CN113382491B - 电磁加热设备的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电磁加热设备的控制方法,属于烹饪器具控制技术领域,解决解决电磁感应加热过程中的锅鸣现象,本发明提出的电磁加热设备的控制方法中,所述电磁加热设备由IGBT交替通断实现电磁谐振,所述控制方法包括:获取当前加热锅具的锅鸣频率范围fnoise‑min~fnoise‑max;根据锅鸣频率范围控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外。从而避免因IGBT工作频率进入锅具共振频率范围内而发生锅鸣现象,本发明可以在不增加其他硬件的前提下,解决电磁感应加热过程中的锅鸣现象。
Description
【技术领域】
本发明涉及烹饪器具控制技术领域,尤其涉及电磁加热设备的控制方法。
【背景技术】
常见的用于厨房烹饪的电磁加热设备有电磁炉、电磁感应加热式电饭煲、电磁感应加热式电压力锅等,这些电磁加热设备因其热效率高、清洁、方便的优点而深受用户喜爱。
电磁加热设备的加热原理是由电磁感应系统中的IGBT交替通断完成电磁谐振,进而产生交变磁场,置于交变磁场中的锅具(铁磁性材质)因感应而自身发热。一般来说,通过控制IGBT的开通时间和关断时间来产生高频交流信号,IGBT的开通时间越长,峰值电流和峰值电压越大,功率也就越高,但电磁感应系统对IGBT的控制还要兼顾到效率、可靠性和噪音,就以噪音来说,当IGBT的工作频率进入锅具共振频率范围内,会使锅具振动加强,产生锅鸣现象,这对用户来说是很不好地体验。
【发明内容】
本发明提出电磁加热设备的控制方法,在不增加其他硬件的前提下,有效解决电磁感应加热过程中的锅鸣现象。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
电磁加热设备的控制方法,所述电磁加热设备由IGBT交替通断实现电磁谐振,所述控制方法包括:
获取当前加热锅具的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max;
根据锅鸣频率范围控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外。
在上述电磁加热设备的控制方法中,根据锅鸣频率范围控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外,包括:
每个半波周期内的开通时间Ton=Ton基+ΔT;其中,Ton基为IGBT的预设开通时间,ΔT≥1/fnoise-min-1/fnoise-max。
在上述电磁加热设备的控制方法中,1/fnoise-min-1/fnoise-max≤ΔT≤1/20000Hz-1/fnoise-max。
在上述电磁加热设备的控制方法中,根据锅鸣频率范围控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外,包括:
每个半波周期内的开通时间Ton=Ton基-ΔT;其中,Ton基为IGBT的预设开通时间,ΔT≥1/fnoise-min-1/fnoise-max。
在上述电磁加热设备的控制方法中,1/fnoise-min-1/fnoise-max≤ΔT≤1/fnoise-min-1/40000Hz。
在上述电磁加热设备的控制方法中,根据锅鸣频率范围控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外,包括:
在IGBT的偶数个半波周期中有一半的开通时间Ton=Ton基+ΔT,另一半的开通时间Ton=Ton基-ΔT;其中,Ton基为IGBT的预设开通时间,ΔT≥1/fnoise-min-1/fnoise-max。
在上述电磁加热设备的控制方法中,
当Ton=Ton基+ΔT时,1/fnoise-min-1/fnoise-max≤ΔT≤1/20000Hz-1/fnoise-max。
当Ton=Ton基-ΔT时,1/fnoise-min-1/fnoise-max≤ΔT≤1/fnoise-min-1/40000Hz。
在上述电磁加热设备的控制方法中,还包括在每个半波周期内对IGBT的输入信号进行斩波处理,0<T1<TAC/2,T1为斩波时间,TAC为全波周期。
在上述电磁加热设备的控制方法中,获取当前加热锅具的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max,包括:
电磁加热设备检测到有锅具时,获取加热电路中电压比较器所输出的脉冲信号;
根据预定时间内获取的脉冲信号个数判断锅具的材质类型;
根据判断出的锅具材质类型选择对应的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max。
在上述电磁加热设备的控制方法中,所述电磁加热设备为电磁炉、电磁感应加热式电饭煲、电磁感应加热式电压力锅中的一种。
本发明的有益效果:
本发明提出的电磁加热设备的控制方法,根据锅具本身的锅鸣频率范围来控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,也即控制了IGBT的工作频率fIGBT,使IGBT的工作频率fIGBT保持在锅鸣频率范围之外,从而避免因IGBT工作频率进入锅具共振频率范围内而发生锅鸣现象,因此,本发明可以在不增加其他硬件的前提下,解决电磁感应加热过程中的锅鸣现象。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对本发明做进一步的说明:
图1为本发明一个实施例中电磁加热设备在加热过程中的IGBT驱动控制波形图;
图2为本发明一个实施例中电磁加热设备在加热过程中的IGBT驱动控制波形图;
图3为本发明一个实施例中电磁加热设备在加热过程中的IGBT驱动控制波形图;
图4为本发明一个实施例中电磁加热设备在加热过程中的IGBT驱动控制波形图。
【具体实施方式】
本发明提出的电磁加热设备的控制方法,所述电磁加热设备由IGBT交替通断实现电磁谐振,所述控制方法包括:获取当前加热锅具的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max;根据锅鸣频率范围控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外。根据锅具本身的锅鸣频率范围来控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,也即控制了IGBT的工作频率fIGBT,使IGBT的工作频率fIGBT保持在锅鸣频率范围之外,从而避免因IGBT工作频率进入锅具共振频率范围内而发生锅鸣现象,因此,本发明可以在不增加其他硬件的前提下,解决电磁感应加热过程中的锅鸣现象。
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明,但下述实施例仅为本发明的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例,都属于本发明的保护范围。
在本发明的一个实施例中提出的电磁加热设备的控制方法,根据锅鸣频率范围控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,具体来说:假设当前被加热锅具的锅鸣频率范围为fnoise-min~fnoise-max,要使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外,就要控制IGBT的工作频率fIGBT>fnoise-max,或者<fnoise-min,IGBT的工作频率决定于IGBT的开通时间Ton(Ton=1/fIGBT),而电磁加热设备是通过控制IGBT的开通时间和关断时间来产生高频交流信号,因此,只要控制IGBT的开通时间Ton保持在1/fnoise-max~1/fnoise-min范围之外,即能使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外。
基于上述控制原理,本实施例有如下两种方法:
1、参照图1,控制IGBT的工作频率fIGBT<fnoise-min,即控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton=Ton基+ΔT;其中,Ton基为IGBT的预设开通时间(由IGBT的固有频率来决定),ΔT≥1/fnoise-min-1/fnoise-max。
2、参照图2,控制IGBT的工作频率fIGBT>fnoise-max,即控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton=Ton基-ΔT;其中,Ton基为IGBT的预设开通时间(由IGBT的固有频率来决定),ΔT≥1/fnoise-min-1/fnoise-max。
上述的两种方法均可在不增加其他硬件的前提下,解决电磁感应加热过程中的锅鸣现象。
在本发明的一个实施例中,基于前述实施例所述的控制方法:考虑到用户的使用体验,还要将噪音控制在人耳可以接受的范围之内,人耳可听到频率范围为20Hz~20000Hz,针对上述实施例中的第一种方法,进一步限定ΔT:1/fnoise-min-1/fnoise-max≤ΔT≤1/20000Hz-1/fnoise-max。
在本发明的一个实施例中,基于前述实施例所述的控制方法:当控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton=Ton基-ΔT时,IGBT的过高频率下工作,发热严重,为了保证IGBT工作可靠性,针对上述实施例中的第二种方法,进一步限定ΔT:1/fnoise-min-1/fnoise-max≤ΔT≤1/fnoise-min-1/40000Hz。
