CN114521033A - 用于加热装置的控制方法及加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于加热装置的控制方法及加热装置。加热装置包括产生用于加热待处理物的电磁波信号的电磁波发生模块、和通过调节自身阻抗来调节电磁波发生模块的负载阻抗的匹配模块。控制方法包括：控制电磁波发生模块产生预设加热功率的电磁波信号；确定电磁波发生模块的负载匹配度，并根据负载匹配度调节匹配模块的阻抗。其中，若在预设调节时间内确定出的负载匹配度均小于等于第一匹配阈值，控制电磁波发生模块停止工作，以避免含有较多电磁波吸收能力差的成分的待处理物在其水分已由冰化为液体后仍被继续加热，进而避免待处理物被过分加热，保证待处理物的品质，减少不期望的能源浪费，延长电磁波发生模块的使用寿命。

Description

用于加热装置的控制方法及加热装置

技术领域

本发明涉及食物处理领域，特别是涉及一种用于电磁波加热装置的控制方法及加热装置。

背景技术

食物在冷冻的过程中，食物的品质得到了保持，然而冷冻的食物在加工或食用前需要解冻。为了便于用户解冻食物，通常通过电磁波加热装置来解冻食物。

通过电磁波加热装置来解冻食物，不仅速度快、效率高，而且食物的营养成分损失低。但是，不同种类的食物因本身的组成成分差异导致其对电磁波吸收的能力存在差异，另外，承载食物的容器材质也会导致食物及容器整体对电磁波吸收的能力存在差异，导致电磁波发生模块不能准确、合适地及时停止工作，使食物被过分的加热或浪费系统能耗。综合考虑，在设计上需要提供一种可使解冻较为准确、合适地结束的用于电磁波加热装置的控制方法及加热装置。

发明内容

本发明第一方面的一个目的是要克服现有技术中的至少一个技术缺陷，提供一种用于电磁波加热装置的控制方法。

本发明第一方面的一个进一步的目的是要节约能源。

本发明第一方面的另一个进一步的目的是要延长电磁波发生模块的使用寿命。

本发明第二方面的一个目的是要提供一种电磁波加热装置。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于加热装置的控制方法，所述加热装置包括产生用于加热待处理物的电磁波信号的电磁波发生模块、和通过调节自身阻抗来调节所述电磁波发生模块的负载阻抗的匹配模块，其特征在于，所述控制方法包括：

