CN204442724U - 电磁加热系统及其中开关管的过零开通检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁加热系统及电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和开关管组成的谐振电路以及驱动开关管的驱动电路，过零开通检测装置包括：用于检测谐振电路的回路电流的电流检测电路；对回路电流进行处理以输出第一脉冲信号的超前脉冲检测电路；对回路电流进行处理以输出第二脉冲信号的滞后脉冲检测电路；主控单元，主控单元包括对第一脉冲信号进行计数的第一计数器和对第二脉冲信号进行计数的第二计数器，根据第一计数器的计数值和第二计数器的计数值调整开关管的开通时间间隔，以使驱动电路驱动开关管过零开通。由此该装置可自适应调整开通时间间隔，使开关管过零开通，降低开关管的损耗。

Description

电磁加热系统及其中开关管的过零开通检测装置

技术领域

本实用新型涉及电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置以及一种电磁加热系统。

背景技术

相关的电烹饪器例如电磁炉通常采用单管IGBT方案，单管电磁炉的加热效率高、成本低，但是，相关技术存在的缺点是，IGBT只能凭经验值开通，仅能工作在很窄的工作区间，在其他区间将会工作在超前或滞后状态，无法形成闭环反馈回路，从而IGBT、线圈盘和谐振电容等损耗高，盘间距、电压和锅具等因素发生变化时无法做出相应地判断，IGBT产生的热量非常大，需对IGBT进行过热保护，很大程度上限制了电磁炉的加热效率，导致电磁炉的能效难以提升。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，该过零开通检测装可以使开关管过零开通，降低开关管的损耗。

本实用新型的另一个目的在于提出一种电磁加热系统。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出的一种电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，所述电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和开关管组成的谐振电路以及驱动所述开关管的驱动电路，所述过零开通检测装置包括：用于检测所述谐振电路的回路电流的电流检测电路；超前脉冲检测电路，所述超前脉冲检测电路与所述电流检测电路的输出端相连，所述超前脉冲检测电路对所述回路电流进行处理以输出第一脉冲信号；滞后脉冲检测电路，所述滞后脉冲检测电路与所述电流检测电路的输出端相连，所述滞后脉冲检测电路对所述回路电流进行处理以输出第二脉冲信号；主控单元，所述主控单元与所述驱动电路、所述超前脉冲检测电路和所述滞后脉冲检测电路分别相连，所述主控单元包括对所述第一脉冲信号进行计数的第一计数器和对所述第二脉冲信号进行计数的第二计数器，所述主控单元根据所述第一计数器的计数值和所述第二计数器的计数值调整所述开关管的开通时间间隔，以使所述驱动电路驱动所述开关管过零开通。

根据本实用新型提出的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，通过电流检测电路检测谐振电路的回路电流，并通过超前脉冲检测电路对回路电流进行处理以输出第一脉冲信号，同时通过滞后脉冲检测电路对回路电流进行处理以输出第二脉冲信号，主控单元的第一计数器可对第一脉冲信号进行计数，第二计数器对第二脉冲信号进行计数，并根据第一计数器的计数值和第二计数器的计数值调整开关管的开通时间间隔，以使开关管过零开通。由此，该过零开通检测装置可自适应调整开关管的开通时间间隔，使得开关管能够过零开通，从而降低开关管的损耗，同时降低线圈盘和谐振电容的损耗，使开关管产生的热量减少，提升了电磁加热系统的加热效率和能效。

进一步地，所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置还包括：滤除所述第一脉冲信号中的驱动信号的超前脉冲滤波电路，所述超前脉冲滤波电路的输入端与所述超前脉冲检测电路的输出端相连，所述超前脉冲滤波电路的输出端与所述主控单元相连。其中，所述超前脉冲滤波电路的截止频率可为200KHz。

进一步地，在预设时间内如果所述第一计数器的计数值大于预设值，所述开关管超前开通，所述主控单元增大所述开关管的开通时间间隔；在所述预设时间内如果所述第二计数器的计数值大于所述预设值，所述开关管滞后开通，所述主控单元减小所述开关管的开通时间间隔；在所述预设时间内如果所述第一计数器的计数值或者所述第二计数器的计数值小于等于所述预设值，所述开关管的开通时间间隔保持不变。

具体地，所述开关管为IGBT，所述电流检测电路包括：电流互感器，所述电流互感器的初级绕组的一端与所述IGBT的C极相连，所述电流互感器的初级绕组的另一端与并联后的加热线圈和谐振电容相连；第一电阻，所述第一电阻的一端与所述电流互感器的次级绕组的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述电流互感器的次级绕组的另一端相连后接地；第二电阻，所述第二电阻的一端分别与所述第一电阻的一端和所述电流互感器的次级绕组的一端相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第二电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端与所述电流互感器的次级绕组的另一端相连；串联的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极与所述电流互感器的次级绕组的另一端相连，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极之间具有第一节点，所述第二二极管的阴极与第一预设电源相连，所述第一节点与所述第二电阻的另一端相连，所述第一节点为所述电流检测电路的输出端。

