CN116419442A - 加热装置及其适用的检测方法 - Google Patents

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CN116419442A CN202111667832.5A CN202111667832A CN116419442A CN 116419442 A CN116419442 A CN 116419442A CN 202111667832 A CN202111667832 A CN 202111667832A CN 116419442 A CN116419442 A CN 116419442A
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林奕良
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林俊玮
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Abstract

本案为一种加热装置，包含:谐振电路，包含:逆变电路，提供谐振槽电流及谐振槽电压；以及谐振槽，包含加热线圈、谐振槽电容、谐振槽等效电感及谐振槽等效阻抗；检测单元，检测谐振槽电流与谐振槽电压而取得参考电流值、第一零交越时间点、第二零交越时间点、时间变化量、谐振周期及负峰值电流值；以及控制单元；其中，检测单元依据谐振槽电容的电容值、谐振周期与第一运算式计算出谐振槽等效电感的电感值；依据谐振槽等效电感、时间变化量、谐振周期、参考电流值及负峰值电流值与第二运算式计算出谐振槽等效阻抗的阻抗值。

Description

加热装置及其适用的检测方法
技术领域
本案涉及一种加热装置，尤其涉及一种利用谐振槽在负半周放电路径的自然响应特性，进而以谐振槽的电流及电压信息计算谐振槽等效电感及谐振槽等效阻抗的加热装置及其适用的检测方法。
背景技术
近年来随着科技的进步，人们烹饪的加热装置已不再只有单一种选择，除了利用瓦斯燃料加热的加热装置之外，更有以电能驱动的微波炉、红外线式烤箱以及电热式加热炉等多种选择，这些各式各样的加热装置各有其优缺点，可分别适用于各种不同食材的烹饪与烹饪的场合，以满足不同需求的使用者。
一般加热装置，例如电磁炉等，系利用加热线圈使食材容器加热，再通过调整供电至加热线圈的电量大小控制对食材容器的加热量。其中加热装置于加热时，食材容器摆放的位置及食材容器的材质等不但影响感应线圈对食材容器的加热量外，更会影响感应线圈的运作状况及电流值大小。由于不同材质的食材容器的材质或食材容器的材质摆放的位置皆会由谐振槽等效电感感应出不同的等效参数，故现有的加热装置会利用谐振槽电压、谐振槽电流及谐振槽电压与谐振槽电流间的相位进行谐振槽等效阻抗及谐振槽等效电感的运算，进而利用谐振槽等效阻抗及谐振槽等效电感的运作结果来调整加热线圈上的电能，然此方式需要额外的电压检测电路及电流检测电路，导致现有加热装置具有线路复杂及成本较高等缺失。
因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的加热装置及其适用的检测方法，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。
发明内容
本案为一种加热装置及其适用的检测方法，其中加热装置具有谐振槽，且加热装置利用谐振槽在负半周放电路径的自然响应特性，进而以谐振槽的电流及电压信息来计算谐振槽等效电感及谐振槽等效阻抗，藉此加热装置无需设置过多的检测电路，故可达到线路简单及成本较低的功效。
为达上述的目的，本案的一较佳实施例为一种加热装置，包含：谐振电路，包含：逆变电路，提供谐振槽电流及谐振槽电压；以及谐振槽，包含加热线圈、谐振槽电容、谐振槽等效电感及谐振槽等效阻抗；检测单元，电气耦接谐振电路，并检测谐振槽电流与谐振槽电压而取得参考电流值、第一零交越时间点、第二零交越时间点、时间变化量、谐振周期及负峰值电流值，参考电流值系对应谐振槽电压为零的谐振槽电流的电流值，时间变化量为谐振槽电压为零的时间点至第一零交越时间点的时间间距，谐振周期系第一零交越时间点及第二零交越时间点所定义；以及控制单元，控制逆变电路输出谐振槽电流及谐振槽电压而进行加热线圈的加热功率控制；其中，检测单元依据谐振槽电容的电容值、谐振周期与第一运算式而计算出谐振槽等效电感的电感值；检测单元依据谐振槽等效电感、时间变化量、谐振周期、参考电流值及负峰值电流值与第二运算式而计算出谐振槽等效阻抗的阻抗值；控制单元依据谐振槽等效电感的电感值与等效阻抗的阻抗值，以进行加热线圈的加热功率控制；其中第一运算式为
