CN205454133U - 一种电磁加热控制电路和装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁加热控制电路和装置。其中控制电路包括：线圈盘组，包括N个相互并联的线圈盘，其中N为大于等于2的整数；谐振电容，谐振电容与线圈盘组构成谐振电路；选择开关单元，与线圈盘组相连，用于在控制单元的控制下切换与N个线圈盘的连通或者断开，以选择一个线圈盘接入谐振电路进行工作；功率开关单元，与谐振电路相连；控制单元，与选择开关单元和功率开关单元分别相连，用于控制选择开关单元选择连通一个线圈盘进行工作以及控制功率开关单元开通或关闭。本实用新型可实现对多线圈盘的切换加热及异常状况保护，电路结构及控制简单，实现成本低。

Description

一种电磁加热控制电路和装置

技术领域

本实用新型涉及电磁加热领域，尤其涉及一种电磁加热控制电路和装置。

背景技术

在电磁感应加热中，若线圈盘有多个时，通常的控制电路结构都比较复杂，如采用多个继电器或多个IGBT等方式，控制复杂，并且生产成本高；并且在用继电器的电路中，当继电器失效时，电路无法识别，电器将会受到安全隐患；同时多个线圈盘在生产时，由于人为操作不当，经常会导致线圈盘接线错误时，同样会烧掉机器，影响电器工作可靠性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种电磁加热控制电路和装置。

本实用新型解决上述技术问题的第一种技术方案如下：一种电磁加热控制电路，包括：

线圈盘组，包括N个相互并联的线圈盘，其中N为大于等于2的整数；

谐振电容，所述谐振电容与所述线圈盘组构成谐振电路；

选择开关单元，与所述线圈盘组相连，用于在控制单元的控制下切换与N个所述线圈盘的连通或者断开，以选择一个线圈盘接入所述谐振电路进行工作；

功率开关单元，与所述谐振电路相连；

控制单元，与所述选择开关单元和所述功率开关单元分别相连，用于控制所述选择开关单元选择连通一个线圈盘进行工作以及控制所述功率开关单元开通或关闭。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步地，所述控制单元控制所述选择开关单元选择连通一个线圈盘，并在第一预定时间后，控制所述功率开关单元开通；

在结束加热时，所述控制单元控制所述功率开关单元关闭，并在第二预定时间后，控制所述选择开关单元关闭。

进一步地，所述谐振电容与所述线圈盘组串联或者并联。

进一步地，所述选择开关单元为N个选择开关或者一个单刀N掷开关。

进一步地，所述功率开关单元包括一个IGBT和与所述IGBT相连的IGBT驱动单元，所述IGBT驱动单元用于接收所述控制单元的IGBT驱动信号以控制所述IGBT的开通或关断。

进一步地，所述线圈盘组中N个线圈盘的参数和/或加热功率不相同。

进一步地，所述控制单元中预存有与所述线圈盘组中N个线圈盘相对应的N个预设功率开关单元开通时间值和N个预设功率开关单元开通时间偏差值；

所述控制单元还用于采集所述功率开关单元的开通时间值，并计算所述开通时间值与当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设功率开关单元开通时间值之间的时间差值的绝对值，将所述时间差值的绝对值与当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设功率开关单元开通时间偏差值进行比较，若所述时间差值的绝对值大于所述预设功率开关单元开通时间偏差值，则所述控制单元判断当前所述电磁加热控制电路发生故障；否则，所述控制单元判断当前所述电磁加热控制电路正常。

进一步地，所述电磁加热控制电路还包括同步信号采集单元，与所述控制单元相连，用于采集所述电磁加热控制电路谐振时的波形数据，进行分压后发送给所述控制单元。

进一步地，所述控制单元中预存有与所述线圈盘组中N个线圈盘相对应的N个预设频率值和N个预设频率偏差值；

所述控制单元根据接收到的所述同步信号采集单元发送的经过分压后的所述电磁加热控制电路谐振时的波形数据计算当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘的当前工作频率，并计算所述当前工作频率与当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设频率值之间的频率差值的绝对值，将所述频率差值的绝对值与当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设频率偏差值进行比较，若所述频率差值的绝对值大于所述预设频率偏差值，则所述控制单元判断当前所述电磁加热控制电路发生故障；否则，所述控制单元判断当前所述电磁加热控制电路正常。