具体地，所述超前脉冲检测电路包括：串联的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第一预设电源相连，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端之间具有第二节点，所述第四电阻的另一端接地；第一电压比较器，所述第一电压比较器的负输入端与所述第二节点相连，所述第一电压比较器的输出端与所述超前脉冲滤波电路的输入端相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一电压比较器的输出端相连，所述第五电阻的另一端与所述第一预设电源相连。

具体地，所述超前脉冲滤波电路包括：串联的第二电容和第三电容，所述第二电容的一端与所述第一电压比较器的输出端相连，所述第二电容的另一端与所述第三电容的一端相连，所述第二电容的另一端与所述第三电容的一端之间具有第三节点；第二电压比较器，所述第二电压比较器的正输入端与所述第三电容的另一端相连，所述第二电压比较器的输出端与所述主控单元相连；第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二电压比较器的正输入端相连，所述第六电阻的另一端接地；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二电压比较器的负输入端相连，所述第七电阻的另一端与所述第六电阻的另一端相连后接地；第八电阻，所述第八电阻连接在所述第三节点与所述第二电压比较器的输出端之间；第九电阻，所述第九电阻连接在所述第二电压比较器的负输入端与所述第二电压比较器的输出端之间。

具体地，所述滞后脉冲检测电路包括：串联的第十电阻和第十一电阻，所述第十电阻的一端与预设电压的负电源相连，所述第十电阻的另一端与所述第十一电阻的一端相连，所述第十电阻的另一端与所述第十一电阻的一端之间具有第四节点，所述第十一电阻的另一端与地相连；第三电压比较器，所述第三电压比较器的正输入端与所述第四节点相连，所述第三电压比较器的输出端与所述主控单元相连，所述第三电压比较器的地端与所述预设电压的负电源相连，所述第三电压比较器的电源端与所述第一预设电源相连；第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述第三电压比较器的输出端相连，所述第十二电阻的另一端与所述第一预设电源相连。

进一步地，所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置还包括：用于检测所述加热线圈两端的电压的同步检测电路，所述同步检测电路具有第一检测端、第二检测端和第一输出端、第二输出端，所述第一检测端与所述加热线圈的一端相连，所述第二检测端与所述加热线圈的另一端相连，所述同步检测电路的第一输出端、第二输出端分别连接到所述主控单元。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出的一种电磁加热系统，包括所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置。

根据本实用新型提出的电磁加热系统，通过上述电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，可自适应调整开关管的开通时间间隔，使得开关管能够过零开通，避免超前开通，从而降低开关管的损耗，同时降低线圈盘和谐振电容的损耗，使开关管产生的热量减少，并可提升电磁加热系统的加热效率和能效。

优选地，所述电磁加热系统可包括电磁炉、电磁电饭煲或电磁压力锅。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置的方框示意图

图2是根据本实用新型一个实施例的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置的方框示意图；

图3是根据本实用新型一个具体实施例的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置的电路原理图；

图4是根据本实用新型一个具体实施例的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置中超前脉冲检测电路的电路原理图；

图5是根据本实用新型一个具体实施例的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置中超前脉冲滤波电路的电路原理图；

图6是根据本实用新型一个具体实施例的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置中滞后脉冲检测电路的电路原理图

图7是根据本实用新型一个具体实施例的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置中开关管超前开通的波形示意图；以及

图8是根据本实用新型一个具体实施例的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置中开关管滞后开通的波形示意图。

附图标记：

谐振电路20、驱动电路30、供电电路40、锅具100；

加热线圈201、谐振电容202和开关管203；

过零开通检测装置10、电流检测电路101、超前脉冲检测电路102、滞后脉冲检测电路103、主控单元104、超前脉冲滤波电路105和同步检测电路106；

电流互感器CT、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电压比较器U1、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3、第二电压比较器U2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三电压比较器U3、第十二电阻R12、第一至第四电阻单元61-64、第四电容C4、第五电容C5、整流器401、第一电感L1和第六电容C6。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述本实用新型实施例提出的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置以及电磁加热系统。

