CN1612646A - 感应加热炊具和它的操作方法 - Google Patents

Abstract

一种感应加热炊具以及提供操作感应加热炊具的方法，其利用逆变器电路的谐振电容器电压中的相位改变和逆变器电路的切换脉冲信号能精确的识别是否放置在感应加热炊具中的烹饪容器是磁性的或非磁性的，而不考虑烹饪容器的负载。该感应加热炊具包括电源，用于整流AC电压，滤波整流的电压，和把滤波的电压作为提供给感应加热炊具的输入电压；逆变器电路，用于使用从电源提供的电压加热放置在感应加热炊具中的烹饪容器；和容器材料识别单元，用于根据感应加热炊具的初始操作，基于逆变器电路的谐振电容电压和逆变器电路的切换脉冲信号来识别烹饪容器的材料是否是磁性的或非磁性的，借此根据识别的结果选择性的加热烹饪容器。

Description

感应加热炊具和它的操作方法

技术领域

本发明涉及感应加热炊具和它的操作方法，尤其涉及包括容器材料识别单元的感应加热炊具，其能够基于磁性负载的谐振特性和非磁性负载的谐振特性之间的差别所引起的逆变器电路的谐振电容器电压中的相位改变精确的区分感应加热炊具中放置的烹饪容器的材料是否是磁性的或非磁性的，和涉及用于操作感应加热炊具的方法。

背景技术

示例了常规感应加热炊具的一个例子。下面将结合参考图1描述常规感应加热炊具的结构和出现的问题。图1是一方框图，示例了逆变器电路和包括在常规感应加热炊具中的容器材料识别单元的结构。

感应加热炊具包括逆变器(inverter)电路，通过按照开关元件的切换操作引起的电流流过线圈用于产生磁场，并把磁场感应进入放置在感应加热炊具中的烹饪容器中，借此产生涡流以加热烹饪容器。

逆变器电路包括：适配的AC电源以提供普通AC电压，适配的整流器用于整流从AC电源提供的AC电压，适配的滤波器，适于滤波从整流器输出的整流的电压，和适配的切换单元，用于响应从滤波器输出的滤波的电压以执行切换操作，借此提供高功率、高频率电压给线圈。

这样的常规感应加热炊具还包括容器材料识别单元。下面将结合参考图1描述该容器材料识别单元。该容器材料识别单元包括电流检测单元1，适于检测流过逆变器电路的线圈的电流，和电压比较单元2，适于比较从电流检测单元1输出的DC电压和参考电压，该参考电压通过除以两个电阻而获得。

电流检测单元1包括电流检测器、二极管和电容器。电流检测器从流过逆变器电路的线圈的电流中检测高频正弦波电流分量。通过二极管和电容器整流和平滑检测的电流，以便从电流检测单元1输出DC电压。

从电流检测单元1输出的DC电压被输入到电压比较单元2。在电压电平比较单元2中，DC电压与参考电压相比较，该参考电压具有预定的电压电平以便识别磁性或非磁性负载。当DC电压小于参考电压时，电压比较单元2确定烹饪容器是磁性负载，并产生相应的识别信号。另一方面，当DC电压大于参考电压时，电压比较单元2确定烹饪容器是非磁性负载，并产生相应的识别信号。

将从电压比较单元2产生的识别信号送到微型计算机3。当基于识别信号微型计算机3确定烹饪容器是磁性负载时，它启动逆变器电路以加热烹饪容器。另一方面，当微型计算机3确定烹饪容器是非磁性负载时，它不启动逆变器电路，并控制炊具以适当的操作。

然而，上述的常规容器材料识别单元具有问题。例如，当表示由电流检测单元1检测的电流值的DC电压具有等于或接近参考电压时，识别烹饪容器材料的电压比较单元2可能会误操作。在此情况下，感应加热炊具会误操作。

为了检测从逆变器电路产生的高频线圈电流，需要使用由铁氧体材料制成的昂贵的电流检测器。为此，增加了制造成本。

发明内容

本发明是针对现有技术中出现的上述问题，本发明的目的是提供一种感应加热炊具，它包括容器材料识别单元，其能利用逆变器电路的谐振电容器电压中的相位改变和逆变器电路的切换脉冲信号精确的识别是否放置在感应加热炊具中的烹饪容器是磁性的或非磁性的，而不管烹饪容器的负载，以及提供操作感应加热炊具的一种方法。