进一步地，所述电磁加热控制电路，还包括供电电源和滤波单元，所述滤波单元与所述供电电源相连，所述滤波单元包括滤波电感L1和滤波电容C1。

进一步地，所述第一预定时间为1ms-5s，所述第二预定时间为1ms-5s。

本实用新型解决上述技术问题的第二种技术方案如下：一种电磁加热装置，包括上述电磁加热控制电路。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步地，所述电磁加热装置为电磁炉、电磁压力锅或电磁电饭煲。

本实用新型的有益效果是：本实用新型使用一个功率开关单元以及一个选择开关单元即可实现对多线圈盘的切换加热，电路简单、控制简单，实现成本低；并且能够实现异常状况保护，避免整个电路烧坏以及损坏电磁加热设备带来的进一步损失。

附图说明

图1为本实用新型所述电磁加热控制电路第一实施例的电路结构图；

图2为本实用新型所述电磁加热控制电路第二实施例的电路结构图；

图3为本实用新型所述电磁加热控制电路第三实施例的电路结构图；

图4为本实用新型所述电磁加热控制电路第四实施例的电路结构图；

图5为本实用新型所述电磁加热方法的流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、线圈盘组，2、谐振电容，3、选择开关单元，4、功率开关单元，5、控制单元，6、同步信号采集单元，7、供电电源，8、滤波单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型所述电磁加热控制电路第一实施例的电路结构图。

如图1所示，第一实施例中的电路中线圈盘组1包括两个相互并联的线圈盘，分别为线圈盘1和线圈盘2，线圈盘组1中线圈盘的个数可以根据需要设置，在适用于本实用新型的情况下，一般设置至少两个线圈盘，线圈盘之间为并联关系。

两个线圈盘的外圈引出线端连接了一个选择开关单元3，图1中使用的选择开关单元3为单刀双掷继电器REL，具体为两个线圈盘的外圈引出线端分别与单刀双掷继电器REL的两个不动端连接，单刀双掷继电器REL可以在控制单元5的控制下切换与线圈盘1连通或者与线圈盘2连通，以选择线圈盘1或者线圈盘2接入谐振电路进行工作，除了使用单刀双掷继电器外，选择开关单元3也可以使用选择开关或者其他类型的单刀双掷开关，只要能实现上述功能即可，如果线圈盘不止两个，可以选择与线圈盘数量相同的选择开关或者单刀多掷开关。

第一实施例中的电路中还包括一个谐振电容2，即图中的C2，C2与线圈盘1和线圈盘2并联，可以与线圈盘1或者线圈盘2组成谐振电路，即单刀双掷继电器REL与线圈盘1连通时，C2与线圈盘1组成谐振电路；单刀双掷继电器REL与线圈盘2连通时，C2与线圈盘2组成谐振电路。

第一实施例中的电路中还包括一个IGBT和与IGBT相连的IGBT驱动单元，IGBT和IGBT驱动单元共同组成功率开关单元4，IGBT驱动单元用于接收控制单元5的IGBT驱动信号以控制IGBT的开通或关断。如图1所示，IGBT的集电极与C2、线圈盘1的内圈引出线端以及线圈盘2的内圈引出线端相连，IGBT的发射极接地，IGBT的栅极连接IGBT驱动单元。

第一实施例中的电路中还包括控制单元5和同步信号采集单元6，其中，控制单元5与选择开关单元3、功率开关单元4和同步信号采集单元6均相连；同步信号采集单元6主要用于采集电磁加热控制电路谐振时的波形数据，进行分压后发送给控制单元5。

第一实施例中的电路中还包括供电电源7和滤波单元8，滤波单元8与供电电源7相连，滤波单元8包括滤波电感L1和滤波电容C1；滤波电感L1的一端与供电电源7的输出端相连，滤波电感L1的另一端分别连接C2、单刀双掷继电器REL的动端以及滤波电容C1的一端连接，滤波电容C1的另一端和IGBT的发射极一同接地。

图2为本实用新型所述电磁加热控制电路第二实施例的电路结构图。

如图2所示，第二实施例中的电路与第一实施例中的电路相比，区别在于：与选择开关单元3相连的为两个线圈盘的内圈引出线端，图2中使用的选择开关单元3为单刀双掷继电器REL，具体为两个线圈盘的内圈引出线端分别与单刀双掷继电器REL的两个不动端连接，单刀双掷继电器REL的动端与IGBT的集电极连接，第二实施例中的电路其他部分与第一实施例中的电路相同。

