CN1518398A - 频率可变型变频微波炉及其控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种频率可变型变频微波炉及其控制方法。该频率可变型变频微波炉包括：磁控管，用于产生电子波；直流电压部，用于把作为变频器驱动电源的工业交流电源整流为直流电源并使其平滑；开关部，利用从前述直流电压部施加的直流电源，使多个开关元件进行开关产生用于驱动产生电子波的磁控管的交流电压和变频部，基于经前述直流电压部整流并且变平滑的直流电源的大小，前述开关部的动作频率可变，从前述开关部输出的交流电压能够保持恒定值；磁控管驱动电压部，把从前述开关部输出的交流电压变换为高输出的直流电压，传递到前述磁控管。与以往的变频微波炉相比改善了变频器的动作，延长了保持驱动磁控管的时间，微波炉的加热效率以及动作可靠性都得到提高。

Description

频率可变型变频微波炉及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种频率可变型变频微波炉及其控制方法，特别是涉及一种通过给微波炉中产生电子波的磁控管提供大小不变的电源，延长前述磁控管的驱动保持时间，改善加热效率及变频器动作的可靠性的频率可变型变频微波炉及其控制方法。

背景技术

图1是一般的变频微波炉的结构图，以下参照该图对以往发明的变频微波炉的结构和驱动原理进行说明。

微波炉是一种采用介质加热方式、利用高频的烹饪机器。前述介质加热方式是把食物放入炉腔通过辐射微波使前述食物中包含的水分子振动进行加热的方式，与从食物的表面开始加热的普通的加热烹饪方式不同，是先从食物的内部进行加热。因此，通常微波炉利用波长是TV电波波长的1/10的短微波。

前述产生微波的加热源由一种被称作磁控管(magnetron)2的特殊的两极真空管构成，通过输出天线把前述微波集中到食物上进行加热。此外，前述微波共振的内部空间被称作炉腔1，该炉腔1内具有旋转的转盘，以使食物被均匀加热。

此外，前述微波炉包含：在外壳上形成的烹饪命令输入部(未图示)，使用者能够输入烹饪命令；显示部(未图示)，用来显示对应于从前述烹饪命令输入部输入的烹饪命令所剩余的时间或者进行的时间；和使前述空腔1的前面开闭的炉门(未图示)。

此外，工业交流电源部4提供一般的家庭用220V-60Hz的工业交流电源，用于驱动前述磁控管2，该工业交流电源经前述变频器3被变换为约4000V以上的高输出直流电压，供给前述磁控管2。通过这种方式，磁控管2被驱动，对前述空腔1中的食物进行加热、烹饪。

图2是现有变频微波炉的动作方块图，参照该图对以往的变频微波炉进行更进一步的详细说明。

由前述工业交流电压部4提供的工业交流电源经过由桥式整流二极管构成的直流电压部5被整流并且变平滑后，输入到开关部6。

前述开关部6，基于微型计算机9的控制，利用从前述直流电压部5施加的直流电源，通过开/关驱动多个开关元件生成交流电压，该交流电压输出到前述磁控管驱动电压部7。前述磁控管驱动电压部7把从前述开关部6施加的交流电压变换成适合于驱动磁控管的高输出直流电压输出到前述磁控管2。

此外，以往的变频微波炉还可以包含保护电路部8，用于测定输入到前述开关部6的直流电压部5的直流电压的大小，在前述直流电压大于基准电压的情况下，为了防止前述开关部6的开关元件损坏而关闭前述开关部6，为了方便，变频器3的方块里所指定的包括：前述直流电压部5、开关部6、磁控管驱动电压部7、保护电路部8以及微型计算机9。

然而，由前述工业交流电压部4供给的家庭用交流电源的电压/电流的大小随地区或者时间段会产生波动，这种交流电源的波动除了会使从前述直流电压部5生成的具有脉动成分的直流电源发生变化以外，从接收了该直流电源并进行开关动作的前述开关部6生成的交流电压、从施加了该交流电压的前述磁控管驱动电压部7生成的高输出直流电压也相继发生变化。