控制所述电磁波发生模块产生预设加热功率的电磁波信号；

确定所述电磁波发生模块的负载匹配度，并根据所述负载匹配度调节所述匹配模块的阻抗；其中，所述控制方法还包括：

若在预设调节时间内确定出的所述负载匹配度均小于等于第一匹配阈值，控制所述电磁波发生模块停止工作。

可选地，所述控制方法，还包括：

根据待处理物的重量确定所述预设调节时间。

可选地，所述根据待处理物的重量确定所述预设调节时间的步骤包括：

根据所述重量按照预设的重量时间对照关系匹配所述预设调节时间；其中

所述重量时间对照关系记录有不同重量对应的预设调节时间，且预设调节时间与重量正相关。

可选地，所述控制方法，还包括：

若所述负载匹配度小于等于第二匹配阈值，控制所述电磁波发生模块停止工作；其中

所述第二匹配阈值小于所述第一匹配阈值。

可选地，所述控制方法，还包括：

确定待处理物的介电系数的变化速率；

若所述变化速率下降至小于等于变化速率阈值，控制所述电磁波发生模块停止工作。

可选地，所述控制方法，还包括：

根据待处理物的重量确定所述变化速率阈值。

可选地，所述根据待处理物的重量确定所述变化速率阈值的步骤包括：

根据所述重量按照预设的重量速率对照关系匹配所述变化速率阈值；其中

所述重量速率对照关系记录有不同重量对应的变化速率阈值，且变化速率阈值与重量负相关。

可选地，在所述控制所述电磁波发生模块产生预设加热功率的电磁波信号的步骤之前还包括：

控制所述电磁波发生模块产生预设初始功率的电磁波信号；

调节所述匹配模块的阻抗，并确定使所述电磁波发生模块的负载匹配度最大的所述匹配模块的阻抗值；

根据所述阻抗值确定所述重量；其中，

若所述匹配模块的多个阻抗值均使所述电磁波发生模块的负载匹配度最大，在所述根据所述阻抗值确定所述重量的步骤中，根据最大的阻抗值确定所述重量。

可选地，所述控制方法，还包括：

每间隔预设时间间隔，执行所述确定所述电磁波发生模块的负载匹配度的步骤；和/或

若所述负载匹配度小于等于第一匹配阈值，执行所述根据所述负载匹配度调节所述匹配模块的阻抗的步骤。

根据本发明的第二方面，提供了一种加热装置，其特征在于，包括：

腔体电容，用于放置待处理物；

电磁波发生模块，配置为产生电磁波信号，用于加热所述腔体电容内的待处理物；

匹配模块，配置为可通过调节自身阻抗来调节所述电磁波发生模块的负载阻抗；以及

控制器，配置为用于执行以上任一所述的控制方法。

本发明通过确定阻抗调节后的负载匹配度，在预设调节时间内若连续确定出的负载匹配度均小于等于预设的第一匹配度，使电磁波发生模块停止工作，可避免含有较多电磁波吸收能力差的成分的待处理物在其水分已由冰化为液体后仍被继续加热，进而避免待处理物被过分加热，保证待处理物的品质，减少不期望的能源浪费，延长电磁波发生模块的使用寿命。

进一步地，本发明根据待处理物的介电系数的变化速率判断待处理物是否加热完成，相比于根据温度、时间判断是否加热完成，可使待处理物更准确地停止在用户期望的状态，例如可通过变化速率阈值的设置使加热完成的食物停止在-4～-2℃，使得待处理物易于切割处理，避免肉类待处理物产生血水。

进一步地，本发明使电磁波发生模块在负载匹配度小于等于第二匹配阈值时停止工作，避免因重量、体积过大或过小的待处理物导致负载匹配度过低，防止较多的电磁波被反射回电磁波发生模块而烧坏电磁波发生模块甚至引发安全隐患。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的加热装置的示意性结构图；

图2是图1中控制器的示意性结构图；

图3是根据本发明一个实施例的匹配模块的示意性电路图；

图4是根据本发明一个实施例的用于加热装置的控制方法的示意性流程图；

图5是根据本发明一个实施例的用于加热装置的控制方法的详细流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的加热装置100的示意性结构图。参见图1，加热装置100可包括腔体电容110、电磁波发生模块120、匹配模块130和控制器140。

具体地，腔体电容110可包括用于放置待处理物150的腔体和设置于腔体内的辐射极板。在一些实施例中，腔体内还可设置有接收极板，以与辐射极板组成电容器。在另一些实施例中，腔体可由金属制成，以作为接收极板与辐射极板组成电容器。

电磁波发生模块120可配置为产生电磁波信号，并与腔体电容110的辐射极板电连接，以在腔体电容110内产生电磁波，进而加热腔体电容110内的待处理物150。

匹配模块130可串联在电磁波发生模块120与腔体电容110之间或并联在腔体电容110的两端，并配置为可通过调节自身阻抗来调节电磁波发生模块120的负载阻抗，以实现负载匹配，提高加热效率。

图2是图1中控制器140的示意性结构图。参见图2，控制器140可包括处理单元141和存储单元142。其中存储单元142存储有计算机程序143，计算机程序143被处理单元141执行时用于实现本发明实施例的控制方法。

处理单元141可配置为在控制电磁波发生模块120产生预设加热功率的电磁波信号之后，确定电磁波发生模块120的负载匹配度，并根据负载匹配度调节匹配模块130的阻抗，以提高待处理物150对电磁波的吸收率，提高加热效率。负载匹配度越高，表示电磁波发生模块120分配给腔体电容110的输出功率的占比越高，其他条件相同的情况下待处理物150的加热效率越高。