图1是根据本实用新型实施例的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置的方框示意图。

如图1所示，电磁加热系统包括谐振电路20和驱动电路30，谐振电路20由加热线圈201、谐振电容202和开关管203组成以及驱动电路30用于驱动开关管。如图1的示例，加热线圈201与谐振电容202并联，并联后的加热线圈201和谐振电容202的一端与供电电路40相连，并联后的加热线圈201和谐振电容202的另一端与开关管203的一端相连，开关管203的另一端接地，开关管203的控制端与驱动电路30相连。当然，可以理解的是，加热线圈201和谐振电容202也可以串联连接。

其中，谐振电路20可对锅具100进行谐振加热，具体地，当开关管导通时，加热线圈获得充电，为维持加热线圈和谐振电容之间的振荡做准备，当开关管关闭时，加热线圈和谐振电容进行振荡。电磁加热系统还可包括为谐振电路20供电的供电电路40。需要说明的是，在振荡周期内放电即将结束时须使开关管导通以维持振荡，在硬开通情况下，不管开关管是超前开通或者是滞后开通，开关管的发热量均会非常大、损耗也会很大，因此需驱动开关管过零开通以开通损耗最小。但是，由于开关管的开通时间一般是根据经验设定的，无法准确地实现过零开通，因此，在本实用新型实施例中可通过过零开通检测装置10自适应修正开通时间以实现开关管过零开通。

如图1所示，根据本实用新型实施例的过零开通检测装置10包括：电流检测电路101、超前脉冲检测电路102、滞后脉冲检测电路103和主控单元104。

其中，电流检测电路101用于检测谐振电路20的回路电流。具体地，电流检测电路101可设置在谐振电路20中，例如，电流检测电路101可连接在并联后的加热线圈201和谐振电容202的另一端与开关管203的一端之间，谐振电路20的回路电流即为加热线圈、谐振电容和开关管构成的回路的电流，更具体地，谐振电路20的回路电流可为流过开关管的电流。

超前脉冲检测电路102与电流检测电路101的输出端相连，超前脉冲检测电路102对回路电流进行处理以输出第一脉冲信号，也就是说，超前脉冲检测电路102用于将回路电流转换为第一脉冲信号。滞后脉冲检测电路103与电流检测电路101的输出端相连，滞后脉冲检测电路103对回路电流进行处理以输出第二脉冲信号，也就是说，滞后脉冲检测电路103用于将回路电流转换为第二脉冲信号。

主控单元104与驱动电路30、超前脉冲检测电路102和滞后脉冲检测电路103分别相连，主控单元104包括对第一脉冲信号进行计数的第一计数器和对第二脉冲信号进行计数的第二计数器，主控单元104根据第一计数器的计数值和第二计数器的计数值调整开关管的开通时间间隔T，以使驱动电路30驱动开关管203过零开通。也就是说，主控单元104通过与驱动电路30相连输出控制信号至驱动电路30，驱动电路30根据控制信号输出驱动信号至开关管203以驱动开关管203的开通和关闭。

具体地，主控单元104根据第一计数器的计数值判断是否需要增大开通时间间隔T，即判断开关管是否超前开通；主控单元104根据第二计数器的计数值判断是否需要减小开通时间间隔T，即判断开关管是否滞后开通。

需要说明的是，在加热线圈201和谐振电容202进行振荡的过程中，如果放电即将完成，则驱动电路30需要在开通时间间隔T之后驱动开关管203开通。具体地，主控单元104可包括第一计时器，主控单元104可根据加热线圈或谐振电容两端的电压确定放电是否即将完成，在判断放电即将完成时，可控制第一计时器开始计时，并在第一计时器的计时时间达到开关管的开通时间间隔T时，主控单元104可通过驱动电路30驱动开关管203导通。

还需说明的是，第一计数器对第一脉冲信号进行计数即为对第一脉冲信号中的脉冲数进行计数，具体地，第一计数器在检测到第一脉冲信号的一个上升沿时，第一计数器的计数值加1；同样地，第二计数器对第二脉冲信号进行计数即为对第二脉冲信号中的脉冲数进行计数，第二计数器在检测到第二脉冲信号的一个上升沿时，第二计数器的计数值加1。

根据本实用新型的一个具体示例，主控单元104可为MCU(Micro Control Unit，微控制单元)。

电磁加热系统通电开始工作时，电流检测电路101实时检测谐振电路20的回路电流，超前脉冲检测电路102对回路电流进行处理并输出第一脉冲信号至主控单元104，滞后脉冲检测电路103对回路电流进行处理并输出第二脉冲信号至主控单元104，在谐振电路20进行谐振加热的过程中，如果驱动电路30驱动开关管超前开通，则由于信号叠加电流检测电路101输出的回路电流中将会产生一个电流浪涌信号，此时超前脉冲检测电路102随之输出脉冲信号至主控单元104，主控单元104的第一计数器将对脉冲数进行计数，如果驱动电路30驱动开关管滞后开通，则由于信号叠加电流检测电路101输出的回路电流中将会产生一个负电流浪涌信号，此时滞后脉冲检测电路103随之输出脉冲信号至主控单元104，主控单元104的第二计数器将对脉冲数进行计数，这样主控单元104根据第一计数器的计数值和第二计数器的计数值调整开关管的开通时间间隔T，以使驱动电路30驱动开关管203过零开通，从而根据实际情况自适应控制开关管过零开通。