Figure BDA0003448767380000021
Leq为谐振槽等效电感的电感值，Cr为谐振槽电容的电容值，T为谐振周期；第二运算式为/>
Figure BDA0003448767380000022
Req为谐振槽等效阻抗的阻抗值，I0为参考电流值，△t为时间变化量，IN为负峰值电流值。
为达上述的目的，本案的另一较佳实施例为一种检测方法，应用于加热装置的检测单元中，其中加热装置更包含谐振电路，谐振电路包含逆变电路及谐振槽，逆变电路提供谐振槽电流及谐振槽电压，谐振槽包含加热线圈、谐振槽电容、谐振槽等效电感及谐振槽等效阻抗，检测方法包含：(a)检测谐振槽电流与谐振槽电压而取得参考电流值、第一零交越时间点、第二零交越时间点、时间变化量、谐振周期及负峰值电流值，其中参考电流值系对应谐振槽电压为零的谐振槽电流的电流值，时间变化量为谐振槽电压为零的时间点至第一零交越时间点的时间间距，谐振周期系第一零交越时间点及第二零交越时间点所定义；(b)依据谐振槽电容、谐振周期与第一运算式而计算出谐振槽等效电感的电感值，其中第一运算式为
Figure BDA0003448767380000031
Leq为谐振槽等效电感的电感值，Cr为谐振槽电容的电容值，T为谐振周期；(c)依据谐振槽等效电感、时间变化量、谐振周期、参考电流值及负峰值电流值与一第二运算式而计算出等效阻抗的阻抗值，其中第二运算式为/>
Figure BDA0003448767380000032
Rea为谐振槽等效阻抗的阻抗值，I0为参考电流值，△t为时间变化量，IN为负峰值电流值；以及(d)依据谐振槽等效电感的电感值与谐振槽等效阻抗的阻抗值，以进行加热线圈的加热功率控制。
附图说明
图1A为本案较佳实施例的加热装置的系统示意图；
图1B为图1A所示的加热装置的电路架构示意图；
图2为图1B所示的加热装置的上开关元件的控制电压及谐振槽电流的波形示意图；
图3为图1B所示的检测单元的参数获取单元的零交越检测电路的电路结构示意图；
图4为在图2的架构下，显示了图3所示的零交越检测电路所输出的脉波宽度信号的波形示意图；
图5为图1B所示的检测单元的参数获取单元的负峰值检测电路的电路结构示意图；
图6为本案较佳实施例的检测方法的步骤流程示意图。
附图标记说明
1：加热装置
2：电源供应电路
3：检测单元
4：控制单元
20：逆变电路
21：谐振槽
22：谐振电路
Vin：输入电压
Qh：上开关元件
Q1：下开关元件
T1：第一端
T2：第二端
Cr：谐振槽电容
Leq：谐振槽等效电感
Req：谐振槽等效阻抗
Ir：谐振槽电流
I0：参考电流值
Δt：时间变化量
Vr：谐振槽电压
IN：负峰值电流值
30：参数获取单元
31：微处理器
300：零交越检测电路
301：负峰值检测电路
CT1：第一比流器
R1：第一电阻
COM：比较器
R2：第二电阻
C1：第一电容
Dz：稽纳二极管
G：接地端
CT2：第二比流器
R3：第三电阻
R4：第四电阻
Camp：负反馈放大器
D：二极管
C2：第二电容
310：第一计算单元
311：第二计算单元
t0、t1、t2、t3：时间
T：谐振周期
210：加热线圈
具体实施方式
体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及附图在本质上系当作说明之用，而非用于限制本案。