根据一个方面，本发明提供一种感应加热炊具，其包括：电源，用于整流AC电压，滤波整流的电压，和提供滤波的电压作为感应加热炊具的输入电压；逆变器电路，用于使用从电源提供的电压加热放置在感应加热炊具中的烹饪容器；和容器材料识别单元，其根据感应加热炊具的初始操作，基于逆变器电路的谐振电容电压和逆变器电路的切换脉冲信号来识别是否烹饪容器的材料是磁性的或非磁性的，借此根据识别的结果可选择的加热烹饪容器。

容器材料识别单元可以包括：电压检测单元，用于检测逆变器电路的谐振电容器电压，半波整流检测的电压，分开半波整流的电压，并输出分开的电压作为检测的结果；和逻辑确定单元，用于比较从电压检测单元输出的电压和逆变器电路的切换脉冲信号，借此输出具有一脉冲宽度的脉冲信号，该脉冲宽度根据该烹饪容器是否是磁性或非磁性的材料而变化。

容器材料识别单元可以进一步包括：DC电压平滑单元，用于把从逻辑确定单元输出的脉冲信号变换成DC电压；和微型计算机，用于基于DC电压确定烹饪容器的材料是否是磁性或非磁性的，和基于确定的结果控制逆变器电路。

逻辑确定单元可以包括与(AND)门，用于输出具有变化的脉冲宽度的脉冲信号，该脉冲宽度根据取决于烹饪容器的材料的负载而变化，以便当烹饪材料的材料是磁性时，脉冲信号的脉冲宽度在1/4-1/2的切换脉冲信号的周期范围内变化，同时当烹饪材料的材料是非磁性时，其在0-1/4的切换脉冲信号的周期范围内变化。

微型计算机可以包括：磁性材料确定单元，用于比较从DC电压平滑单元输出的DC电压和参考电压，从而当DC电压不小于控制电压源(Vce)的1/4时，确定烹饪容器是磁性的，同时当DC电压小于控制电压源(Vce)1/4的时，确定烹饪容器的材料是非磁性的；和逆变器控制器，用于当确定烹饪容器的材料是磁性时启动逆变器电路，以便加热烹饪容器。

根据另一个方面，本发明提供操作感应加热炊具的方法，包括步骤：A)根据感应加热炊具的初始操作，操作包括在感应加热炊具中的逆变器电路；B)作为材料识别信号，基于逆变器电路的谐振电容器电压和逆变器电路的切换脉冲信号，输出具有根据放置在感应加热炊具中的烹饪容器的材料而变化的脉冲宽度的脉冲信号；C)基于在步骤B)输出的材料识别信号确定烹饪容器的材料是否是磁性或非磁性的；和D)当在步骤C)确定烹饪材料是磁性的时，操作逆变器电路，从而加热烹饪容器。

步骤C)可以包括步骤：把在步骤B)上输出的脉冲信号变换成DC电压；用DC电压与预定参考值相比较；当DC电压具有不小于25％的控制电压源(Vce)的电平时，确定烹饪容器的材料是磁性的；以及当DC电压具有小于25％的控制电压源(Vce)的电平时，确定烹饪容器的材料是非磁性的。

根据本发明，能够精确的识别烹饪容器的材料，而不管烹饪容器的负载。因此，能够防止由于容器材料识别单元对烹饪容器的材料的误判断而引起的感应加热炊具的误操作。

附图说明

结合附图阅读了下面的详细描述之后，本发明的上述目的和其他的特点和优点将更加显而易见，其中：

图1是一方框图，示例了包括在常规感应加热炊具中的逆变器电路和容器材料识别单元的结构；

图2是方框图，示例了包括在按照本发明的感应加热炊具中的逆变器电路和容器材料识别单元的结构；

图3图示了根据本发明的包括在逆变器电路中流过线圈的电流的波形，和根据本发明的谐振电容器电压的波形；

图4是结合根据本发明的容器材料识别单元的操作产生的信号的波形图；

图5是一电路图，示例了根据本发明的容器材料识别单元的详细结构；

图6是一流程图，示例了根据本发明的感应加热炊具中的容器材料识别单元的操作。

具体实施方式

现在将结合附图详细描述本发明的感应加热炊具的实施例。

虽然根据本发明有很多与感应加热炊具有关的实施例，下列的描述将仅结合优选实施例来给出。

图2是一方框图，示例了包括在按照本发明的感应加热炊具中的容器材料识别单元的结构。图3图示了根据本发明的包括在逆变器电路中流过线圈的电流的波形，和根据本发明的谐振电容器电压的波形。图4是结合根据本发明的容器材料识别单元的操作产生的信号的波形图。图5是一电路图，示例了根据本发明的容器材料识别单元的详细结构。图6是一流程图，示例了根据本发明的感应加热炊具中的容器材料识别单元的操作。