加热装置100还可包括串联在腔体电容110与电磁波发生模块120之间的双向耦合器，用于实时监测电磁波发生模块120输出的正向功率信号和返回电磁波发生模块120的反向功率信号。负载匹配度可为数字1与反向功率信号与正向功率信号之比的差值。

特别地，在确定电磁波发生模块120的负载匹配度之后，处理单元141可配置为当预设调节时间内确定出的负载匹配度均小于等于第一匹配阈值时，控制电磁波发生模块120停止工作，以避免含有较多电磁波吸收能力差的成分的待处理物150在其水分已由冰化为液体后仍被继续加热，进而避免待处理物150被过分加热，保证待处理物150的品质，减少不期望的能源浪费，延长电磁波发生模块120的使用寿命。

处理单元141可配置为每间隔预设时间间隔，确定电磁波发生模块120的负载匹配度。即，若连续预设次数确定出的负载匹配度均小于等于第一匹配阈值，控制电磁波发生模块120停止工作。

处理单元141可配置为在负载匹配度小于等于第一匹配阈值，根据负载匹配度调节匹配模块130的阻抗，以保证待处理物150对电磁波的吸收率。

可替换地，负载匹配度可由回波损耗替换，回波损耗约低，表示电磁波发生模块120分配给腔体电容110的输出功率的占比越高，其他条件相同的情况下待处理物150的加热效率越高。

在确定电磁波发生模块120的回波损耗之后，处理单元141可配置为当预设调节时间内确定出的回波损耗均大于预设损耗阈值时，控制电磁波发生模块120停止工作。

在一些实施例中，处理单元141可配置为根据待处理物150的重量确定预设调节时间，以提高判断待处理物150是否已基本加热完成、存在电磁波吸收能力差的成分的准确性。

处理单元141可根据重量按照存储单元142中预设的重量时间对照关系匹配预设调节时间。其中，重量时间对照关系记录有不同重量对应的预设调节时间，且预设调节时间与重量正相关，以适应不同的待处理物150，使得电磁波发生模块120的停止更加精准。

例如，重量时间对照关系记录有不同重量区间对应的预设调节时间，重量区间的中间值越大，对应的预设调节时间越长。

在一些实施例中，在加热过程中，处理单元141可配置为确定待处理物150的介电系数的变化速率，并在变化速率下降至小于等于变化速率阈值，控制电磁波发生模块120停止工作，以与负载匹配度的阈值判断相配合，使待处理物150更准确地停止在用户期望的状态。

处理单元141可根据待处理物150的重量确定变化速率阈值，以提高判断加热是否完成的准确性。

处理单元141可根据重量按照预设的重量速率对照关系匹配变化速率阈值。其中，重量速率对照关系记录有不同重量对应的变化速率阈值，且变化速率阈值与重量负相关，以适应不同重量待处理物150对电磁波能量的需求量，使得电磁波发生模块120的停止更加精准。

在一些进一步地实施例中，待处理物150的重量可通过实现电磁波发生模块120的最佳负载匹配的匹配模块130的初始阻抗值确定，以提高重量的精度，减少生产成本。

具体地，在控制电磁波发生模块120产生预设加热功率的电磁波信号之前，处理单元141可配置为控制电磁波发生模块120产生预设初始功率的电磁波信号，调节匹配模块130的阻抗，并确定使电磁波发生模块120的负载匹配度最大的匹配模块130的阻抗值，再根据阻抗值确定重量。其中，若匹配模块130的多个阻抗值均使电磁波发生模块120的负载匹配度最大，根据其中最大的阻抗值确定重量。

图3是根据本发明一个实施例的匹配模块130的示意性电路图。参见图3，在一些实施例中，匹配模块130可包括串联在电磁波发生模块120与腔体电容110之间的第一匹配单元131、和一端电连接于第一匹配单元131与腔体电容110之间且另一端接地的第二匹配单元132。