请参阅图1A、图1B及图2，其中图1A为本案较佳实施例的加热装置的系统示意图，图1B为图1A所示的加热装置的电路架构示意图，图2为图1B所示的加热装置的上开关元件的控制电压及谐振槽电流的波形示意图。于本案中，加热装置1可为但不限于电磁炉，且包含电源供应电路2、检测单元3及控制单元4。电源供应电路2包含谐振电路22，谐振电路22包含逆变电路20及谐振槽21。逆变电路20接收输入电压Vin，且包含至少一开关元件，例如图1B所示，逆变电路20包含上开关元件Qh及下开关元件Q1，上开关元件Qh及下开关元件Q1串联电连接，使逆变电路20构成半桥形式的逆变电路，且通过上开关元件Qh及下开关元件Q1交错的进行导通及关断的切换，逆变电路20将输入电压Vin转换而输出谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr。另外，上开关元件Qh及下开关元件Q1分别包含控制端、第一电流传导端及第二电流传导端。
谐振槽21包含第一端T1、第二端T2、加热线圈210、谐振槽电容Cr、谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效阻抗Req。第一端T1及第二端T2分别电气耦接于逆变电路20的其中之一开关元件的两个电流传导端，例如图1B所示，谐振槽21的第一端T1电气耦接于下开关元件Q1的第一电流传导端，谐振槽21的第二端T2电气耦接于下开关元件Q1的第二电流传导端。谐振槽电容Cr、谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效阻抗Req依序串联电连接于第一端T1及第二端T2之间，然谐振槽电容Cr、谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效阻抗Req在第一端T1及第二端T2之间的串联电连接顺序并不局限于如图1B所示，可依实际需求而变化。加热线圈210可依据逆变电路20提供的谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr对放置在加热装置1上的食材容器(未图示)感应加热。此外，谐振槽21、加热线圈210及食材容器在电路上等效构成谐振槽等效电感Leq，且谐振槽21、加热线圈210及食材容器亦在电路上等效构成谐振槽等效阻抗Req。另外，谐振槽电容Cr的电容值则为已知值。
由上可知，谐振槽等效电感Leq的电感值与加热线圈210的电感值、食材容器的材质及食器容材在加热装置1上的位置存在对应关系，换言之，即加热线圈210的电感值、食材容器的材质及食器容材在加热装置1上的位置三者的任意变化都使得谐振槽等效电感Leq的电感值改变。谐振槽等效阻抗Req的阻抗值则与谐振槽21的阻抗值、食材容器的材质及食器容材在加热装置1上的位置存在对应关系，即谐振电路1的阻抗值、食材容器的材质及食器容材在加热装置1上的位置三者的任意变化都使得谐振槽等效阻抗Req的阻抗值改变。
控制单元4与逆变电路20电气耦接，用以控制逆变电路20输出谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr，进行加热线圈210的加热功率控制。
检测单元3与谐振电路22电气耦接，例如电气耦接于谐振槽21的第一端T1及谐振槽电容Cr之间，且检测谐振槽电流Ir与谐振槽电压Vr，以取得参考电流值I0、时间变化量△t、第一零交越时间点、第二零交越时间点、谐振周期T及负峰值电流值IN。参考电流值I0系对应谐振槽电压Vr为零时的谐振槽电流Ir的电流值，例如逆变电路20的上开关元件Qh处于负半周期而从导通切换为关断，使谐振槽电压Vr为零时，谐振槽电流Ir的瞬间电流值构成参考电流值I0(如图2所例示时间t＝0时)。第一零交越时间点为谐振槽电压Vr为零后谐振槽电流Ir第一次为零时的时间点(如图2所例示时间t1)。第二零交越时间点为谐振槽电压Vr为零后谐振槽电流Ir第二次为零时的时间点(如图2所例示时间t3)。时间变化量△t为谐振槽电压Vr为零的时间点至第一零交越时间点的时间间距(例如图2所示时间t0至时间t1的时间长度)。谐振周期T由第一零交越时间点及第二零交越时间点所定义。负峰值电流值IN为谐振槽电流Ir在负电流时的最大值(例如发生于图2所示的时间t2)。
另外，在本案中，检测单元3依据谐振槽电容Cr的电容值、谐振周期T与第一运算式而计算出谐振槽等效电感Leq的电感值，第一运算式如下：
