CN112839398A - 一种电磁加热装置及其干烧检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电磁加热装置及其干烧检测方法。该电磁加热装置包括：谐振电路；检测电路，与谐振电路连接，检测电路用于将谐振电路的谐振电压与预设电压进行比较，其中预设电压为非零电压；控制电路，与谐振电路和检测电路连接，控制电路用于根据检测电路的比较结果确定谐振电压大于或小于预设电压的持续时间，并基于持续时间判断电磁加热装置是否干烧。通过这种方式，能够提高电磁加热装置干烧检测的准确度。

Description

一种电磁加热装置及其干烧检测方法

技术领域

本申请涉及电器技术领域，特别是涉及一种电磁加热装置及其干烧检测方法。

背景技术

目前，电磁加热相对于传统的电阻加热具有节能环保、安全可靠等优点，被广泛应用于电磁炉、电磁炒灶、电磁汤锅等电磁加热装置中。然而，在这些家用电器的使用过程中，经常会发生干烧现象。

本申请的发明人在长期的研发过程中发现，现有对干烧的解决方法主要有两种：一种是对被加热的锅具进行温度检测，在锅具的温度大于某一特定值时，关断加热。但由于电磁炉等电磁加热装置的结构特点，温度检测装置(如热敏电阻)往往不能与锅具直接接触，隔着灶面板，造成温度测量不准确；另一种是通过检测电磁炉等电磁加热装置的谐振频率来判断是否发生干烧，但由于在加热过程中，加热功率会变化，导致谐振匹配不一定在最佳点，从而导致绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)超前或滞后导通，会导致谐振频率测量不准确。由于温度测量或者谐振频率测量不准确，不能及时判断，容易导致火灾隐患出现。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是如何提高电磁加热装置干烧检测的准确度。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种电磁加热装置。该电磁加热装置包括：谐振电路；检测电路，与谐振电路连接，检测电路用于将谐振电路的谐振电压与预设电压进行比较，其中预设电压为非零电压；控制电路，与谐振电路和检测电路连接，控制电路用于根据检测电路的比较结果确定谐振电压大于或小于预设电压的持续时间，并基于持续时间判断电磁加热装置是否干烧。

在一具体实施例中，预设电压大于零电压，且小于谐振电路的峰值谐振电压，控制电路根据检测电路的比较结果确定同一谐振峰中的谐振电压大于预设电压的持续时间。

在一具体实施例中，检测电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、比较器及二极管，第一电阻的第一端与谐振电路的连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端、二极管的正极及比较器的第一输入端连接，二极管的负极接电源电压，第二电阻的第二端接地，比较器的第二输入端接入参考电压，比较器的输出端与控制电路和第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端接电源电压。

在一具体实施例中，控制电路以持续时间的倒数作为谐振电路的谐振频率，并基于谐振频率确定电磁加热装置是否干烧。

在一具体实施例中，预设电压为10V-1000V。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种电磁加热装置的干烧检测方法。该干烧检测方法包括：将谐振电路的谐振电压与预设电压进行比较，其中预设电压为非零电压；根据比较结果确定谐振电压大于或小于预设电压的持续时间；基于持续时间判断电磁加热装置是否干烧。

在一具体实施例中，上述基于持续时间判断电磁加热装置是否干烧的步骤包括：以持续时间的倒数作为谐振电路的谐振频率；基于谐振频率确定电磁加热装置是否干烧。

在一具体实施例中，上述基于谐振频率确定电磁加热装置是否干烧的步骤包括：判断当前时刻获得的谐振频率大于频率阈值；若当前时刻获得的谐振频率大于频率阈值，则计算当前时刻获得的谐振频率与先前时刻获得的谐振频率之间的频率差值；判断频率差值是否大于差值阈值；若频率差值大于差值阈值，则判断电磁加热装置干烧，并控制电磁加热装置停止加热。

在一具体实施例中，在上述判断电磁加热装置是否干烧的步骤之前，上述干烧检测方法还包括：若频率差值大于差值阈值，则将统计次数加一；判断统计次数是否大于次数阈值；若统计次数大于次数阈值，则判断电磁加热装置干烧，并将统计次数清零。