本发明的感应加热炊具包括适于提供DC电压的电源。电源包括用于整流普通AC电压的整流器(未显示)，借此产生DC电压，和滤波器(未显示)，用于滤波整流的电压。此外，感应加热炊具还包括逆变器电路20，用于利用从电源提供的电压加热放置在感应加热炊具中的烹饪容器。

特别的是，本发明的感应加热炊具进一步包括容器材料识别单元10，其基于逆变器电路20的谐振电容器电压和逆变器电路20的切换脉冲信号，用于识别放置在感应加热炊具中的烹饪容器的材料是否是磁性或非磁性的，以便控制感应加热炊具的加热操作。

如图2所示，容器材料识别单元10包括逻辑确定单元12，用于比较逆变器电路20的谐振电容器电压和逆变器电路20的切换脉冲信号，借此输出具有根据烹饪容器的材料确定的脉冲宽度的脉冲信号。

此外，容器材料识别单元10还包括电压检测单元11。电压检测单元11检测逆变器电路20的谐振电容器电压，半波整流检测的电压，分压半波检波的电压和输出产生的电压到逻辑确定单元12。容器材料识别单元10进一步包括DC电压平滑单元13，用于把从逻辑确定单元12输出的脉冲信号变换成DC电压，和微型计算机14，用于基于DC电压确定烹饪容器的材料是否是磁性的或非磁性的，和基于确定的结果控制逆变器电路20。

电压检测单元11被电连接到逆变器电路20以检测逆变器电路20的谐振电容器电压。该电压检测单元11半波整流检测的电压，分压半波整流的电压，并把产生的电压输出到逻辑确定单元12。

特别的，根据烹饪容器材料中的变化，容器材料识别单元10利用根据负载变化而变化的谐振频率的特性，以便识别烹饪容器的材料。就是说，电压检测单元11检测逆变器电路20的谐振电容器电压，并发送表示检测结果的电压信号到逻辑确定单元12。从电压检测单元11输出的电压信号具有相应于烹饪容器的材料的特殊的相位，以便基于电压信号相位中的变化能够确定烹饪容器的材料。

逻辑确定单元12接收从电压检测单元11输出的电压信号和逆变器电路20的切换脉冲信号，并比较接收的信号，借此输出材料识别信号。该材料识别信号具有根据切换脉冲信号和谐振电容器电压的各个相位变化范围内的烹饪容器的材料而变化的脉冲宽度。

DC电压平滑单元13接收来自逻辑确定单元12的材料识别信号，并以平滑DC电压的形式输出材料识别信号。来自DC电压平滑单元13的DC电压被送到微型计算机14。基于施加带其上的DC电压，微型计算机14确定烹饪容器的材料是否是磁性的或非磁性的。基于确定的结果，微型计算机14控制逆变器电路20。

微型计算机14包括：磁性材料确定单元14a，用于比较从DC电压平滑单元13输出的DC电压和存储在磁性材料确定单元14a中的参考值，借此确定烹饪容器的材料是否是磁性或非磁性的，和逆变器控制器14b，用于当确定烹饪容器的材料是磁性时启动逆变器电路20，以便加热烹饪容器。

如果DC电压不小于控制电压源(Vce)的1/4，则磁性材料确定单元14a确定烹饪容器的材料是磁性的。如果不是，磁性材料确定单元14a确定烹饪容器的材料是非磁性的。

如图3所示，流过逆变器电路20的线圈的电流的波形和逆变器电路20的谐振电容器电压的波形展现出根据烹饪容器的材料的相位的变化。就是说，根据烹饪容器的材料是否是磁性或非磁性的，来展现不同的相位，如波形Sg1和Sg2所分别表示的。

就是说，当烹饪容器的材料是磁性的(Sg1)和当烹饪容器的材料是非磁性的(Sg2)时，流过线圈的电流Iwc分别展现不同的相位。同样的，当烹饪容器的材料是磁性的(Sg1)和当烹饪容器的材料是非磁性的(Sg2)时，具有与线圈电流90°相位差的谐振电容器电压Vc分别展现不同的相位。

线圈电流和谐振电容器电压分别具有不同的相位。电压检测单元11检测谐振电容电压Vc，并输出表示检测结果的电压信号。根据本发明，利用取决于烹饪容器的材料的谐振电容器电压Vc的相位变化特性来确定烹饪容器的材料。