Figure BDA0003448767380000061
其中，Leq为谐振槽等效电感Leq的电感值，Cr为谐振槽电容Cr的电容值，T为谐振周期。
更甚者，检测单元3亦依据谐振槽等效电感Leq的电感值、时间变化量△t、谐振周期T、参考电流值I0、负峰值电流值IN与第二运算式计算出等谐振槽等效阻抗Req的阻抗值，其中第二运算式如下：
Figure BDA0003448767380000071
其中Req为谐振槽等效阻抗Req的阻抗值，I0为参考电流值，△t为时间变化量，IN为负峰值电流值。
请参阅图3、图4及图5，并配合图1A、图1B及图2，其中图3为图1B所示的检测单元的参数获取单元的零交越检测电路的电路结构示意图，图4为在图2的架构下，显示了图3所示的零交越检测电路所输出的脉波宽度信号的波形示意图，图5为图1B所示的检测单元的参数获取单元的负峰值检测电路的电路结构示意图。检测单元3更包含参数获取单元30及微处理器31。参数获取单元30与谐振电路22电气耦接，例如电气耦接于谐振槽21的第一端T1及谐振槽电容Cr之间，且检测谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr，并在谐振槽电压Vr因逆变电路20处于负半周期而为零，例如因逆变电路20的上开关元件Qh处于负半周期而从导通切换为关断而为零时，依据谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr取得关于谐振槽21的谐振周期T及谐振槽电流Ir的负峰值电流值IN的参数信息。
于本案中，参数获取单元30可由电路硬件或软件来实现，其中当参数获取单元30由电路硬件实现时，则如图1B所示，参数获取单元30包含零交越检测电路300及负峰值检测电路301。零交越检测电路300与谐振槽21电气耦接，例如电气耦接于第一端T1及谐振槽电容Cr之间，且检测谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr，用以依据谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr取得的谐振周期T的参数信息，其中零交越检测电路300包含第一比流器CT1、第一电阻R1、比较器COM、第二电阻R2、第一电容C1及稽纳二极管Dz。第一比流器CT1的输入端与谐振槽21电气耦接，例如电气耦接于第一端T1及谐振槽电容Cr之间，以接收谐振槽电流Ir。第一电阻R1的第一端及第二端分别与第一比流器CT1的输出端电气耦接，且第一电阻R1的第二端更与接地端G电气耦接。比较器COM的正输入端与第一电阻R1的第一端及第一比流器CT1的输出端电气耦接，比较器COM的负输入端与第一电阻R1的第二端及接地端G电气耦接。第二电阻R2电气耦接于电压源V1及比较器COM的输出端之间。稽纳二极管Dz的阳极与接地端G电气耦接，稽纳二极管Dz的阴极与比较器COM的输出端电气耦接。第一电容C1电气耦接于比较器COM的输出端与接地端G之间，且与稽纳二极管Dz并联电气耦接。通过上述零交越检测电路300的硬件结构，比较器COM可于输出端输出脉波宽度信号，其中谐振槽电流Ir每一次过零(即通过零交越点)时，脉波宽度信号便对应在谐振槽电流Ir的零交越点进行高电平及低电平之间的电平切换，此外，当上开关元件Qh从导通切换为关断而谐振槽电压Vr为零后，比较器COM所输出的脉波宽度信号从第一次的电平切换(对应第一零交越时间点)到第二次电平切换(对应第二零交越时间点)的时间长度实际上等于二分之一谐振周期T，而将二分之一谐振周期T乘两倍即可得谐振周期T，因此谐振周期T实由谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr所定义，而零交越检测电路300依据谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr取得关于谐振周期T的信息。