在一具体实施例中，干烧检测方法还包括：若当前时刻获得的谐振频率小于或等于频率阈值，或者频率差值小于或等于差值阈值，则将统计次数清零。

本申请实施例的有益效果是：本申请实施例电磁加热装置包括：谐振电路；检测电路，与谐振电路连接，检测电路用于将谐振电路的谐振电压与预设电压进行比较，其中预设电压为非零电压；控制电路，与谐振电路和检测电路连接，控制电路用于根据检测电路的比较结果确定谐振电压大于或小于预设电压的持续时间，并基于持续时间判断电磁加热装置是否干烧。通过这种方式，本申请实施例通过检测电路将谐振电路的谐振电压与非零的预设电压进行比较，并通过控制电路根据比较结果确定谐振电压大于或者小于预设电压的持续时间，可以以该持续时间衡量谐振电路的谐振周期，并基于该持续时间来判断电磁加热装置是否发生干烧；因此，本申请实施例以非零的预设电压为谐振电路的谐振周期的检测点，而不以谐振零点(谐振电压的零点)为检测点，能够避免因加热功率过大或者过小导致谐振零点偏差，从而导致谐振周期(谐振频率)测量不准的问题，因此本申请实施例能够提高谐振电路的谐振周期(谐振频率)检测的准确度，能够提高电磁加热装置干烧检测的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请电磁加热装置一实施例的结构示意图；

图2是图1实施例电磁加热装置的电路结构示意图；

图3是图1实施例中谐振电路的耦合电感与锅具温度之间的关系曲线示意图；

图4是图1实施例中谐振电路的谐振频率与锅具温度之间的关系曲线示意图；

图5是图2实施例中谐振电路的谐振电压的一波形示意图；

图6是图2实施例中谐振电路的谐振电压的另一波形示意图；

图7是图2实施例中谐振电路的谐振电压的又一波形示意图；

图8是本申请电磁加热装置另一实施例的电路结构示意图；

图9是图8实施例中谐振电路的谐振电压的一波形示意图；

图10是本申请电磁加热装置的干烧检测方法一实施例的流程示意图；

图11是图10实施例中步骤S803的具体流程示意图；

图12是图11实施例中步骤S902的具体流程示意图；

图13是图11实施例中步骤S1004的具体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请首先提出一种电磁加热装置，如图1和图2所示，图1是本申请电磁加热装置一实施例的结构示意图；图2是图1实施例电磁加热装置的电路结构示意图。本实施例电磁加热装置10包括：谐振电路110、检测电路120及控制电路130，检测电路120与谐振电路110连接，检测电路120用于将谐振电路110的谐振电压与预设电压进行比较，其中预设电压为非零电压；控制电路130与检测电路120连接，控制电路130用于根据检测电路120的比较结果确定谐振电压大于或小于预设电压的持续时间，并基于持续时间判断电磁加热装置10是否干烧。

电磁加热装置10是采用磁场感应涡流加热原理对锅具等被加热体进行加热。具体地，控制电路130中的主控芯片170采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)160的导通时间，从而将直流电变换成高频交流电，该高频交流电通过谐振电路110的加热线圈L时会产生高频磁场，当磁场内磁力通过含锅具底部时，会产生无数之小涡流，使锅具本身自行高速发热，以对锅具内食物加热。

在电磁加热装置10对锅具进行加热时，锅具随着温度的升高会发生变形，导致电磁加热装置10的耦合电感会发生变化；当锅具干烧时，锅具温度会急剧升高，锅具会发生形变，导致耦合电感变化，由于谐振电路110中谐振电容C不变，所以当耦合电感L变化时，谐振频率会跟随变化，因此谐振频率会随着锅具温度变化而变化。正常加热时，耦合电感L变化微小，谐振频率小幅波动；干烧发生时，耦合感量L在短时间内会发生较大变化(如图3所示)，导致谐振频率也会在短时间内产生一个较大的变化量(如图4所示)。因此，可以通过检测谐振频率的变化情况，可以迅速地判断出锅具干烧的情况。

在现有技术中，通常采用单位时间内IGBT160的栅极电压VG的脉冲信号的数量和该脉冲信号的宽度来获取谐振电路110的谐振周期，从而获得谐振电路110的谐振频率。例如，如图5所示，1s时间内的脉冲信号的数量为20000，脉冲信号的周期P为1000/20000ms＝50us，若脉冲信号的宽度D1为20us时，则两个相邻脉冲信号之间的时间间隔T0为50us-20us＝30us，时间间隔T0为谐振电路110的谐振周期，因此，谐振电路110的谐振频率为1/30us＝33KHz。