在本发明的一个实施例中,基于前述实施例所述的控制方法:如果IGBT在每个半波周期内的开通时间都在Ton基基础上增加ΔT或者减少ΔT,会导致电磁加热设备的加热功率偏高或者偏低,无法维持在正常功率,因此,本实施例结合前述实施例的两种控制方法:参照图3,在IGBT的偶数个半波周期中有一半的开通时间Ton=Ton基+ΔT,另一半的开通时间Ton=Ton基-ΔT;其中,Ton基为IGBT的预设开通时间(由IGBT的固有频率来决定),ΔT≥1/fnoise-min-1/fnoise-max。示例性的:假设在IGBT的10个半波周期中,前5个半波周期中的开通时间Ton=Ton基+ΔT,后5个半波周期中的开通时间Ton=Ton基-ΔT,这样能在保持正常功率基本不变的前提下,解决电磁感应加热过程中的锅鸣现象;又或者,在IGBT的10个半波周期中,前一个半波周期中的开通时间Ton=Ton基+ΔT,后一个半波周期中的开通时间Ton=Ton基-ΔT,如此交替进行,同样能达到上述目的。
在本发明的一个实施例中,基于前述实施例所述的控制方法:参照图4,还包括在每个半波周期内对IGBT的输入信号进行斩波处理,0<T1<TAC/2,T1为斩波时间,TAC为全波周期。在IGBT的每个半波周期内,通过斩波处理,增加开通时间Ton,从而能在限定的IGBT工作频率fIGBT范围内达到所需要的功率,避免IGBT工作频率fIGBT过高,导致功率偏低。
在本发明的一个实施例中,基于前述实施例所述的控制方法:锅鸣频率范围受到锅具本身材质的影响,不同材质的锅具,锅鸣频率范围也存在差异,在使用不同锅具烹饪的情况下,首先要确定当前被加热锅具的材质,在本实施例中,获取当前加热锅具的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max,包括如下步骤:
电磁加热设备检测到有锅具时,获取加热电路中电压比较器所输出的脉冲信号;
根据预定时间内获取的脉冲信号个数判断锅具的材质类型;
根据判断出的锅具材质类型选择对应的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max。
具体地说:本实施例中,通过获取电压比较器输出的脉冲信号,并对获取到的脉冲信号的个数进行计数;然后,根据预设时间内所获取到的电压比较器输出的脉冲信号的个数,来判断锅具的材质类型,一般的,根据锅具材质类型的不同,可以将锅具分为430铁锅、430钢锅和304钢锅,上述每种锅具对应的锅鸣频率范围都预存在电磁加热设备的MCU中,只要判断出当前锅具材质类型,即可选择对应的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max,并按照前述实施例所述的控制方法,解决该锅具在电磁感应加热过程中的锅鸣现象。
本发明实施例中所述的电磁加热设备可以是电磁炉、电磁感应加热式电饭煲或者电磁感应加热式电压力锅。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (4)
1.电磁加热设备的控制方法,所述电磁加热设备由IGBT交替通断实现电磁谐振,所述控制方法包括:
获取当前加热锅具的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max;
根据锅鸣频率范围控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外;
根据锅鸣频率范围控制IGBT在每个半波周期内的开通时间Ton,使IGBT的工作频率fIGBT处于锅鸣频率范围之外,包括:
在IGBT的偶数个半波周期中有一半的开通时间Ton=Ton基+ΔT,另一半的开通时间Ton=Ton基-ΔT;
其中,Ton基为IGBT的预设开通时间,ΔT≥1/fnoise-min-1/fnoise-max;
当Ton=Ton基+ΔT时,1/fnoise-min-1/fnoise-max≤ΔT≤1/20000Hz-1/fnoise-max;
当Ton=Ton基-ΔT时,1/fnoise-min-1/fnoise-max≤ΔT≤1/fnoise-min-1/40000Hz。
2.如权利要求1所述电磁加热设备的控制方法,其特征在于,还包括在每个半波周期内对IGBT的输入信号进行斩波处理,0<T1<TAC/2,T1为斩波时间,TAC为全波周期。
3.如权利要求1所述电磁加热设备的控制方法,其特征在于,获取当前加热锅具的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max,包括:
电磁加热设备检测到有锅具时,获取加热电路中电压比较器所输出的脉冲信号;根据预定时间内获取的脉冲信号个数判断锅具的材质类型;
根据判断出的锅具材质类型选择对应的锅鸣频率范围fnoise-min~fnoise-max。
4.如权利要求1所述电磁加热设备的控制方法,其特征在于,所述电磁加热设备为电磁炉、电磁感应加热式电饭煲、电磁感应加热式电压力锅中的一种。
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