负峰值检测电路301与谐振槽21电气耦接，例如电气耦接于第一端T1及谐振槽电容Cr之间，且检测谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr，用以依据谐振槽电流Ir取得关于谐振槽电流Ir的负峰值电流值IN的参数信息，其中负峰值检测电路301包含第二比流器CT2、第三电阻R3、第四电阻R4、负反馈放大器Camp、二极管D及第二电容C2。第二比流器CT2的输入端与谐振槽21电气耦接，例如电气耦接于第一端T1及谐振槽电容Cr之间，以接收谐振槽电流Ir。第三电阻R3的第一端及第二端分别与第二比流器CT2的输出端电气耦接，且第三电阻R3的第二端更与接地端G电气耦接。负反馈放大器Camp的非反相输入端与第三电阻R3的第一端及第二比流器CT2的输出端电气耦接，负反馈放大器Camp的反相输入端与负反馈放大器Camp的输出端电气耦接。二极管D的阴极与负反馈放大器Camp的输出端电气耦接。第四电阻R4电气耦接于二极管D的阳极及接地端G之间。第二电容C2电气耦接于二极管D的阳极及接地端G之间，且与第四电阻R4并联电气耦接。通过上述负峰值检测电路301的电路结构，负峰值检测电路301可依据谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr取得关于谐振槽电流Ir的负峰值电流值IN的信息。
当参数获取单元30由软件实现时，则可在参数获取单元30中预设演算法、计算式和/或参数关系表格等，以经由谐振槽电流Ir与谐振槽电压Vr并配合预设演算法、计算式和/或参数关系等来取得关于谐振周期T及谐振槽电流Ir的负峰值电流值IN的参数信息。
微处理器31可由数字信号处理器(Digital Signal Processor；DSP)或微控制器(microcontroller unit；MCU)构成，且与参数获取单元30电气耦接，并包含第一计算单元310及第二计算单元311。第一计算单元310预设有第一运算式，并从参数获取单元30接收关于谐振周期T的参数信息，且第一计算单元310依据谐振槽电容Cr的电容值、第一运算式及所接收到的谐振周期T计算谐振槽等效电感Leq的电感值，并输出关于谐振槽等效电感Leq的电感值的第一计算结果
第二计算单元311预设有第二运算式，且从第一计算单元310接收关于谐振槽等效电感Leq的电感值的第一计算结果，且依据谐振槽电流Ir与谐振槽电压Vr取得参考电流值I0、时间变化量△t及谐振槽电流Ir的负峰值电流值IN，并依据谐振槽等效电感Leq的电感值、参考电流值I0、时间变化量△t、谐振槽电流Ir的负峰值电流值IN及第二运算式计算谐振槽等效阻抗Req的阻抗值，以输出关于谐振槽等效阻抗Req的阻抗值的第二计算结果。
于一些实施例中，加热装置1的控制单元4更可依据微处理器31所输出的第一计算结果及第二计算结果获取谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效电阻Req，进而依据谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效电阻Req对谐振电路22进行各种控制，举例而言，控制单元4可依据谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效电阻Req的参数值来判断加热线圈210是否启动或关闭及判断食材容器是否仍在加热装置1上，且控制单元4可依据谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效电阻Req的参数值来判断加热线圈210加热功率的负担比例，控制单元4亦可依据谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效电阻Req的参数值的变化来即时的修正加热装置1的输出功率，又控制单元4可依据谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效电阻Req的参数值判断食材容器材质。
以下将约略推导出上述第一运算式(1)及第二运算式(2)，请配合图1A至图3。首先，本案主要工作原理是基于谐振槽21的自然响应特性，当时间t≥0时，谐振槽21进入自然响应，因此谐振槽电流Ir的通式可表示为：