但在电磁加热装置10的加热过程中，其加热功率会变化，而在不同加热功率时，谐振电路110的谐振性能不同：如图5所示，在加热功率为中功率时，谐振电路110的谐振参数与功率参数匹配较为理想，谐振电路110的谐振能量适中，使得谐振电路110谐振到谐振零点时，IGBT160刚好导通，即谐振电路110的谐振周期与IGBT160栅极电压VG的两个相邻脉冲信号之间的时间间隔保持同步；而在加热功率为高功率时，如图6所示，IGBT160的栅极电压VG的脉冲信号的宽度较大，使得谐振电路110的谐振电容C充电充足，从而使得谐振电路110的谐振能量充足，IGBT160滞后时间t1后导通(谐振零点后，多余的谐振能量需要时间消耗)；在加热功率为低功率时，如图7所示，IGBT160的栅极电压VG的脉冲信号的宽度较小，使得谐振电路110的谐振电容C充电不足，从而使得谐振电路110的谐振能量不足，IGBT160超前时间t2导通。因此，若采用现有方法测量谐振电路110的谐振频率，测量结果会受到加热功率的影响，导致测量结果不准，从而导致不能准确判的断电磁加热装置10是否干烧。

而本实施例是通过检测电路120将谐振电路110的谐振电压与非零的预设电压进行比较，并通过控制电路130根据比较结果确定谐振电压大于或者小于预设电压的持续时间，可以以该持续时间衡量谐振电路110的谐振周期，并基于该持续时间来判断电磁加热装置10是否发生干烧；因此，本实施例以非零的预设电压为谐振电路110的谐振周期的检测点，而不以谐振零点为检测点，能够避免因加热功率过大或者过小导致谐振零点偏差，从而导致谐振周期(谐振频率)测量不准的问题，因此本实施例能够提高谐振电路110的谐振周期(谐振频率)检测的准确度，能够提高电磁加热装置10干烧检测的准确度。

可选地，本实施例的控制电路130以谐振电压大于或小于预设电压的持续时间的倒数作为谐振电路110的谐振频率，并基于谐振频率110确定电磁加热装置10是否干烧。

由上述分析可知，锅具温度变化时，谐振电路110的加热线圈L的耦合电感发生变化，导致谐振电路110的谐振频率发生变化，因此，通过谐振电路110的谐振频率来衡量锅具的温度，以判断其是否发生干烧，直观且简单。

本申请进一步提出另一实施例的电磁加热装置，如图8所示，本实施例的检测电路120包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、比较器CMP及二极管D，第一电阻R1的第一端与谐振电路110的连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端、二极管D的正极及比较器CMP的第一输入端连接，二极管D的负极接电源电压VCC，第二电阻R2的第二端接地，比较器CMP的第二输入端接入参考电压VRef1，比较器CMP的输出端与控制电路130和第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端接电源电压VCC。

其中，本实施例的谐振电路110为电感L(即加热线圈)与电容C组成的并联谐振电路，第一电阻R1的第一端与电容C的第二端连接。在其它实施例中，谐振电路还可是由电感、电容及电阻组成的串联或者并联谐振电路；还可以采用其它类型的功率管或者开关管代替IGBT。

本实施例的第一电阻R1和第二电阻R2为比较器CMP第一输入端的分压电阻；第三电阻R3为比较器CMP的输出端的上拉电阻，以避免比较器CMP的输出端的输出电压太小，影响检测精度。

如图9所示，本实施例的预设电压VRef大于零电压，且小于谐振电路110的峰值谐振电压VC，控制电路130根据检测电路120的比较结果确定同一谐振峰中的谐振电压大于预设电压VRef的持续时间T。

在其它实施例中，若谐振电压的峰值为负电压，则预设电压VRef小于零电压，且大于负的峰值。

本实施例的比较器CMP的第一输入端为其负输入端，第二输入端为其正输入端，比较器CMP的正输入端接入参考电压VRef1，在比较器CMP的负输入端的电压小于参考电压VRef1时，比较器CMP的输出端输出低电平；因参考电压VRef1与预设电压VRef之间关系满足关系式：VRef＝(R1+R2)*VRef1/R3，因此比较器CMP的输出端输出的低电平的持续时间可以等同于谐振电压VC大于预设电压VRef的持续时间T。

其中，预设电压为10V-1000V，例如，预设电压为100V-500V，预设电压具体可以为100V、200V、300V、400V、500V等。

当然，在其它实施例中，还可以将比较器的正输入端与第一电阻的第二端连接，比较器的负输入端接入参考电压，控制电路根据检测电路的比较结果确定同一谐振峰中的谐振电压小于预设电压的持续时间。

本实施例电磁加热装置10在上述实施例的基础上进一步包括：保险丝F1、整流桥D1、扼流电感L1、滤波电容C1及其它电路190，控制电路(图未标)还包括驱动电路180，保险丝F1的两端分与市电火线L和整流桥D1连接，整流桥D1还与市电零线N和扼流电感L1的第一端连接，扼流电感L1的第二端与滤波电容C1的第一端和谐振电路110中电感L的第一端连接，滤波电容C1的第二端接地，驱动电路180分别与主控芯片170和IGBT160的栅极连接，其它电路190与主控芯片170连接。