因此，作为烹饪食物的加热源的磁控管2的输出值也随前述工业交流电源的变动程度而变动，尽管使用者输入相同的烹饪命令而食物的烹饪状态却不一定，因此必须更进一步加热，给使用者带来麻烦。

总之，前述磁控管2，若不从前述磁控管驱动电压部7施加大于基准电压的高输出直流电压，则不能够动作，基于前述工业交流电源的变动，被施加小于前述基准的直流电压时，作为加热源也不动作，所以前述磁控管2的驱动时间被缩短。

因此，由于如前述磁控管2的驱动时间缩短，所以加热效率减少，存在不能保持恒定的加热输出的问题，并且，若前述工业交流电源的剧增或者剧减，会使前述开关部6的开关元件受到破坏，产品的耐用性变差。

发明内容

本发明是为了解决前述现有技术的问题点而提出的，其目的是提供一种根据提供给变频器的工业交流电源的变动，使产生交流电压的开关部的开关动作频率可变，前述磁控管的驱动保持时间被延长，从而改善变频微波炉的加热效率和可靠性，并且，能够防止内部元件的破损的频率可变型变频微波炉及其控制方法。

为了解决前述课题，根据本发明的频率可变型变频微波炉的特征在于，具有：产生电子波的磁控管；直流电压部，用于把作为变频器驱动电源的工业交流电源整流为直流电源并使其平滑；开关部，利用从前述直流电压部施加的直流电源，使多个开关元件进行开关产生用于驱动产生电子波的磁控管的交流电压；变频部，基于经前述直流电压部整流并且变平滑的直流电源的大小，前述开关部的动作频率可变，从前述开关部输出的交流电压能够保持恒定值；和磁控管驱动电压部，把从前述开关部输出的交流电压变换为高输出的直流电压，传递到前述磁控管。

此外，根据本发明的频率可变型变频微波炉的控制方法的特征在于，具有：第一步骤，把工业交流电源整流为直流电源并使其平滑；第二步骤，对应于经前述第一步骤整流并且变平滑的直流电源的变化，开关元件的动作频率可变；和第三步骤，根据经前述第二步骤可变的频率，通过前述开关元件进行开关动作，利用由此生成的交流电压，来驱动磁控管。

附图说明

图1是表示一般的变频微波炉的结构的图。

图2是以往的变频微波炉的动作方块图。

图3是表示根据本发明的频率可变型变频微波炉的结构的图。

图4是详细表示图3中变频部的图。

图5a至图5c是分别表示以往的及本发明的频率可变型变频微波炉产生的电压及频率的波形的图。

图6a和图6b是分别表示以往的及本发明的开关部的输出电压及磁控管的驱动电压的波形的图。

图7是用于说明根据本发明的频率可变型变频微波炉的控制方法的流程的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

如图3所示，根据本发明的频率可变型变频微波炉具有工业交流电压部10，用于供给220V-60Hz的工业交流电源；磁控管30，用于产生电子波；和变频部20，利用从前述工业交流电压部10施加的交流电源，产生大于4000V用于驱动磁控管的直流电压，通过把该高输出直流电压施加到前述磁控管30，对微波炉中的食物进行加热、烹饪。

前述变频器20包含由桥式(整流)二极管构成的直流电压部22，用于把前述工业交流电压部10的交流电源整流并且使其变平滑；和开关部23，利用经前述直流电压部22整流并变平滑的直流电压，通过开关元件被开关驱动产生交流电压。

此外，前述变频器20包含变频部24，基于前述直流电压部22的直流电压的大小，通过使前述开关部23中的开关动作频率可变，使得从前述开关部23输出的交流电压保持恒定的电平；和磁控管驱动电压部29，把经前述变频部24使前述开关部23的动作频率可变，从而使从前述开关部23输出恒定电平的交流电压变换为适合驱动前述磁控管30的高输出直流电压，驱动前述磁控管30。

虽然本说明书中从前述工业交流电压部10供给的工业交流电源是220V-60Hz，但是，可以因国家、地区而异，此外，用于驱动前述磁控管30所要求的直流电压以大于4000V为例，也可以根据产品生产者的不同设定为不同的数值。