根据本实用新型提出的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，通过电流检测电路检测谐振电路的回路电流，并通过超前脉冲检测电路对回路电流进行处理以输出第一脉冲信号，同时通过滞后脉冲检测电路对回路电流进行处理以输出第二脉冲信号，主控单元的第一计数器可对第一脉冲信号进行计数，第二计数器对第二脉冲信号进行计数，并根据第一计数器的计数值和第二计数器的计数值调整开关管的开通时间间隔，以使开关管过零开通。由此，该过零开通检测装置可自适应调整开关管的开通时间间隔，使得开关管能够过零开通，从而降低开关管的损耗，同时降低线圈盘和谐振电容的损耗，使开关管产生的热量减少，提升了电磁加热系统的加热效率和能效。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置10还包括：超前脉冲滤波电路105。其中，超前脉冲滤波电路105用于滤除第一脉冲信号中的驱动信号，超前脉冲滤波电路105的输入端与超前脉冲检测电路102的输出端相连，超前脉冲滤波电路105的输出端与主控单元104相连。也就是说，超前脉冲滤波电路105通过与超前脉冲检测电路102的输出端相连以接收第一脉冲信号，超前脉冲滤波电路105通过与主控单元104相连以将滤波后的第一脉冲信号发送至主控单元104。

具体而言，超前脉冲滤波电路105用于滤除第一脉冲信号中的低频杂波信号，保留高频信号，使得滤波后的第一脉冲信号的波形更干净。

根据本实用新型的一个优选实施例，超前脉冲滤波电路的截止频率可为200KHz。也就是说，超前脉冲滤波电路105将频率在200KHz以下的信号滤除。

根据实用新型的一些实施例，在预设时间内如果第一计数器的计数值大于预设值，开关管超前开通，主控单元104增大开关管的开通时间间隔；在预设时间内如果第二计数器的计数值大于预设值，开关管滞后开通，主控单元104减小开关管的开通时间间隔；在预设时间内如果第一计数器的计数值或者第二计数器的计数值小于等于预设值，开关管的开通时间间隔保持不变。

也就是说，在预设时间内如果第一计数器的计数值大于预设值，则说明开关管的开通时间间隔T过小，开关管超前开通即在过零前导通，此时，需增大开通时间间隔T以使开关管过零开通；而在预设时间内如果第二计数器的计数值大于预设值，则说明开关管的开通时间间隔T过大，开关管滞后开通即在过零之后导通，此时，需减小开通时间间隔T；如果第一计数器或者第二计数器的计数值小于等于预设值，则说明开通时间间隔T合适，开关管过零开通，主控单元104无需调整开关管的开通时间间隔T，由此，可实现自适应修正开通时间间隔T。

具体而言，主控单元104还可包括定时器，在定时器开始计时时，第一计数器和第二计数器可同时开始计数。其中，主控单元104中的定时器的定时周期设置为预设时间，在定时器计时结束时，主控单元104保存第一计数器和第二计数器的计数值，并判断第一计数器的计数值是否达到预设值，如果第一计数器的计数值大于预设值，则主控单元104增大开关管的开通时间间隔T，同时还判断第二计数器的计数值是否达到预设值，如果第二计数器的计数值大于预设值，则主控单元104减小开关管的开通时间间隔T，并且在调整开通时间间隔T之后，定时器重新进行计时、第一计数器和第二计数器重新开始进行计数。

另外，需要说明的是，当谐振电路20开始根据用户选择的功率对锅具100进行加热时，定时器开始进行第一次计时、第一计数器和第二计数器开始进行第一次计数。

根据本实用新型的一个优选示例，开关管的开通时间间隔的初始值可为1us，预设时间可为5ms，预设值可为10。其中，开通时间间隔的初始值、预设时间和预设值均可根据实际情况进行设定。

更进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置10还包括：同步检测电路106。同步检测电路106用于检测加热线圈201两端的电压，同步检测电路106具有第一检测端、第二检测端和第一输出端、第二输出端，第一检测端与加热线圈201的一端相连，第二检测端与加热线圈201的另一端相连，同步检测电路106的第一输出端、第二输出端分别连接到主控单元104。