本申请的电磁加热装置可以是电磁炉、电磁炒灶、电磁汤锅等。

本申请进一步提出一种电磁加热装置的干烧检测方法，可用于上述实施例电磁加热装置10。如图10所示，本实施例电磁加热装置的干烧检测方法包括以下步骤：

步骤S801：将谐振电路的谐振电压与预设电压进行比较，其中预设电压为非零电压。

通过与谐振电路110连接的检测电路120检测谐振电路110的谐振电压，并将谐振电压与预设电压进行比较。

步骤S802：根据比较结果确定谐振电压大于或小于预设电压的持续时间。

通过与检测电路120连接的控制电路130根据检测电路120的比较结果确定谐振电压大于或小于预设电压的持续时间。

步骤S803：基于持续时间判断电磁加热装置是否干烧。

通过控制电路130基于持续时间判断电磁加热装置10是否干烧。

区别于现有技术，本实施例是通过检测电路120将谐振电路110的谐振电压与非零的预设电压进行比较，并通过控制电路130根据比较结果确定谐振电压大于或者小于预设电压的持续时间，可以以该持续时间衡量谐振电路110的谐振周期，并基于该持续时间来判断电磁加热装置10是否发生干烧；因此，本实施例以非零的预设电压为谐振电路110的谐振周期的检测点，而不以谐振零点为检测点，能够避免因加热功率过大或者过小导致谐振零点偏差，从而导致谐振周期(谐振频率)测量不准的问题，因此本实施例能够提高谐振电路110的谐振周期(谐振频率)检测的准确度，能够提高电磁加热装置10干烧检测的准确度。

可选地，本实施例可以通过如图11所示的方法实现步骤S803。本实施例的方法包括步骤S901和步骤S902。

步骤S901：以持续时间的倒数作为谐振电路的谐振频率。

步骤S902：基于谐振频率确定电磁加热装置是否干烧。

由上述分析可知，锅具温度变化时，谐振电路110的谐振频率会发生变化，因此，通过谐振电路110的谐振频率来衡量锅具的温度，以判断其是否发生干烧，直观且简单。

可选地，本实施例可以通过如图12所示的方法实现步骤S902。本实施例的方法包括步骤S1001至步骤S1004。

步骤S1001：判断当前时刻获得的谐振频率大于频率阈值。

控制电路130以预设时间间隔周期性获取谐振电路110的谐振频率，该预设时间间隔可以为0.1S-10S，例如，0.1S、2S、4S、6S、8S、10S等。

该频率阈值可以是锅具温度在80℃-120℃时，谐振电路110的谐振频率。

步骤S1002：若当前时刻获得的谐振频率大于频率阈值，则计算当前时刻获得的谐振频率与先前时刻获得的谐振频率之间的频率差值。

控制电路130在判断当前时刻获得的谐振频率大于频率阈值时才获取频率差值，能够避免控制电路130在谐振频率较小时，即电磁加热装置10不可能干烧时计算频率差值，能够减小控制电路130的计算开销。

步骤S1003：判断频率差值是否大于差值阈值。

该差值阈值可以是0.1Hz-500Hz，例如，0.1Hz、10Hz、50Hz、200Hz、300Hz、500Hz等。

步骤S1004：若频率差值大于差值阈值，则判断电磁加热装置干烧，并控制电磁加热装置停止加热。

若控制电路130判断当前时刻获得的谐振频率与先前时刻获得的谐振频率之间的频率差值大于差值阈值，则认为锅具的温度急剧上升，且因为当前时刻的谐振频率大于频率阈值(即锅具温度较高)，因此，可以判断此时电磁加热装置10干烧。

通过这种方式，在谐振电路110的当前时刻谐振频率大于频率阈值，且当前时刻获得的谐振频率与先前时刻获得的谐振频率之间的频率差值大于差值阈值时，判断电磁加热装置10干烧，能够提高干烧检测的准确度。