此外，前述变频部20包含：驱动电流感测部21，用于感测从前述工业交流电压部10供给的交流电源的变动程度，也就是，感测用于驱动变频器20的电流的变动程度；和保护电路26，用于在前述直流电压部22的直流电压大于基准电压的情况下，为了保护前述开关部23的开关元件而关闭前述开关部23的动作。

前述变频部20还包含微型计算机27，根据从设在微波炉的外壳上的烹饪命令输入部所输入的烹饪命令控制微波炉的输出的同时，根据前述驱动电流感测部21所感测的驱动电流的变动程度输出控制信号，使得前述开关部23的动作频率可变。

最后，和通常的变频微波炉同样，前述开关部23和前述磁控管驱动电压部29之间用两侧线圈比是1∶20至1∶40的变压器28连接。因此，根据前述变压器28的线圈比，把通过前述开关部23中开关动作而产生的交流电压增加20倍至40倍。

总之，从前述开关部23产生的交流电压通过前述变压器28变成高倍的交流电压，磁控管驱动电压部29接收该高倍的交流电压并变换为直流电压，把高输出的直流电压施加到磁控管30。

此外，前述变频部24，根据前述直流电压部22的直流电压的大小使前述开关部23的开关元件被开/关，使得开关动作的频率可变，基本上，在前述直流电压部22的直流电压值小于基准电压的情况下，施加到前述开关部23的驱动脉冲的高(high)区间被延长。这样，利用前述高区间之间施加的直流电压进行开关动作的前述开关部23输出高的交流电压。

另一方面，前述变频部24，在前述直流电压部22的直流电压值超过基准电压的情况下，由于施加到前述开关部23的驱动脉冲的高区间被缩短，施加的用于驱动开关的直流电压变小，从开关部23输出的交流电压变低。

如前述若从前述直流电压部22施加低的直流电压，开关部23，通过前述变频部24的频率可变控制而产生矫正后的高的交流电压，该交流电压通过前述变压器28和前述磁控管驱动电压部29施加到前述磁控管30，该加热输出值变高。

此外，前述开关部23从前述直流电压部22施加高的直流电压，通过前述变频部24的频率可变控制而产生矫正后的低的交流电压，该交流电压通过前述变压器28和前述磁控管驱动电压部29施加到前述磁控管30，该加热输出值变低。结果，驱动前述磁控管30保持恒定大小的加热输出值。

图4是详细表示本发明的变频部24的图。

如图4所示，前述变频部24由下列构成：直流电压施加节点24a，施加经直流电压部22整流并变平滑的直流电压；电流部24b，通过在前述直流电压施加节点24a施加的电压流过电流，由至少一个以上的阻抗R24a、R24b构成；和集成电路24c，根据前述电流部24b流过电流的大小使前述开关部23的动作频率可变。

这里，前述集成电路24c是根据输入的电流大小输出的脉宽可变的集成电路，是频率可变时通常使用的集成电路。在施加流经前述电流部24b的低的电流的情况下，前述脉宽被扩展，输出具有低频率的脉冲，施加高的电流的情况下，前述脉宽被缩短，输出具有高频率的脉冲。

此外，前述变频部24包含晶体管T24，其基极端和前述电流部24b连接，其集电极端和前述集成电路24c连接，其发射极端和R24c连接。因此，根据从前述晶体管T24的基极端输入电流的大小决定前述晶体管T24的集电极端电流的大小，该电流施加到前述集成电路24c，控制频率可变。

另一方面，图5a是本发明中不进行频率可变控制过程的前述开关部23的输出电压波形G1，与根据以往发明的变频微波炉的动作相同。图5a的波形G1，为波形比较只概略表示前述开关部23生成的交流电压的包络线。

如图5a所示，根据前述开关部23的开关动作而生成的交流电压的包络线波形的周期是8ms，峰值约为170V，它跟随类似施加到前述开关部23的如图5b所示的直流电源的波形G0。