第一匹配单元131和第二匹配单元132可分别包括并联的多个匹配支路，且每个匹配支路包括一个定值电容和一个开关，以在使电路简单的同时，提高匹配模块130的可靠性和调节范围。

第一匹配单元131可主要用于调节谐振点频率，其多个匹配支路的定值电容的电容值均不相同，分别由开关S₁、S₂、…、S_a控制。第二匹配单元132可主要用于进一步调节谐振点频率和谐振点幅值，其多个匹配支路的定值电容的电容值均不相同，分别由开关K₁、K₂、…、K_b控制。

在一些进一步地实施例中，处理单元141可配置为以二分法的方式调节第二匹配单元132中开关K₁、K₂、…、K_b的通断状态，逐步缩小实现负载匹配度最大的容值区间，并确定实现负载匹配度最大的第二匹配单元132的容值(第二匹配单元132的容值可直接由第二匹配单元132的容值的开关编号表示)进而确定待处理物150的重量。

示例性地，第二匹配单元132共有15个开关(即b＝15)，依次为开关K₁、K₂、…、K₁₄、K₁₅。处理单元141可首先导通第二匹配单元132的开关K₈、K₁₂和K₄，并分别遍历对应的第一匹配单元131的开关S₁、S₂、…、S_a确定负载匹配度。若开关K₁₂对应的负载匹配度最大，由此确定最佳值在开关K₈至K₁₅之间，导通第二匹配单元132的开关K₁₀和K₁₄，并分别遍历对应的第一匹配单元131的开关S₁、S₂、…、S_a确定负载匹配度，以此类推，确定出实现负载匹配度最大的第二匹配单元132的开关编号。

在另一些进一步地实施例中，处理单元141可配置为将第二匹配单元132的容值区间划分为多个子区间，确定出多个子区间的中间值中负载匹配度最大的，再遍历该子区间的所有容值，进而确定实现负载匹配度最大的第二匹配单元132的容值，确定待处理物150的重量。

示例性地，第二匹配单元132共有15个开关(即b＝15)，依次为开关K₁、K₂、…、K₁₄、K₁₅。处理单元141可首先导通第二匹配单元132的开关K₂、K₄、K₆、K₈、K₁₀、K₁₂和K₁₄，并分别遍历对应的第一匹配单元131的开关S₁、S₂、…、S_a确定负载匹配度。若开关K₁₂对应的负载匹配度最大，由此确定最佳值在开关K₁₁至K₁₃之间，导通第二匹配单元132的开关K₁₁和K₁₃，并分别遍历对应的第一匹配单元131的开关S₁、S₂、…、S_a确定负载匹配度，确定出实现负载匹配度最大的第二匹配单元132的开关编号。

在另一些实施例中，待处理物150的重量也可由重量传感器检测获得、或由用户手动输入。

在一些实施例中，处理单元141可配置为在负载匹配度小于等于第二匹配阈值时，控制电磁波发生模块120停止工作。其中，第二匹配阈值可小于第一匹配阈值，以避免因重量、体积过大或过小的待处理物150导致负载匹配度过低，防止较多的电磁波被反射回电磁波发生模块120而烧坏电磁波发生模块120甚至引发安全隐患。

图4是根据本发明一个实施例的用于加热装置100的控制方法的示意性流程图(在本发明的说明书附图中，“Y”表示“是”，“N”表示“否”)。参见图4，本发明的用于加热装置100的控制方法可包括如下步骤：