ir(t)＝e-αt(B1cosωd t+B2 sin ωd t)---(3)；
其中ir(t)为谐振槽电流Ir的时间函数，α为衰减系数，ωd为阻尼共振频率，B1及B2分别为任意常数，由边界条件确定。由于加热装置1为电磁炉的应用，故ωo 2＞＞α2，使谐振槽21操作于欠阻尼区(underdamped)，并可化简
Figure BDA0003448767380000101
其中ωo为自然谐振频率。透过和角公式并重新整理式(3)后可得：
ir(t)＝IPe-αtsin(ωot+θ)---(4)；
其中IP为谐振槽21在自然谐振时的电流峰值，θ为角度。
此外，在式(4)中，部分参数具有下列通式：
Figure BDA0003448767380000102
Figure BDA0003448767380000103
因此由式(5)即可推得式(1)，且谐振频率fo为与谐振周期T的关系如下：
Figure BDA0003448767380000104
由于在上开关元件Qh的工作周期较小时，谐振槽21在负半周的放电波形较为完整，此时可利用零交越检测电路300取得半个谐振周期T/2，进而让第一计算单元310将半个谐振周期T/2配合式(7)而带入式(1)，以求得谐振槽等效电感Leq的电感值。
另外，由于在sin 0°及sinπ时谐振槽电流Ir恒为零，故本案以谐振槽电流Ir过零点作为参考点，以相对角度的方式进行计算。如图2所示，由于上开关元件Qh从导通切换为关断而为零时，谐振槽电流Ir的瞬间电流值构成参考电流值I0，故假设上开关元件Qh断开而下开关元件Q1导通瞬间在t＝t0时发生，且假设上开关元件Qh从导通切换为关断而为零后谐振槽电流Ir第一次通过零交越点(第一零交越时间点)发生在角度为π时，并假设谐振槽电流Ir的负峰值电流值IN在t＝t2(通常发生在t＝3π/2)时发生，则将t＝0及t＝t2透过式(4)可分别得到下列式子：
I0＝IP sinθ---(8)；
Figure BDA0003448767380000108
其中由图3可知，在上开关元件Qh从导通切换为关断后而谐振槽电流Ir第一次过零点的时间点减去时间变化量△t即可得到参考电流值I0的采样时间点，且谐振槽电流Ir的负峰值电流值IN发生在t＝3π/2时，故可得下列式子：
Figure BDA0003448767380000105
Figure BDA0003448767380000106
Figure BDA0003448767380000107
最后，将式(8)跟式(9)相除后并配合式(10)～(12)，即可推得式(2)。
于一些实施例中，检测单元3可为但不限于由控制器所构成。
于一些实施例中，逆变电路20并不局限于如图1B所示包含上开关元件Qh及下开关元件Q1，于其它实施例中，逆变电路20亦可包含单一开关元件或四个以上开关元件，其中在逆变电路20包含单一开关元件时，谐振槽21的第一端T1及第二端T2分别与单一开关元件的第一电流传导端及第二电流传导端电气耦接，在逆变电路20包含例如四个开关元件而为全桥式逆变电路时，谐振槽21的第一端T1及第二端T2分别与任一桥臂中的下开关元件的第一电流传导端及第二电流传导端电气耦接。此外，在逆变电路20包含单一开关元件或四个以上开关元件的实施实施方式下，本案的加热装置1的运作皆相似于前述内容，故于此不再赘述。
请参阅图6，其系为本案较佳实施例的检测方法的步骤流程示意图。本实施例的检测方法可应用于图1B所示的加热装置1的检测单元3中，并包含下列步骤。
步骤S1，检测单元3依据谐振槽21的谐振槽电流Ir及谐振槽电压Vr取得参考电流值I0、时间变化量△t、第一零交越时间点、第二零交越时间点、谐振周期T及负峰值电流值IN。
步骤S2，检测单元3依据谐振槽电容Cr的电容值与谐振周期T、第一运算式计算出谐振槽等效电感Leq的电感值。
步骤S3，检测单元3依据谐振槽等效电感Leq的电感值、时间变化量△t、谐振周期T、参考电流值I0、负峰值电流值IN与第二运算式计算出谐振槽等效阻抗Req的阻抗值。
步骤S4，控制单元4依据谐振槽等效电感Leq的电感值与谐振槽等效阻抗Req的阻抗值，以进行加热线圈210的加热功率控制。