需要说明的是，同步检测电路106的第一输出端和第二输出端可输出同步信号至主控单元104，主控单元104可根据同步信号判断是否需要控制开关管导通，具体而言，在同步检测电路106的第一输出端输出的电压Va大于同步检测电路106的第二输出端输出的电压Vb时，主控单元104可控制第一计时器开始计时，并在第一计时器的计时时间达到开通时间间隔T时通过驱动电路30驱动开关管导通。

并且，在本实用新型的实施例中，在预设时间内如果第一计数器或者第二计数器的计数值大于预设值，则主控单元104进一步判断同步检测电路106的第一输出端输出的电压Va是否大于同步检测电路106的第二输出端输出的电压Vb，如果是，则进入中断程序，相应地增大或减小开关管的开通时间间隔，这样在第一计时器的计时时间达到调整后的开通时间间隔时驱动开关管203导通；如果否，则继续检测同步检测电路106的两个输出端的电压，并在第一计时器的计时时间达到当前开通时间间隔时驱动开关管203导通。

下面结合图3-图8对本实用新型实施例的过零开通检测装置10的电路结构进行详细描述。

根据图3的实施例，开关管203可为IGBT，电流检测电路101包括电流互感器CT、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一二极管D1和第二二极管D2。

其中，电流互感器CT的初级绕组的一端与IGBT的C极(集电极)相连，电流互感器CT的初级绕组的另一端与并联后的加热线圈201和谐振电容202相连，另外，IGBT的E极(发射极)接地，IGBT的G极(集电极)与驱动电路30相连；第一电阻R1的一端与电流互感器CT的次级绕组的一端相连，第一电阻R1的另一端与电流互感器CT的次级绕组的另一端相连后接地；第二电阻R2的一端分别与第一电阻R1的一端和电流互感器CT的次级绕组的一端相连；第一电容C1的一端与第二电阻R2的另一端相连，第一电容C1的另一端与电流互感器CT的次级绕组的另一端相连；第一二极管D1和第二二极管D2串联，第一二极管D1的阳极与电流互感器CT的次级绕组的另一端相连，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极相连，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极之间具有第一节点，第二二极管D2的阴极与第一预设电源VCC例如+5V电源相连，第一节点与第二电阻R2的另一端相连，第一节点为电流检测电路101的输出端out。

也就是说，在谐振电路20的谐振回路中添加电流互感器CT，电流互感器CT可实时检测谐振电路20的回路电流，即流过开关管203的电流；第一电阻R1用于将回路电流信号转换为电压信号，第二电阻R2和第一电容C1构成低通滤波电路以滤除回路电流中的高频杂波。这样，电流互感器CT检测到的回路电流从次级绕组输出之后，将经过第一电阻R1的转换以及第二电阻R2和第一电容C1的滤波，然后将处理后的信号电流检测电路101的输出端out输送至超前脉冲检测电路102和滞后脉冲检测电路103。

另外，需要说明的是，开关管203为IGBT时，驱动开关管过零开通即为在IGBT的C极电压为零时立即驱动IGBT开通。

进一步地，根据图4的实施例，超前脉冲检测电路102包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第一电压比较器U1和第五电阻R5。

其中，第三电阻R3和第四电阻R4串联，第三电阻R3的一端与第一预设电源VCC即+5V电源相连，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端相连，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端之间具有第二节点，第四电阻R4的另一端接地；第一电压比较器U1的负输入端-与第二节点相连，第一电压比较器U1的输出端CON1与超前脉冲滤波电路105的输入端相连；第五电阻R5的一端与第一电压比较器U1的输出端CON1相连，第五电阻R5的另一端与第一预设电源VCC即+5V相连。

也就是说，第三电阻R3和第四电阻R4可对第一预设电源VCC即+5V进行分压，第三电阻R3和第四电阻R4之间的第二节点为第一电压比较器U1提供参考电压。这样，电流检测电路101将反映回路电流的电压检测信号输送至第一电压比较器U1的正输入端+，正输入端+的电压与负输入端-的参考电压进行比较，当正输入端+的电压大于参考电压时，第一电压比较器U1的输出端CON1输出高电平；当正输入端+的电压小于参考电压时，第一电压比较器U1的输出端CON1输出低电平，如此，第一电压比较器U1的输出端CON1输出第一脉冲信号。

进一步地，根据图5的实施例，超前脉冲滤波电路105包括：第二电容C2、第三电容C3、第二电压比较器U2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9。