例如，变频微波炉中为了驱动磁控管，前述开关部23输出的电压必须大于100V的情况下，由于前述波形的开始和结束的部分中阴影区域(0～100V以下)实质上没有驱动前述磁控管30，所以前述磁控管30只有在驱动时间T作为加热源被利用。

总之，由于对应于前述开关部23输出的电压，前述磁控管的驱动时间T不足，所以磁控管的驱动效率，也就是加热效率变差。

此外，前述开关部23的输出波形G1，跟随类似由前述直流电压部22供给到前述开关部23的具有脉动成分的直流电源的波形G0，由于前述直流电源是把实时变动的工业交流电源整流并且使其变平滑后的产物，所以前述开关部23的输出电压的波形G1随供给电源的变动而变动，因此，由于磁控管的驱动时间T不同从而不能够得到稳定的输出。

图5b是表示基于从本发明的变频部24输入到前述开关部23的直流电源的波形G0，用于控制前述开关部23的动作频率而输出的频率(Hz)的图。

如图5b所示，在施加170V的峰值电压的情况下，前述变频部24输出约27000Hz的高频率，在具有脉动成分的电压大小为40V的情况下，前述变频部24输出约1600Hz的低频率。因此，生成与从前述直流电压部22施加的电压大小相对应的频率，通过把该频率输出到前述开关部23，使前述开关部23中的开关频率可变，产生恒定大小的交流电压，使得前述磁控管30具有恒定的输出值。

图5c是表示对应于前述图5b所示的变频部24的频率可变控制，前述开关部23输出的电压波形G2的图。与不进行频率可变控制情况下的图5a的波形G1对比。

图5c，通过频率可变控制，图5a的波形G1中阴影部分也就是实质上不能够驱动磁控管30的时间被缩短。通过频率可变控制，前述阴影部分的电压值上升，具有峰值电压值，通过使上面鼓起的部分变平整，变换成矩形波。

前述磁控管30的驱动时间T’比图5a的驱动时间T延长了，增加了加热效率，而且，在随着前述输入的工业交流电源的剧增，直流电压的峰值上升的情况下，通过频率可变控制，峰值能够被限定在一定的水平内，因此能够预防开关部23的开关元件的破损。

图6a是如前述图5a所示的频率可变控制前的开关部23输出的交流电压的波形通过实验获得的波形G1’，与根据以往发明的变频微波炉的动作相同。

图6a中上面的波形G1’是前述开关部23基于从前述直流电压部22施加的直流电源而生成的交流电压的波形，是不进行频率可变控制而输出的波形。下面的波形G1”是由此生成的磁控管的驱动电压的波形。

图6a中，磁控管的驱动电压G1”的实线保持4000V电平的时间在一个波形(8ms)中不过4ms，这与图5a中磁控管驱动时间T相同。

另一方面，图6b中上面的波形G2’是频率可变控制后，前述开关部23输出的120Hz的矩形波交流电压，下面的波形G2”是由此生成的磁控管的驱动电压的波形。

图6b中，磁控管驱动电压G2”的4000V电平的保持时间占总的8ms中的7ms，这与图5c的磁控管驱动时间T’相同。也就是说，根据本发明，前述磁控管的驱动时间在一个波形中从原有的4ms增加到7ms，微波炉的输入电压对磁控管的驱动效率、也就是加热效率增加了。

图7是表示根据本发明的频率可变型变频微波炉的控制方法的流程的顺序图。

根据本发明的频率可变型变频微波炉的控制方法，首先，把供给家庭的工业交流电源整流成具有120Hz脉动的直流电源并且使其变平滑。(S1)

此时，为了防止供给的交流电源随前述工业交流电源的实时变动而剧增或者锐减时可能对内部元件的破坏，把前述直流电源的大小与基准电压比较(S2)。结果，在前述直流电源的大小大于基准电压的情况下，前述变频电路的动作被制动，从而保护内部元件。

如果前述直流电源的大小小于基准电压，基于经前述整流并且平滑后的直流电源的变动而不同的电流量被加到变频部的集成电路。(S3)

