图8所示，电磁加热烹饪器具2000还包括存储器220、处理器及存储在存储器220上并可在处理器230上运行的电磁加热烹饪器具的控制程序，其中，处理器230执行电磁加热烹饪器具的控制程序时，实现上述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法的步骤。
本发明实施例的电磁加热烹饪器具，在其存储器上存储的对应上述实施例的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法的计算机程序被处理器执行时，能够通过IGBT管控制 LC谐振模块进行谐振工作，能够实现降低谐振电压，改善EMC性能，降低电磁噪音的目的。
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 (11)

1.一种电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取输入到所述电磁加热烹饪器具的交流电源的过零点；
从每个过零点开始，先后分如下三个阶段对所述IGBT管进行驱动控制，其中，
第一阶段，以第一脉宽的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，并持续第一预设时间；
第二阶段，以脉宽逐渐变化的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，并持续第二预设时间，其中，所述第二预设时间小于所述第一预设时间；
第三阶段，以第二脉宽的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，直至到达下一过零点。
2.如权利要求1所述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，其特征在于，还包括：
在每个过零点处，获取所述电磁加热烹饪器具的目标功率和实际功率；
根据所述实际功率和所述目标功率调整所述第一脉宽。
3.如权利要求1或2所述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，其特征在于，所述第二脉宽与所述第一脉宽相等。
4.如权利要求1所述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，其特征在于，所述第二预设时间的取值范围为0.5ms-5ms，所述第二阶段中变化脉宽的取值范围为0.01us-5us。
5.如权利要求1所述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，其特征在于，所述第二阶段中的脉宽呈先降低后增加变化。
6.如权利要求1所述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法，其特征在于，所述第二阶段中的脉宽呈先降低、再维持、后增加变化。
7.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-6中任一所述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法。
9.一种电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取输入到所述电磁加热烹饪器具的交流电源的过零点；
控制模块，用于从每个过零点开始，先后分如下三个阶段对所述IGBT管进行驱动控制：
第一阶段，以第一脉宽的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，并持续第一预设时间；
第二阶段，以脉宽逐渐变化的驱动控制信号对所述IGBT管进行驱动控制，并持续第二预设时间，其中，所述第二预设时间小于所述第一预设时间；
第三阶段，以第二脉宽的驱动控制信号对所述IGBT管进行控制，直至到达下一过零点。
10.一种电磁加热烹饪器具，其特征在于，包括如权利要求9所述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制装置。
11.一种电磁加热烹饪器具，其特征在于，包括LC谐振模块和控制所述LC谐振模块进行谐振工作的IGBT管，所述电磁加热烹饪器具还包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电磁加热烹饪器具的控制程序，其中，所述处理器执行所述电磁加热烹饪器具的控制程序时，实现如权利要求1-6中任一所述的电磁加热烹饪器具中IGBT管的驱动控制方法的步骤。
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