步骤S402：控制电磁波发生模块120产生预设加热功率的电磁波信号。

步骤S404：确定电磁波发生模块120的负载匹配度，并根据负载匹配度调节匹配模块130的阻抗。

步骤S406：判断在预设调节时间内确定出的负载匹配度是否均小于等于第一匹配阈值。若是，执行步骤S408；若否，返回步骤S404。

步骤S408：控制电磁波发生模块120停止工作。

本发明的控制方法通过确定阻抗调节后的负载匹配度，在预设调节时间内若连续确定出的负载匹配度均小于等于预设的第一匹配度，使电磁波发生模块120停止工作，可避免含有较多电磁波吸收能力差的成分的待处理物150在其水分已由冰化为液体后仍被继续加热，进而避免待处理物150被过分加热，保证待处理物150的品质，减少不期望的能源浪费，延长电磁波发生模块120的使用寿命。

电磁波发生模块120的负载匹配度可每间隔预设时间间隔进行一次确定。即，若连续预设次数确定出的负载匹配度均小于等于第一匹配阈值，控制电磁波发生模块120停止工作。

匹配模块130的阻抗可在负载匹配度小于等于第一匹配阈值时，根据负载匹配度进行调节，以保证待处理物150对电磁波的吸收率。

在一些实施例中，预设调节时间可根据待处理物150的重量确定，以提高判断待处理物150是否已基本加热完成、存在电磁波吸收能力差的成分的准确性。

预设调节时间可根据重量按照存储单元142中预设的重量时间对照关系匹配获得。其中，重量时间对照关系记录有不同重量对应的预设调节时间，且预设调节时间与重量正相关，以适应不同的待处理物150，使得电磁波发生模块120的停止更加精准。

在一些实施例中，控制方法还可包括：确定待处理物150的介电系数的变化速率；若变化速率下降至小于等于变化速率阈值，控制电磁波发生模块120停止工作，以与负载匹配度的阈值判断相配合，使待处理物150更准确地停止在用户期望的状态。

变化速率阈值可根据待处理物150的重量确定，以提高判断加热是否完成的准确性。

变化速率阈值可根据重量按照预设的重量速率对照关系匹配获得。其中，重量速率对照关系记录有不同重量对应的变化速率阈值，且变化速率阈值与重量负相关，以适应不同重量待处理物150对电磁波能量的需求量，使得电磁波发生模块120的停止更加精准。

在一些进一步地实施例中，待处理物150的重量可通过实现电磁波发生模块120的最佳负载匹配的匹配模块130的初始阻抗值确定，以提高重量的精度，减少生产成本。具体地，待处理物150的重量可通过如下步骤获得：

控制电磁波发生模块120产生预设初始功率的电磁波信号，预设初始功率可小于预设加热功率，以减少重量获取阶段对待处理物150的加热效果的影响、并减少对电磁波发生模块120的损害；

调节匹配模块130的阻抗，并确定使电磁波发生模块120的负载匹配度最大的匹配模块130的阻抗值；

根据阻抗值确定重量(在该步骤中，若匹配模块130的多个阻抗值均使电磁波发生模块120的负载匹配度最大，根据最大的阻抗值确定重量)。

在一些实施例中，控制方法还可包括：若负载匹配度小于等于第二匹配阈值，控制电磁波发生模块120停止工作。其中，第二匹配阈值小于第一匹配阈值，以避免因重量、体积过大或过小的待处理物150导致负载匹配度过低，防止较多的电磁波被反射回电磁波发生模块120而烧坏电磁波发生模块120甚至引发安全隐患。