于一些实施例中，在步骤S4中，可进一步包括依据谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效电阻Req判断加热装置1上是否放置食材容器。又在步骤S4中，亦可进一步包括依据谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效电阻Req判断加热线圈1的加热功率负担比例。更甚者，在步骤S4中，也可进一步包括据谐振槽等效电感Leq及谐振槽等效电阻Req判断加热装置上1的食材容器的材质。
综上所述，本案为一种加热装置及其适用的检测方法，其中加热装置具有谐振槽，且基于谐振槽在负半周放电路径的自然响应特性，使得本案的加热装置利用谐振槽的电流信息并配合前述第一运算式(1)及第二运算式(2)来分别计算谐振槽等效电感的电感值及谐振槽等效阻抗的电感值，故相较于传统加热装置，本案的加热装置仅需设置较少的检测电路，进而达到线路简单及成本较低的功效。

Claims (13)

1.一种加热装置，包含:
谐振电路，包含：
逆变电路，提供谐振槽电流及谐振槽电压；以及
谐振槽，包含加热线圈、谐振槽电容、谐振槽等效电感及谐振槽等效阻抗；
检测单元，电气耦接所述谐振电路，并检测所述谐振槽电流与所述谐振槽电压而取得参考电流值、第一零交越时间点、第二零交越时间点、时间变化量、谐振周期及负峰值电流值，所述参考电流值系对应所述谐振槽电压为零的所述谐振槽电流的电流值，所述时间变化量为所述谐振槽电压为零的时间点至所述第一零交越时间点的时间间距，所述谐振周期系所述第一零交越时间点及所述第二零交越时间点所定义；以及
控制单元，控制所述逆变电路输出所述谐振槽电流及所述谐振槽电压而进行所述加热线圈的加热功率控制；
其中，所述检测单元依据所述谐振槽电容的电容值、所述谐振周期与第一运算式而计算出所述谐振槽等效电感的电感值；所述检测单元依据所述谐振槽等效电感、所述时间变化量、所述谐振周期、所述参考电流值及所述负峰值电流值与第二运算式而计算出所述谐振槽等效阻抗的阻抗值；所述控制单元依据所述谐振槽等效电感的电感值与所述谐振槽等效阻抗的阻抗值，以进行所述加热线圈的加热功率控制；
其中所述第一运算式为
Figure FDA0003448767370000011
Leq为所述谐振槽等效电感的电感值，Cr为所述谐振槽电容的电容值，T为所述谐振周期；
所述第二运算式为
Figure FDA0003448767370000012
Req为所述谐振槽等效阻抗的阻抗值，I0为所述参考电流值，Δt为所述时间变化量，IN为所述负峰值电流值。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其中所述检测单元包含参数获取单元，与所述谐振槽电气耦接并检测所述谐振槽电流及所述谐振槽电压，并在所述谐振槽电压为零时，依据所述谐振槽电流及所述谐振槽电压取得关于所述谐振周期及所述谐振槽电流的所述负峰值电流值。
3.根据权利要求2所述的加热装置，其中所述参数获取单元包含:
零交越检测电路，与所述谐振槽电气耦接，且检测所述谐振槽电流及所述谐振槽电压，并依据所述谐振槽电流及所述谐振槽电压取得所述谐振周期；以及
负峰值检测电路，与所述谐振槽电气耦接，且检测所述谐振槽电流及所述谐振槽电压，并依据所述谐振槽电流及所述谐振槽电压取得所述负峰值电流值。
4.根据权利要求3所述的加热装置，其中所述零交越检测电路包含:
第一比流器，所述第一比流器的输入端与所述谐振槽电气耦接而接收所述谐振槽电流；
第一电阻，所述第一电阻的第一端及第二端分别与所述第一比流器的输出端电气耦接，且所述第一电阻的所述第二端更与接地端电气耦接；
比较器，所述比较器的正输入端与所述第一电阻的所述第一端及所述第一比流器的所述输出端电气耦接，所述比较器的负输入端与所述第一电阻的所述第二端及所述接地端电气耦接；
第二电阻，电气耦接于电压源及所述比较器的输出端之间；
稽纳二极管，所述稽纳二极管的阳极与所述接地端电气耦接，所述稽纳二极管的阴极与所述比较器的所述输出端电气耦接；以及
第一电容，电气耦接于所述比较器的所述输出端与所述接地端之间，且与所述稽纳二极管并联电气耦接。
5.根据权利要求3所述的加热装置，其中所述负峰值检测电路包含:
第二比流器，所述第二比流器的输入端与所述谐振槽电气耦接而接收所述谐振槽电流；
第三电阻，所述第三电阻的第一端及第二端分别与所述第二比流器的输出端电气耦接，且所述第三电阻的所述第二端更与接地端电气耦接；
负反馈放大器，所述负反馈放大器的非反相输入端与所述第三电阻的第一端及所述第二比流器的所述输出端电气耦接，所述负反馈放大器的反相输入端与所述负反馈放大器的输出端电气耦接；
二极管，所述二极管的阴极与所述负反馈放大器的输出端电气耦接；
第四电阻，电气耦接于所述二极管的阳极及所述接地端之间；
第二电容，所述第二电容电气耦接于所述二极管的所述阳极及所述接地端之间，且与所述第四电阻并联电气耦接。
6.根据权利要求4所述的加热装置，其中所述检测单元还包含微处理器，且所述微处理器包含:
第一计算单元，预设所述第一运算式，并依据所述谐振槽电容的电容值、所述零交越检测电路所提供的所述谐振周期及所述第一运算式计算所述谐振槽等效电感的所述电感值，并输出第一计算结果至所述控制单元；以及
第二计算单元，预设所述第二运算式，并接收所述第一计算单元提供的所述第一计算结果，且依据所述谐振槽电流与所述振槽电压取得所述参考电流值、所述时间变化量及所述谐振槽电流的所述负峰值电流值，更依据所述谐振槽等效电感的电感值、所述参考电流值、所述时间变化量、所述谐振槽电流的所述负峰值电流值及所述第二运算式计算所述谐振槽等效阻抗的阻抗值，并输出第二计算结果至控制单元。
7.根据权利要求6所述的加热装置，其中所述微处理器由数字信号处理器或微控制器构成。
8.根据权利要求1所述的加热装置，其中所述加热装置为电磁炉。
9.根据权利要求1所述的加热装置，其中所述逆变电路包含串联电连接的上开关元件及下开关元件，所述上开关元件及所述下开关元件交错的进行导通及关断的切换，且所述谐振槽包含第一端及第二端，所述第一端及所述第二端分别电气耦接于所述下开关元件的两个所述电流传导端。
10.一种检测方法，应用于加热装置的检测单元中，其中所述加热装置更包含谐振电路，所述谐振电路包含逆变电路及谐振槽，所述逆变电路提供谐振槽电流及谐振槽电压，所述谐振槽包含包含加热线圈、谐振槽电容、谐振槽等效电感及谐振槽等效阻抗，所述检测方法包含:
(a)检测所述谐振槽电流与所述谐振槽电压而取得参考电流值、第一零交越时间点、第二零交越时间点、时间变化量、谐振周期及负峰值电流值，其中所述参考电流值系对应所述谐振槽电压为零的所述谐振槽电流的电流值，所述时间变化量为所述谐振槽电压为零的时间点至所述第一零交越时间点的时间间距，所述谐振周期系所述第一零交越时间点及所述第二零交越时间点所定义；
(b)依据所述谐振槽电容、所述谐振周期与第一运算式而计算出所述谐振槽等效电感的电感值，其中所述第一运算式为
Figure FDA0003448767370000041
Leq为所述谐振槽等效电感的电感值，Cr为所述谐振槽电容的电容值，T为所述谐振周期；
(c)依据所述谐振槽等效电感、所述时间变化量、所述谐振周期、所述参考电流值、所述负峰值电流值与第二运算式而计算出所述等效阻抗的阻抗值，其中所述第二运算式为
Figure FDA0003448767370000042
Req为所述谐振槽等效阻抗的阻抗值，I0为所述参考电流值，Δt为所述时间变化量，IN为所述负峰值电流值；以及
(d)依据所述谐振槽等效电感的电感值与所述谐振槽等效阻抗的阻抗值，以进行所述加热线圈的加热功率控制。
11.根据权利要求10所述的检测方法，其中所述加热装置为电磁炉；且在所述步骤(d)中，进一步包括依据所述谐振槽等效电感及所述谐振槽等效电阻判断所述加热装置上是否放置食材容器。
12.根据权利要求10所述的检测方法，其中所述加热装置为电磁炉；且在所述步骤(d)中，进一步包括依据所述谐振槽等效电感及所述谐振槽等效电阻判断所述加热线圈的加热功率负担比例。
13.根据权利要求10所述的检测方法，其中所述加热装置为电磁炉；且在所述步骤(d)中，进一步包括据所述谐振槽等效电感及所述谐振槽等效电阻判断所述加热装置上的食材容器的材质。
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