可选地，本实施例可以通过如图13所示的方法实现步骤S1004。本实施例的方法包括步骤S1101至步骤S1104。

步骤S1101：若频率差值大于差值阈值，则将统计次数加一。

步骤S1102：判断统计次数是否大于次数阈值。

步骤S1103：若统计次数大于次数阈值，则判断电磁加热装置干烧，并将统计次数清零。

该次数阈值可以是0-200，例如，5、10、40、80、100、200等。

进一步地，若当前时刻获得的谐振频率小于或等于频率阈值，或者频率差值小于或等于差值阈值，则控制电路130将统计次数清零。

通过这种方式，能够根据干烧的统计次数确定电磁加热装置10是否干烧，以确保干烧检测的准确度，避免误判，进而提高干烧保护的准确性和及时性。

区别于现有技术，本申请实施例电磁加热装置包括：谐振电路；检测电路，与谐振电路连接，检测电路用于将谐振电路的谐振电压与预设电压进行比较，其中预设电压为非零电压；控制电路，与谐振电路和检测电路连接，控制电路用于根据检测电路的比较结果确定谐振电压大于或小于预设电压的持续时间，并基于持续时间判断电磁加热装置是否干烧。通过这种方式，本申请实施例通过检测电路将谐振电路的谐振电压与非零的预设电压进行比较，并通过控制电路根据比较结果确定谐振电压大于或者小于预设电压的持续时间，可以以该持续时间衡量谐振电路的谐振周期，并基于该持续时间来判断电磁加热装置是否发生干烧；因此，本申请实施例以非零的预设电压为谐振电路的谐振周期的检测点，而不以谐振零点(谐振电压的零点)为检测点，能够避免因加热功率过大或者过小导致谐振零点偏差，从而导致谐振周期(谐振频率)测量不准的问题，因此本申请实施例能够提高谐振电路的谐振周期(谐振频率)检测的准确度，能够提高电磁加热装置干烧检测的准确度。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁加热装置，其特征在于，所述电磁加热装置包括：

谐振电路；

检测电路与所述谐振电路连接，所述检测电路用于将所述谐振电路的谐振电压与预设电压进行比较，其中所述预设电压为非零电压；

控制电路，与所述检测电路连接，所述控制电路用于根据所述检测电路的比较结果确定所述谐振电压大于或小于所述预设电压的持续时间，并基于所述持续时间判断所述电磁加热装置是否干烧。

2.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述预设电压大于零电压，且小于所述谐振电路的峰值谐振电压，所述控制电路根据所述检测电路的比较结果确定同一谐振峰中的所述谐振电压大于所述预设电压的持续时间。

3.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述检测电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、比较器及二极管，所述第一电阻的第一端与所述谐振电路连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端、所述二极管的正极及所述比较器的第一输入端连接，所述二极管的负极接电源电压，所述第二电阻的第二端接地，所述比较器的第二输入端接入参考电压，所述比较器的输出端与所述控制电路和所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接电源电压。

4.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述控制电路以所述持续时间的倒数作为所述谐振电路的谐振频率，并基于所述谐振频率确定所述电磁加热装置是否干烧。

5.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于，所述预设电压为10V-1000V。

6.一种电磁加热装置的干烧检测方法，其特征在于，所述干烧检测方法包括：

将谐振电路的谐振电压与预设电压进行比较，其中所述预设电压为非零电压；

根据比较结果确定所述谐振电压大于或小于所述预设电压的持续时间；

基于所述持续时间判断所述电磁加热装置是否干烧。

7.根据权利要求6所述的干烧检测方法，其特征在于，所述基于所述持续时间判断所述电磁加热装置是否干烧的步骤包括：

以所述持续时间的倒数作为所述谐振电路的谐振频率；

基于所述谐振频率确定所述电磁加热装置是否干烧。

8.根据权利要求7所述的干烧检测方法，其特征在于，所述基于所述谐振频率确定所述电磁加热装置是否干烧的步骤包括：

判断当前时刻获得的所述谐振频率大于频率阈值；

若所述当前时刻获得的谐振频率大于频率阈值，则计算所述当前时刻获得的谐振频率与先前时刻获得的所述谐振频率之间的频率差值；

判断所述频率差值是否大于差值阈值；

若所述频率差值大于所述差值阈值，则判断所述电磁加热装置干烧，并控制所述电磁加热装置停止加热。

9.根据权利要求8所述的干烧检测方法，其特征在于，在所述判断所述电磁加热装置是否干烧的步骤之前，所述干烧检测方法还包括：

若所述频率差值大于所述差值阈值，则将统计次数加一；

判断所述统计次数是否大于次数阈值；

若所述统计次数大于所述次数阈值，则判断所述电磁加热装置干烧，并将所述统计次数清零。

10.根据权利要求9所述的干烧检测方法，其特征在于，所述干烧检测方法还包括：

若所述当前时刻获得的谐振频率小于或等于频率阈值，或者所述频率差值小于或等于所述差值阈值，则将所述统计次数清零。

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