图5是根据本发明一个实施例的用于加热装置100的控制方法的详细流程图。参见图5，本发明的用于加热装置100的控制方法可具体地包括如下详细步骤：

步骤S502：获取加热指令。

步骤S504：控制电磁波发生模块120产生预设初始功率的电磁波信号。

步骤S506：调节匹配模块130的阻抗，并确定使电磁波发生模块120的负载匹配度最大的匹配模块130的阻抗值。

步骤S508：根据使电磁波发生模块120的负载匹配度最大的匹配模块130的阻抗值确定重量，并进一步根据重量确定预设调节时间、和变化速率阈值。

步骤S510：每间隔预设时间间隔，确定电磁波发生模块120的负载匹配度、和待处理物150的介电系数的变化速率。执行步骤S512和步骤S520。

步骤S512：判断负载匹配度是否小于等于第二匹配阈值。若是，执行步骤S522；若否，执行步骤S514。

步骤S514：判断负载匹配度是否小于等于第一匹配阈值。若是，执行步骤S516和步骤S518；若否，返回步骤S510。

步骤S516：根据负载匹配度调节匹配模块130的阻抗。

步骤S518：判断在预设调节时间内确定出的负载匹配度是否均小于等于第一匹配阈值。若是，执行步骤S522；若否，返回步骤S510。

步骤S520：判断待处理物150的介电系数的变化速率是否下降至小于等于变化速率阈值。若是，执行步骤S522；若否，返回步骤S510。

步骤S522：控制电磁波发生模块120停止工作。返回步骤S502。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于加热装置的控制方法，所述加热装置包括产生用于加热待处理物的电磁波信号的电磁波发生模块、和通过调节自身阻抗来调节所述电磁波发生模块的负载阻抗的匹配模块，其特征在于，所述控制方法包括：

控制所述电磁波发生模块产生预设加热功率的电磁波信号；

确定所述电磁波发生模块的负载匹配度，并根据所述负载匹配度调节所述匹配模块的阻抗；其中，所述控制方法还包括：

若在预设调节时间内确定出的所述负载匹配度均小于等于第一匹配阈值，控制所述电磁波发生模块停止工作。

2.根据权利要求1所述的控制方法，还包括：

根据待处理物的重量确定所述预设调节时间。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，所述根据待处理物的重量确定所述预设调节时间的步骤包括：

根据所述重量按照预设的重量时间对照关系匹配所述预设调节时间；其中

所述重量时间对照关系记录有不同重量对应的预设调节时间，且预设调节时间与重量正相关。

4.根据权利要求1所述的控制方法，还包括：

若所述负载匹配度小于等于第二匹配阈值，控制所述电磁波发生模块停止工作；其中

所述第二匹配阈值小于所述第一匹配阈值。

5.根据权利要求1所述的控制方法，还包括：

确定待处理物的介电系数的变化速率；

若所述变化速率下降至小于等于变化速率阈值，控制所述电磁波发生模块停止工作。

6.根据权利要求5所述的控制方法，还包括：

根据待处理物的重量确定所述变化速率阈值。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述根据待处理物的重量确定所述变化速率阈值的步骤包括：

根据所述重量按照预设的重量速率对照关系匹配所述变化速率阈值；其中

所述重量速率对照关系记录有不同重量对应的变化速率阈值，且变化速率阈值与重量负相关。

8.根据权利要求2或6所述的控制方法，其中，在所述控制所述电磁波发生模块产生预设加热功率的电磁波信号的步骤之前还包括：

控制所述电磁波发生模块产生预设初始功率的电磁波信号；

调节所述匹配模块的阻抗，并确定使所述电磁波发生模块的负载匹配度最大的所述匹配模块的阻抗值；

根据所述阻抗值确定所述重量；其中，

若所述匹配模块的多个阻抗值均使所述电磁波发生模块的负载匹配度最大，在所述根据所述阻抗值确定所述重量的步骤中，根据最大的阻抗值确定所述重量。

9.根据权利要求1所述的控制方法，还包括：

每间隔预设时间间隔，执行所述确定所述电磁波发生模块的负载匹配度的步骤；和/或

若所述负载匹配度小于等于第一匹配阈值，执行所述根据所述负载匹配度调节所述匹配模块的阻抗的步骤。

10.一种加热装置，其特征在于，包括：

腔体电容，用于放置待处理物；

电磁波发生模块，配置为产生电磁波信号，用于加热所述腔体电容内的待处理物；

匹配模块，配置为可通过调节自身阻抗来调节所述电磁波发生模块的负载阻抗；以及

控制器，配置为用于执行权利要求1-9中任一所述的控制方法。

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