逻辑确定单元12比较从电压检测单元11输出的电压信号和逆变器电路20的切换脉冲信号，并输出是脉冲信号的材料识别信号。如图4所示，电压信号具有根据烹饪材料是否是磁性或非磁性而改变的电平，如波形Sg3和Sg4所示。

逻辑确定单元12逻辑的与(AND)电压检测单元11的输出电压信号和逆变器电路20的切换脉冲信号，借此输出脉冲信号。当烹饪材料的材料是磁性(Sg3)时，从逻辑确定单元12输出的脉冲信号被设置具有切换脉冲信号的1/4-1/2周期脉冲宽度范围。当烹饪材料的材料是非磁性(Sg4)时，脉冲信号被设置成具有切换脉冲信号的0-1/4周期脉冲宽度范围。

这样，基于是否烹饪容器的材料是磁性或非磁性，从逻辑确定单元12输出的材料识别信号具有变化的脉冲宽度。如图4所示，当烹饪容器的材料是磁性(Sg3)时，逻辑确定单元12输出脉冲信号P3，同时当烹饪容器是非磁性时，输出脉冲信号P4。

此后，将结合参考图5更详细描述容器材料识别单元10的结构。

电压检测单元11包括二极管、电容器和多个电阻。在示例的情形下，使用了两个电阻，即第一和第二电阻器R1和R2。电压检测单元11检测包括在逆变器电路20中的谐振电容器的电压、半波整流检测的电压、分压半波整流的电压，并输出产生的电压到逻辑确定单元12。根据第一和第二电阻器R1和R2之间的电阻比率来实现电压分压。

逻辑确定单元12包括与(AND)门。该与门接收来自电压检测单元11的输出电压信号和逆变器电路20的切换脉冲信号，并比较接收的信号。这样，该与门输出具有根据烹饪容器是否是磁性或非磁性而变化的脉冲宽度的材料识别信号。

在此情况下，从逻辑确定单元12输出的材料识别信号的脉冲宽度在根据本发明的切换脉冲信号和谐振电容器电压的各个相位可变范围内是可变的。因而，能够输出具有基于烹饪容器的材料而变化的脉冲宽度的信号，而不管烹饪容器的负载中的变化。

DC电压平滑单元13包括由电阻和电容器组成的低通滤波器。使用该结构，该DC电压平滑单元13滤波从逻辑确定单元12输出的材料识别信号，借此输出平滑DC电压。

将结合参考图6描述根据本发明的具有上述结构的感应加热炊具的操作，它是一流程，示例了容器材料识别单元的操作顺序。

感应加热炊具接收来自电源的输入DC电压，其整流和滤波输入AC电压。通过输入DC电压，操作逆变器电路20(S1)。

此后，根据逆变器电路20操作产生的谐振电容器电压通过电压检测单元11来检测。该检测的谐振电容器电压是正弦整流的。根据电阻之间的电阻比率，整流的电压通过电压检测单元11的电阻分压该整流的电压(S2)。

该分压的电压被送到逻辑确定单元12的与门，连同逆变器电路20的切换脉冲信号一起，以便比较提供的信号(S3)。

烹饪容器的材料是磁性的，作为材料识别信号，与门输出具有相应于1/4-1/2切换脉冲信号周期的脉冲宽度的脉冲信号。另一方面，烹饪容器的材料是非磁性的，作为材料识别信号，与门输出具有相应于0-1/2切换脉冲信号周期的脉冲宽度的脉冲信号。

该材料识别信号通过包括一个电阻和一个电容器的DC平滑单元13的低通滤波器，以便材料识别信号以平滑DC电压的形式被输出(S4)。

该平滑DC电压被送到微型计算机14，其依次比较DC电压和存储在微型计算机14中的参考值(S5)。

如果DC电压具有相应于25％或更多的控制电压源(Vce)的电平，则微型计算机14确定烹饪容器的材料是磁性的(S6)。如果不是，则微型计算机14确定烹饪容器的材料是非磁性的(S7)。

当确定烹饪容器的材料是磁性时，逆变器电路20被操作以加热烹饪容器。另一方面，当确定烹饪容器的材料是非磁性时，逆变器电路20不被操作。

从上述描述可知，具有根据本发明的上述结构的感应加热炊具能精确的识别烹饪容器的材料，而不管烹饪容器的负载。就是说，其能够防止由于容器材料识别单元对烹饪容器的材料的误判断而引起的感应加热炊具的误操作，这可能会出现在相应于磁性材料的负载值和相应于非磁性材料的负载值之间的负载的边界上。