图3为本实用新型所述电磁加热控制电路第三实施例的电路结构图。

如图3所示，第三实施例中的电路与第一实施例中的电路相比，区别在于：谐振电容2也就是C2与线圈盘1和线圈盘2为串联关系，即两个线圈盘的外圈引出线端分别与单刀双掷继电器REL的两个不动端连接，两个线圈盘的内圈引出线端除了与IGBT的集电极连接外，还与C2的一端连接，C2的另一端与IGBT的发射极以及滤波电容C1的一端一并接地。第三实施例中的电路其他部分与第一实施例中的电路相同。

图4为本实用新型所述电磁加热控制电路第四实施例的电路结构图。

如图4所示，第四实施例中的电路与第三实施例中的电路相比，区别在于：与选择开关单元3相连的为两个线圈盘的内圈引出线端，图4中使用的选择开关单元3为单刀双掷继电器REL，具体为两个线圈盘的内圈引出线端分别与单刀双掷继电器REL的两个不动端连接，单刀双掷继电器REL的动端分别与IGBT的集电极以及C2的一端连接。第四实施例中的电路其他部分与第三实施例中的电路相同。

本实用新型中，使用电磁加热控制电路启动加热时，控制单元5控制选择开关单元3选择连通一个线圈盘，并在第一预定时间后，控制功率开关单元4开通，即可正常进行加热；在结束加热时，控制单元5控制功率开关单元4关闭，并在第二预定时间后，控制选择开关单元3关闭，即断开与线圈盘的连通，即可结束加热，其中，第一预定时间和第二预定时间可以根据需要设置，第一预定时间和第二预定时间可以设置的相同，也可以设置的不相同，第一预定时间和第二预定时间的优选取值范围为1ms-5s。

本实用新型的电磁加热控制电路使用一个功率开关单元4以及一个选择开关单元3即可实现对多线圈盘的切换加热，电路简单、控制简单，实现成本低。

在具体实例中，如使用上述四个实施例的电路，若选择线圈盘1进行加热工作，控制单元5首先控制单刀双掷继电器REL与线圈盘1连通，设定第一预定时间为10ms，则延时10ms后，控制单元5输出开启IGBT信号，使线圈盘1谐振加热工作；要结束加热时，先由控制单元5输出关闭IGBT信号，设定第二预定时间同样为10ms，则延时10ms后，控制单元5控制单刀双掷继电器REL断开与线圈盘1的连通，即可结束使用线圈盘1的加热工作。

若选择线圈盘2进行加热工作，控制单元5首先控制单刀双掷继电器REL与线圈盘2连通，设定第一预定时间为10ms，则延时10ms后，控制单元5输出开启IGBT信号，使线圈盘2谐振加热工作；要结束加热时，先由控制单元5输出关闭IGBT信号，设定第二预定时间同样为10ms，则延时10ms后，控制单元5控制单刀双掷继电器REL断开与线圈盘2的连通，即可结束使用线圈盘2的加热工作。

本实用新型的电路还能够实现选择开关单元失效的保护以及线圈盘接反的保护；本实用新型中线圈盘组1中的N个线圈盘之间的的参数和/或加热功率不相同；线圈盘的参数一般包括电感量和等效阻抗等，针对上述四个实施例，也就是线圈盘1和线圈盘2必须满足至少以下一个条件，其中一个条件为线圈盘1和线圈盘2的参数不相同，另外一个条件为线圈盘1和线圈盘2的加热功率不相同。在线圈盘之间的的参数和/或加热功率不相同的基础上，如果出现选择开关单元3失效或者线圈盘接反的情况，功率开关单元4的开通时间以及线圈盘的工作频率相较于电磁加热控制电路正常工作时会发生变化。本实用新型通过检测功率开关单元4开通时间的变化以及线圈盘的工作频率的变化来判断电磁加热控制电路是否发生故障，可以单一的通过检测功率开关单元4开通时间的变化来判断电磁加热控制电路是否发生故障，或者通过线圈盘的工作频率的变化来判断电磁加热控制电路是否发生故障，也可以结合开关单元4开通时间的变化以及线圈盘的工作频率的变化一起来判断电磁加热控制电路是否发生故障。