其中，第二电容C2和第三电容C3串联，第二电容C2的一端与第一电压比较器U1的输出端CON1相连，第二电容C2的另一端与第三电容C3的一端相连，第二电容C2的另一端与第三电容C3的一端之间具有第三节点；第二电压比较器U2的正输入端+与第三电容C3的另一端相连，第二电压比较器U2的输出端INT5与主控单元104相连；第六电阻R6的一端与第二电压比较器U2的正输入端+相连，第六电阻R6的另一端接地；第七电阻R7的一端与第二电压比较器U2的负输入端-相连，第七电阻R7的另一端与第六电阻R6的另一端相连后接地；第八电阻R8连接在第三节点与第二电压比较器U2的输出端INT5之间；第九电阻R9连接在第二电压比较器U2的负输入端-与第二电压比较器U2的输出端之间。

也就是说，第一电压比较器U1的输出端CON1输出第一脉冲信号至第二电容C2的一端，经超前脉冲滤波电路105的低频滤波后，第二电压比较器U2的输出端INT5输出滤波后的第一脉冲信号至主控单元104，主控单元104的第一计数器可对滤波后的第一脉冲信号进行计数。

另外，需要说明的是，第一预设电源VCC还可以为第一电压比较器U1和第二电压比较器U2供电。即言，第一电压比较器U1和第二电压比较器U2的电源端均与第一预设电源VCC相连，第一电压比较器U1和第二电压比较器U2的地端均接地。

进一步地，根据图6的实施例，滞后脉冲检测电路103包括：第十电阻R10、第十一电阻R11、第三电压比较器U3和第十二电阻R12。

其中，第十电阻R10和第十一电阻R11串联，第十电阻R10的一端与预设电压的负电源VDD例如-5V电源相连，第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端相连，第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端之间具有第四节点，第十一电阻R11的另一端与地相连；第三电压比较器U3正输入端+与第四节点相连，第三电压比较器U3的输出端INT3与主控单元104相连，第三电压比较器U3的地端与预设电压的负电源VDD即-5V相连，第三电压比较器U3的电源端与第一预设电源VCC即+5V相连；第十二电阻R12的一端与第三电压比较器U3的输出端CON1相连，第十二电阻R12的另一端与第一预设电源VCC即+5V相连。

也就是说，第十电阻R10和第十一电阻R11可对预设电压的负电源VDD进行分压，第十电阻R10和第十一电阻R11之间的第四节点为第三电压比较器U3提供参考电压，这样，电流检测电路101将反映回路电流的电压检测信号输送至第三电压比较器U3的负输入端-，输送至负输入端-的电压与正输入端+的参考电压进行比较，当负输入端-的电压小于参考电压时，第三电压比较器U3的输出端INT3输出高电平；当负输入端-的电压大于参考电压时，第三电压比较器U3的输出端INT3输出低电平，如此，第三电压比较器U3的输出端INT3输出第二脉冲信号。

另外，需要说明的是，预设电压的负电源VDD可由负压电路提供，负压电路可将正的预设电压转换为负的预设电压。

进一步地，根据图3的实施例，同步检测电路106可包括第一至第四电阻单元61-64和第四电容C4。其中，第一电阻单元61与第二电阻单元62串联，第一电阻单元61的一端与加热线圈201的一端相连，第一电阻单元61的另一端与第二电阻单元62的一端相连，第一电阻单元61与第二电阻单元62之间具有第五节点，第二电阻单元62的另一端接地；第三电阻单元63与第四电阻单元64串联，第三电阻单元63的一端与加热线圈201的另一端相连，第三电阻单元63的另一端与第四电阻单元64的一端相连，第三电阻单元63与第四电阻单元64之间具有第六节点，第四电阻单元64的另一端接地，第四电容C4的一端与第五节点相连，第四电容C4的另一端与第六节点相连，第五节点作为同步检测电路104的第一输出端，第六节点作为同步检测电路104的第二输出端。优选地，第一至第四电阻单元61-64均可包括串联的多个电阻。

此外，根据图3的实施例，供电电路40包括保护组件Fx、第五电容C5、整流器401、第一电感L1和第六电容C6，其中，保护组件Fx的一端与输入的交流电220VAC的火线L相连，整流器401的第一输入端与保护组件Fx的另一端相连，整流器401的第二输入端与输入的交流电220VAC的零线N相连，整流器401的第一输出端接地；第五电容C5并联在整流器401的第一输入端与第二输入端之间；第一电感L1与第六电容C6串联，第一电感L1的一端与整流器401的第二输出端相连，第一电感L1的另一端与第六电容C6的一端相连，第六电容C6的另一端接地，第一电感L1与第六电容C6之间具有第六节点，第六节点与谐振电路20相连，即与并联后的加热线圈201和谐振电容202的一端相连。