由于感应加热炊具包括容器材料识别单元，其适于识别烹饪容器的材料是否是磁性或非磁性的，因此能够使用简单的电压检测器，而不用昂贵的电流检测器。还能利用普通的逻辑元件(就是说，一个与门)来实现逻辑确定单元。因此，实现了制造成本的大幅度减少。

根据使用简单的逻辑结构实现制造成本的降低，增强了产品的可靠性并提高了价格竞争性。

尽管出于示例的目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，可以作出各种修改、附加和替换。

Claims (11)

1.一种感应加热炊具，包括：

电源，用于整流AC电压，滤波整流的电压，和把滤波的电压作为提供给感应加热炊具的输入电压；

逆变器电路，用于使用从电源提供的电压加热放置在感应加热炊具中的烹饪容器；和

容器材料识别单元，用于根据感应加热炊具的初始操作，基于逆变器电路的谐振电容电压和逆变器电路的切换脉冲信号来识别烹饪容器的材料是否是磁性的或非磁性的，借此根据识别的结果选择性的加热烹饪容器。

2.按照权利要求1的感应加热炊具，其中容器材料识别单元包括：

电压检测单元，用于检测逆变器电路的谐振电容电压，半波整流检测的电压，分压该半波整流的电压，和输出分开的电压作为检测的结果；以及

逻辑确定单元，用于比较从电压检测单元输出的电压和逆变器电路的切换脉冲信号，借此输出具有根据是否烹饪容器是磁性或非磁性的材料而变化的脉冲宽度的脉冲信号。

3.按照权利要求2的感应加热炊具，其中该容器材料识别单元进一步包括：

DC电压平滑单元，用于把从逻辑确定单元输出的脉冲信号变换成DC电压；和

微型计算机，用于基于DC电压确定是否烹饪容器的材料是磁性或非磁性的，和基于确定的结果控制逆变器电路。

4.按照权利要求2的感应加热炊具，其中逻辑确定单元包括与门，用于输出具有根据负载变化而改变的脉冲宽度的脉冲信号，该负载的变化取决于烹饪容器的材料，以便当烹饪材料的材料是磁性时，脉冲信号的脉冲宽度在1/4-1/2的切换脉冲信号的周期范围内变化，同时当烹饪材料的材料是非磁性时，脉冲信号的脉冲宽度在0-1/4的切换脉冲信号的周期范围内变化。

5.按照权利要求2的感应加热炊具，其中电压检测单元包括多个电阻，用于根据它们的电阻比率分压提供给它们的电压。

6.按照权利要求3的感应加热炊具，其中该DC电压平滑单元包括低通滤波器，用于以DC电压的形式平滑从逻辑确定单元接收的脉冲信号。

7.按照权利要求3的感应加热炊具，其中微型计算机包括：

磁性材料确定单元，用于比较从DC电压平滑单元输出的DC电压和参考电压，从而当DC电压不小于1/4的控制电压源(Vce)时，确定烹饪容器的材料是磁性的，同时当DC电压小于1/4的控制电压源(Vce)时，确定烹饪容器的材料是非磁性的；和

逆变器控制器，用于当确定烹饪容器的材料是磁性时启动逆变器电路，以便加热烹饪容器。

8.按照权利要求1的感应加热炊具，其中该电源包括：

用于提供普通AC电压的电源；

用于整流AC电压的整流器；和

用于滤波整流的电压的滤波器。

9.一种操作感应加热炊具的方法，包括步骤：

A)根据感应加热炊具的初始操作，操作包括在感应加热炊具中的逆变器电路；

B)作为材料识别信号，基于逆变器电路的谐振电容器电压和逆变器电路的切换脉冲信号，输出具有根据放置在感应加热炊具中的烹饪容器的材料而变化的脉冲宽度的脉冲信号；

C)基于在步骤B)输出的材料识别信号确定烹饪容器的材料是否是磁性或非磁性的；和

D)当在步骤C)确定烹饪材料是磁性的，操作逆变器电路，从而加热烹饪容器。

10.按照权利要求9的方法，其中步骤B)包括步骤：

检测逆变器电路的谐振电容器电压；

正弦波整流该检测的电压；

分压整流的电压，比较分压的电压和逆变器电路的切换脉冲信号；和

输出比较的结果作为材料识别信号。

11.按照权利要求9的方法，其中步骤C)可以包括步骤：

将在步骤B)输出的脉冲信号变换成DC电压；

比较DC电压与预定的参考；

当DC电压具有不小于25％的控制电压源(Vce)的电平时，确定烹饪容器的材料是磁性的；和

当DC电压具有小于25％的控制电压源(Vce)的电平时，确定烹饪容器的材料是非磁性的。

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