在通过检测功率开关单元4开通时间的变化来判断电磁加热控制电路是否发生故障时，首先需要设置与N个线圈盘相对应的N个预设功率开关单元开通时间值和N个预设功率开关单元开通时间偏差值并存储在控制单元5中，预设功率开关单元开通时间值和预设功率开关单元开通时间偏差值可以根据实际需求进行设置；控制单元5采集功率开关单元4的开通时间值，并计算开通时间值与当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设功率开关单元开通时间值之间的时间差值的绝对值，将时间差值的绝对值与当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设功率开关单元开通时间偏差值进行比较，若时间差值的绝对值大于预设功率开关单元开通时间偏差值，则控制单元5判断当前电磁加热控制电路发生故障；否则，控制单元5判断当前电磁加热控制电路正常。

在通过线圈盘的工作频率的变化来判断电磁加热控制电路是否发生故障时，首先需要设置与N个线圈盘相对应的N个预设频率值和N个预设频率偏差值并存储在控制单元5中，预设频率值和预设频率偏差值可以根据实际需求进行设置；控制单元5根据接收到的同步信号采集单元6发送的经过分压后的电磁加热控制电路谐振时的波形数据计算当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘的当前工作频率，并计算当前工作频率与当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设频率值之间的频率差值的绝对值，将频率差值的绝对值与当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设频率偏差值进行比较，若频率差值的绝对值大于预设频率偏差值，则控制单元5判断当前电磁加热控制电路发生故障；否则，控制单元5判断当前电磁加热控制电路正常。

在具体实例中，针对上述四个实施例，当单刀双掷继电器REL失效时，即控制单元5无论发出什么控制信号，单刀双掷继电器REL都不会切换线圈盘，假设线圈盘1的正常加热功率为1200W，频率为25Khz，线圈盘2的正常加热功率为1300W，频率为25Khz，当单刀双掷继电器REL发生故障失效时，单刀双掷继电器REL与线圈盘1连通，此时控制单元5发出让单刀双掷继电器REL与线圈盘2连通的命令，并且控制输出1300W的功率，但是由于此时实际上与单刀双掷继电器REL连通的还是线圈盘1，因此此时线圈盘1工作在1300W，控制单元5通过同步信号采集单元6采集的数据可发现线圈盘的工作频率发生变化，同时IGBT开通时间也发生变化，如设定线圈盘1的当前工作频率与线圈盘1对应的预设频率值之间的频率差值的绝对值超过2Khz，和/或设定当前IGBT开通时间值与线圈盘1对应的预设IGBT开通时间值之间的时间差值的绝对值超过1us，控制单元5就可以认为电磁加热控制电路发生故障，控制单元5可进一步控制整个电磁加热控制电路停止加热，并且控制报警的单元进行报警。当出现线圈盘接反时，同样出现与上述单刀双掷继电器REL失效时的现象，因此具体的判断和处理操作同上，如果出现其他异常状况，也可以参照上述判断和处理操作。因此本实用新型能够实现异常状况保护，避免整个电路烧坏以及损坏电磁加热设备带来的进一步损失。

本实用新型还提供了一种电磁加热装置，包括上述电磁加热控制电路。其中电磁加热装置可以为电磁炉、电磁压力锅或电磁电饭煲等。

图5为本实用新型所述电磁加热方法的流程图。

如图5所示，本实用新型还提供了一种电磁加热方法，利用上述电磁加热装置实现，包括如下步骤：

在启动加热时，控制选择开关单元3选择连通一个线圈盘，并在第一预定时间后，控制功率开关单元4开启；

在结束加热时，控制功率开关单元4关闭，并在第二预定时间后，控制选择开关单关闭。

本实用新型所述电磁加热方法还包括：

采集功率开关单元4的开通时间值；

计算开通时间值与当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设功率开关单元开通时间值之间的时间差值的绝对值；

将时间差值的绝对值与当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设功率开关单元开通时间偏差值进行比较，若时间差值的绝对值大于预设功率开关单元开通时间偏差值，则判断当前电磁加热控制电路发生故障；否则，判断当前电磁加热控制电路正常。

本实用新型所述电磁加热方法还包括：

采集电磁加热控制电路谐振时的波形数据，并进行分压；

根据经过分压后的电磁加热控制电路谐振时的波形数据，计算当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘的当前工作频率；