如上所述，当电磁加热系统通电开始工作时，谐振电路20开始振荡，同步检测电路104检测谐振电路20中加热线圈201两端的电压Va和Vb，同步检测电路104输出的同步电压信号Va和Vb的波形如图7和图8所示，其中，当同步检测电路104的第一输出端的电压值Va大于第二输出端的电压值Vb时，表示当前振荡周期内放电即将结束，IGBT在开通时间间隔T之后开通以维持振荡，其中，需设置合适的开通时间间隔T以使IGBT在C极的电压为零开通，如果开通时间间隔T过小会使IGBT超前开通，如果开通时间间隔T过大会使IGBT滞后开通。

本实用新型实施例可根据谐振电路20的回路电流判断IGBT是否过零开通。如图3所示，在谐振电路20中加入电流互感器CT，电流互感器CT的次级绕组的输出电流信号。如果开通时间间隔T过小IGBT在C极的电压不为零时开通，会出现电压叠加的情况，从而形成一个电流浪涌信号，反应在电流互感器CT上为先输出一个电流浪涌信号，再输出慢慢上升的电流信号，并且，电流浪涌信号会直接影响到IGBT的G极接收到的驱动信号，使驱动中产生一个电压浪涌信号，此时电流互感器CT输出的回路电流的波形以及IGBT的C极和G极的电压波形如图7所示；如果开通时间间隔T过大，即IGBT在C极的电压过零之后开通，信号会叠加在IGBT中续流二极管的放电周期内，从而形成一个负的电流浪涌信号，反应在电流互感器CT上为先输出一个负的电流浪涌信号，再输出慢慢上升的电流信号，此时电流互感器CT输出的回路电流的波形以及IGBT的C极和G极的电压波形如图8所示。

之后，电流互感器CT检测到的电流信号经过第一电阻R1的转换以及第二电阻R2和第一电容C1的滤波后，输送至第一电压比较器U1的正输入端+和第二电压比较器U2的负输入端-。

第一电压比较器U1将接收到的电压与负输入端-的参考电压进行比较，并从输出端CON1输出第一脉冲信号至超前脉冲滤波电路105，经低频滤波处理后，输出处理后的第一脉冲信号至主控单元104。当电流互感器CT输出的电流信号中存在电流浪涌信号时，第一电压比较器U1的输出端CON1会输出包括超前脉冲和正常方波的第一脉冲信号，经高通滤波处理后，第二电压比较器U2的输出端INT5输出的滤波后的第一脉冲信号，第一脉冲信号和处理后的第一脉冲信号的波形如图7所示。

同时，第二电压比较器U2将接收到的电压与正输入端+的参考电压进行比较，第二电压比较器U2的输出端INT3输出第二脉冲信号至主控单元104。当电流互感器CT输出的电流信号中存在电流浪涌信号时，第二电压比较器U2的输出端INT3会输出滞后脉冲，如图8所示。

这样，主控单元104在预设时间内检测滤波后的第一脉冲信号中的脉冲数，如果脉冲数大于预设值，则主控单元104增大开通时间间隔T，同时在预设时间内检测第二脉冲信号中的脉冲数，如果脉冲数大于预设值，则主控单元104减小开通时间间隔T，直到脉冲数小于等于预设值、IGBT过零开通为止，实现自适应。

由此，该过零开通检测装置10可自适应调整开关管的开通时间间隔，使得开关管能够过零开通，从而降低开关管的损耗，同时降低线圈盘和谐振电容的损耗，使开关管产生的热量减少，提升了电磁加热系统的加热效率和能效。

最后，本实用新型实施例还提出了一种电磁加热系统，包括上述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置。

根据本实用新型实施例提出的电磁加热系统，通过上述电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，可自适应调整开关管的开通时间间隔，使得开关管能够过零开通，从而降低开关管的损耗，同时降低线圈盘和谐振电容的损耗，使开关管产生的热量减少，并可提升电磁加热系统的加热效率和能效。

优选地，电磁加热系统可包括电磁炉、电磁电饭煲或电磁压力锅。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (11)

1.一种电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，所述电磁加热系统包括由加热线圈、谐振电容和开关管组成的谐振电路以及驱动所述开关管的驱动电路，所述过零开通检测装置包括：

用于检测所述谐振电路的回路电流的电流检测电路；

超前脉冲检测电路，所述超前脉冲检测电路与所述电流检测电路的输出端相连，所述超前脉冲检测电路对所述回路电流进行处理以输出第一脉冲信号；

滞后脉冲检测电路，所述滞后脉冲检测电路与所述电流检测电路的输出端相连，所述滞后脉冲检测电路对所述回路电流进行处理以输出第二脉冲信号；

主控单元，所述主控单元与所述驱动电路、所述超前脉冲检测电路和所述滞后脉冲检测电路分别相连，所述主控单元包括对所述第一脉冲信号进行计数的第一计数器和对所述第二脉冲信号进行计数的第二计数器，所述主控单元根据所述第一计数器的计数值和所述第二计数器的计数值调整所述开关管的开通时间间隔，以使所述驱动电路驱动所述开关管过零开通。