于是，前述频率可变控制部，根据施加的电流的大小，使决定开关部的开关动作的动作频率可变。(S4)

此时，进行可变控制，在前述直流电源的大小小于基准电压的情况下，前述开关元件的动作频率被降低，在超过基准电压的情况下，前述开关元件的动作频率被提高。

前述开关部由于通过可变控制后的频率来驱动前述开关元件，所以前述磁控管驱动电压部输出具有恒定大小的磁控管驱动电压来驱动磁控管。(S5)

如上述结构的本发明的频率可变型的变频微波炉及其控制方法，基于供给到前述开关部的直流电源的大小对前述开关部的动作频率进行可变控制，从而前述开关部产生矩形波的交流电压，由此，保持驱动磁控管时间比以往延长，因此，微波炉的加热效率被提高，同时，随前述输入电源的剧增而上升的开关部的峰值电压，通过频率可变控制被限定，因此，能够保护内部元件，使其稳定。

Claims (10)

1.一种频率可变型变频微波炉，其特征在于，包括：

磁控管，用于产生电子波；

直流电压部，用于把作为变频器驱动电源的工业交流电源整流为直流电源并使其平滑；

开关部，利用从前述直流电压部施加的直流电源，使多个开关元件进行开关产生用于驱动产生电子波的磁控管的交流电压；

变频部，基于经前述直流电压部整流并且变平滑的直流电源的大小，改变前述开关部的动作频率，使从前述开关部输出的交流电压能够保持恒定值；和

磁控管驱动电压部，把从前述开关部输出的交流电压变换为高输出的直流电压，传递到前述磁控管。

2.根据权利要求1所述的频率可变型变频微波炉，其特征在于，更进一步包括：

驱动电流感测部，用于感测被加到前述直流电压部的交流电源的电流的大小。

3.根据权利要求2所述的频率可变型变频微波炉，其特征在于，更进一步包括：

微型计算机，基于使用者的烹饪命令，和前述驱动电流感测部感测的驱动电流来控制微波炉的输出。

4.根据权利要求1所述的频率可变型变频微波炉，其特征在于，更进一步包括：

保护电路部，在前述直流电压部的直流电源的大小在基准电压以上的情况下，为了保护前述开关元件而关闭前述开关部的动作。

5.根据权利要求1所述的频率可变型变频微波炉，其特征在于，前述变频部，包括：

直流电压施加节点，被施加前述直流电压部的直流电源；

电流部，基于施加在前述直流电压施加节点的直流电压的大小，供给为使前述开关部动作的开关电流；和

集成电路，基于从前述电流部供给的开关电流的大小，生成不同的频率，将其输出到前述开关部。

6.根据权利要求5所述的频率可变型变频微波炉，其特征在于，前述变频部，更进一步包括：

晶体管，其基极端和前述电流部连接，其集电极端和前述集成电路连接。

7.根据权利要求5所述的频率可变型变频微波炉，其特征在于，前述集成电路，在从前述电流部供给的电流不足基准电流的大小的情况下，降低前述开关部的动作频率，在前述电流部的电流超过前述基准电流的大小的情况下，提高前述开关部的动作频率。

8.一种频率可变型变频微波炉的控制方法，其特征在于，包含，

第一步骤，把工业交流电源整流为直流电源并使其平滑；

第二步骤，对应于经前述第一步骤整流并且变平滑的直流电源的变化，改变开关元件的动作频率；

第三步骤，根据经前述第二步骤被改变的频率，通过前述开关元件进行开关动作，利用由此生成的交流电压，来驱动磁控管。

9.根据权利要求8所述的频率可变型变频微波炉的控制方法，其特征在于，前述第一步骤，包含：在前述直流电源的大小在基准电压以上的情况下，为了保护前述开关元件而对开关动作进行制动的过程。

10.根据权利要求8所述的频率可变型变频微波炉的控制方法，其特征在于，前述第二步骤，包含：在直流电源的大小不足基准电压的情况下，降低前述开关元件的动作频率，在超过基准电压的情况下，提高前述开关元件的动作频率。

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