计算当前工作频率与当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设频率值之间的频率差值的绝对值；

将频率差值的绝对值与当前电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设频率偏差值进行比较，若频率差值的绝对值大于预设频率偏差值，则判断当前电磁加热控制电路发生故障；否则，判断当前电磁加热控制电路正常。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“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方法、装置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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电磁加热控制电路，其特征在于，包括：

线圈盘组(1)，包括N个相互并联的线圈盘，其中N为大于等于2的整数；

谐振电容(2)，所述谐振电容(2)与所述线圈盘组(1)构成谐振电路；

选择开关单元(3)，与所述线圈盘组(1)相连，用于在控制单元(5)的控制下切换与N个所述线圈盘的连通或者断开，以选择一个线圈盘接入所述谐振电路进行工作；

功率开关单元(4)，与所述谐振电路相连；

控制单元(5)，与所述选择开关单元(3)和所述功率开关单元(4)分别相连，用于控制所述选择开关单元(3)选择连通一个线圈盘进行工作以及控制所述功率开关单元(4)开通或关闭。

2.根据权利要求1所述的电磁加热控制电路，其特征在于，在启动加热时，所述控制单元(5)控制所述选择开关单元(3)选择连通一个线圈盘，并在第一预定时间后，控制所述功率开关单元(4)开通；

在结束加热时，所述控制单元(5)控制所述功率开关单元(4)关闭，并在第二预定时间后，控制所述选择开关单元(3)关闭。

3.根据权利要求1所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述谐振电容(2)与所述线圈盘组(1)串联或者并联。

4.根据权利要求1所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述选择开关单元(3)为N个选择开关或者一个单刀N掷开关。

5.根据权利要求1所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述功率开关单元(4)包括一个IGBT和与所述IGBT相连的IGBT驱动单元，所述IGBT驱动单元用于接收所述控制单元(5)的IGBT驱动信号以控制所述IGBT的开通或关断。

6.根据权利要求1所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述线圈盘组(1)中N个线圈盘的参数和/或加热功率不相同。

7.根据权利要求6所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述控制单元(5)中预存有与所述线圈盘组(1)中N个线圈盘相对应的N个预设功率开关单元开通时间值和N个预设功率开关单元开通时间偏差值；

所述控制单元(5)还用于采集所述功率开关单元(4)的开通时间值，并计算所述开通时间值与当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设功率开关单元开通时间值之间的时间差值的绝对值，将所述时间差值的绝对值与当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设功率开关单元开通时间偏差值进行比较，若所述时间差值的绝对值大于所述预设功率开关单元开通时间偏差值，则所述控制单元(5)判断当前所述电磁加热控制电路发生故障；否则，所述控制单元(5)判断当前所述电磁加热控制电路正常。

8.根据权利要求6或7所述的电磁加热控制电路，其特征在于，还包括同步信号采集单元(6)，与所述控制单元(5)相连，用于采集所述电磁加热控制电路谐振时的波形数据，进行分压后发送给所述控制单元(5)。

9.根据权利要求8所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述控制单元(5)中预存有与所述线圈盘组(1)中N个线圈盘相对应的N个预设频率值和N个预设频率偏差值；

所述控制单元(5)根据接收到的所述同步信号采集单元(6)发送的经过分压后的所述电磁加热控制电路谐振时的波形数据计算当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘的当前工作频率，并计算所述当前工作频率与当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设频率值之间的频率差值的绝对值，将所述频率差值的绝对值与当前所述电磁加热控制电路中连通的线圈盘对应的预设频率偏差值进行比较，若所述频率差值的绝对值大于所述预设频率偏差值，则所述控制单元(5)判断当前所述电磁加热控制电路发生故障；否则，所述控制单元(5)判断当前所述电磁加热控制电路正常。

10.根据权利要求1所述的电磁加热控制电路，其特征在于，还包括供电电源(7)和滤波单元(8)，所述滤波单元(8)与所述供电电源(7)相连，所述滤波单元(8)包括滤波电感L1和滤波电容C1。

11.根据权利要求2所述的电磁加热控制电路，其特征在于，所述第一预定时间为1ms-5s，所述第二预定时间为1ms-5s。

12.一种电磁加热装置，其特征在于，包括如权利要求1-11中任一项所述电磁加热控制电路。

13.根据权利要求12所述的电磁加热装置，其特征在于，所述电磁加热装置为电磁炉、电磁压力锅或电磁电饭煲。