2.根据权利要求1所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，还包括：

滤除所述第一脉冲信号中的驱动信号的超前脉冲滤波电路，所述超前脉冲滤波电路的输入端与所述超前脉冲检测电路的输出端相连，所述超前脉冲滤波电路的输出端与所述主控单元相连。

3.根据权利要求2所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，

在预设时间内如果所述第一计数器的计数值大于预设值，所述开关管超前开通，所述主控单元增大所述开关管的开通时间间隔；

在所述预设时间内如果所述第二计数器的计数值大于所述预设值，所述开关管滞后开通，所述主控单元减小所述开关管的开通时间间隔；

在所述预设时间内如果所述第一计数器的计数值或者所述第二计数器的计数值小于等于所述预设值，所述开关管的开通时间间隔保持不变。

4.根据权利要求2或3所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，所述开关管为IGBT，所述电流检测电路包括：

电流互感器，所述电流互感器的初级绕组的一端与所述IGBT的C极相连，所述电流互感器的初级绕组的另一端与并联后的加热线圈和谐振电容相连；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述电流互感器的次级绕组的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述电流互感器的次级绕组的另一端相连后接地；

第二电阻，所述第二电阻的一端分别与所述第一电阻的一端和所述电流互感器的次级绕组的一端相连；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第二电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端与所述电流互感器的次级绕组的另一端相连；

串联的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极与所述电流互感器的次级绕组的另一端相连，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极之间具有第一节点，所述第二二极管的阴极与第一预设电源相连，所述第一节点与所述第二电阻的另一端相连，所述第一节点为所述电流检测电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，所述超前脉冲检测电路包括：

串联的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第一预设电源相连，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端之间具有第二节点，所述第四电阻的另一端接地；

第一电压比较器，所述第一电压比较器的负输入端与所述第二节点相连，所述第一电压比较器的输出端与所述超前脉冲滤波电路的输入端相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一电压比较器的输出端相连，所述第五电阻的另一端与所述第一预设电源相连。

6.根据权利要求5所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，所述超前脉冲滤波电路包括：

串联的第二电容和第三电容，所述第二电容的一端与所述第一电压比较器的输出端相连，所述第二电容的另一端与所述第三电容的一端相连，所述第二电容的另一端与所述第三电容的一端之间具有第三节点；

第二电压比较器，所述第二电压比较器的正输入端与所述第三电容的另一端相连，所述第二电压比较器的输出端与所述主控单元相连；

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二电压比较器的正输入端相连，所述第六电阻的另一端接地；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二电压比较器的负输入端相连，所述第七电阻的另一端与所述第六电阻的另一端相连后接地；

第八电阻，所述第八电阻连接在所述第三节点与所述第二电压比较器的输出端之间；

第九电阻，所述第九电阻连接在所述第二电压比较器的负输入端与所述第二电压比较器的输出端之间。

7.根据权利要求4所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，所述滞后脉冲检测电路包括：

串联的第十电阻和第十一电阻，所述第十电阻的一端与预设电压的负电源相连，所述第十电阻的另一端与所述第十一电阻的一端相连，所述第十电阻的另一端与所述第十一电阻的一端之间具有第四节点，所述第十一电阻的另一端与地相连；

第三电压比较器，所述第三电压比较器的正输入端与所述第四节点相连，所述第三电压比较器的输出端与所述主控单元相连，所述第三电压比较器的地端与所述预设电压的负电源相连，所述第三电压比较器的电源端与所述第一预设电源相连；

第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述第三电压比较器的输出端相连，所述第十二电阻的另一端与所述第一预设电源相连。

8.根据权利要求1所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，还包括：

用于检测所述加热线圈两端的电压的同步检测电路，所述同步检测电路具有第一检测端、第二检测端和第一输出端、第二输出端，所述第一检测端与所述加热线圈的一端相连，所述第二检测端与所述加热线圈的另一端相连，所述同步检测电路的第一输出端、第二输出端分别连接到所述主控单元。

9.根据权利要求2所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置，其特征在于，所述超前脉冲滤波电路的截止频率为200KHz。

10.一种电磁加热系统，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电磁加热系统中开关管的过零开通检测装置。

11.根据权利要求10所述的电磁加热系统，其特征在于，所述电磁加热系统包括电磁炉、电磁电饭煲、电磁压力锅。