專利名稱：商用電磁爐控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁爐技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種商用式電磁爐控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電磁爐(灶)是根據(jù)電磁感應(yīng)加熱原理，利用交變電流通過線圈產(chǎn)生交變磁場，交變磁場在鐵質(zhì)鍋的鐵質(zhì)底部產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，渦流使鍋體迅速發(fā)熱，從而可實現(xiàn)烹調(diào)食物的功能。電磁爐分開家用和商用兩種，商用電磁爐控制系統(tǒng)無明火、無明煙、無廢氣、清潔衛(wèi)生，可大大改善廚房工作環(huán)境，隨著控制技術(shù)的發(fā)展，在商業(yè)用途上將會逐漸替代傳統(tǒng)商用燃氣具，因而有著廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)商用電磁爐控制系統(tǒng)功率在10 — 60kW之間，目前的商用電磁爐控制系統(tǒng)大多采用半橋、模擬式控制，當功率較大時，內(nèi)部電流也比較高，容易出現(xiàn)內(nèi)部線圈燒毀的現(xiàn)象，可靠性不高。為解決這問題，目前也有個別廠家采用全橋方式，使內(nèi)部電流降低，該方案必須采用兩控制板、兩電源，使產(chǎn)品成本增加。參見圖1，現(xiàn)有的商用電磁爐控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)采用單片機26控制，包括順序連接三相電源輸入1、三相交流濾波2、三相整流濾波3、IGBT模塊4 (絕緣柵雙極型晶體管)、半橋電流輸出16等電路，從三相整流濾波3的另一輸出端連接電流電壓檢測電路6和過壓過流保護電路22，過壓過流保護電路22的輸出分別連接IGBT驅(qū)動電路和單片機26，而三相電源輸入連接浪涌保護電路21和缺相保護電路，后兩者分別與單片機26連接，溫度傳感電路連接單片機的輸入口，單片機的輸出口連接顯示電路、功率控制開關(guān)、功率控制電路25，而功率控制電路25的輸出端連接矩形波產(chǎn)生電路24，后者的輸出連接IGBT驅(qū)動電路。半橋電流輸出16連接相位檢測電路23，相位檢測電路23的輸出端連接矩形波產(chǎn)生電路24。從圖上看，為實現(xiàn)電磁爐的加熱控制，在單片機的外圍需要較多的功能電路構(gòu)成現(xiàn)有的商用電磁爐控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)，對于不同型號的商用電磁爐控制系統(tǒng)，難于實現(xiàn)控制系統(tǒng)的通用化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種可靠性高、通用性強的商用電磁爐控制系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種商用電磁爐控制系統(tǒng)，包括相互連接的三相電源輸入、三相交流濾波電路、三相整流濾波電路、IGBT模塊，還包括嵌入式控制器，溫度傳感電路連接嵌入式控制器的輸入口，所述三相整流濾波電路的輸出端還連接有電流電壓檢測電路，所述電流電壓檢測電路連接嵌入式控制器的輸入口，所述IGBT模塊連接半橋電流輸出或全橋電流輸出，嵌入式控制器的輸出口連接IGBT驅(qū)動電路、顯示電路和功率控制開關(guān)，所述IGBT驅(qū)動電路的輸出端連接IGBT模塊。所述IGBT模塊至少包括兩個IGBT，其中一個IGBT的E極與另一 IGBT的C極連接，其中一個IGBT的C極連接電流電壓檢測電路的霍爾電流互感器初極線圈CT101，另一IGBT的E極連接三相整流濾波電路的整流橋負極。
所述IGBT模塊還包括第三個IGBT和第四個IGBT，第三個IGBT的E極與第四個IGBT的C極連接，所述第三、第四個IGBT的公共端連接全橋電流輸出電路，第三個IGBT的C極連接電流電壓檢測電路的霍爾電流互感器初極線圈CT101，第四個IGBT的E極連接三相整流濾波電路的整流橋負極。所述全橋電流輸出包括串聯(lián)連接線圈盤LI和電容Cl，所述第三、第四個IGBT的公共端連接電容Cl，所述線圈盤LI連接霍爾電流互感器初極線圈CT102。所述IGBT模塊連接半橋電流輸出，所述半橋電流輸出包括串聯(lián)連接線圈盤L1、電容Cl和電容C4，電容Cl和電容C4的公共端連接線圈盤LI，電容Cl的另一端連接霍爾電流互感器初極線圈CT101，電容C4的另一端連接三相整流濾波電路的整流橋負極。所述電流電壓檢測電路連接缺相保護電路，所述缺相保護電路的輸出端連接嵌入式控制器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的商用電磁爐控制系統(tǒng)對控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，以嵌入式控制器代替現(xiàn)有的單片機及外圍電路，以數(shù)字式控制代替現(xiàn)有的模擬化控制，提高商用電磁爐控制系統(tǒng)的智能化水平，并降低了控制系統(tǒng)的成本，提高了通用化程度。電磁爐控制系統(tǒng)對功率輸出、過壓、過流進行實時跟蹤檢測，在發(fā)生故障情況下迅速關(guān)閉脈沖輸出，保證大功率開關(guān)器件IGBT以及整流橋的安全，使整個系統(tǒng)運行更加安全可靠，使商用電磁爐控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的優(yōu)點。


圖1為現(xiàn)有商用電磁爐控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)電路原理框圖。圖2為本發(fā)明商用電磁爐控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)電路原理框圖。圖3為本發(fā)明商用電磁爐控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)電路圖(全橋)。圖4為本發(fā)明商用電磁爐控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)電路圖(半橋)。圖5為本發(fā)明的第一個IGBT的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的第二個IGBT的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的第三個IGBT的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明的第四個IGBT的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明的顯示接口電路示意圖。圖10為本發(fā)明的功率控制開關(guān)接口電路示意圖。圖11為本發(fā)明的電磁爐風(fēng)扇控制電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為本發(fā)明的溫度傳感電路測溫接口電路一示意圖。圖13為本發(fā)明的溫度傳感電路測溫接口電路二示意圖。圖14為本發(fā)明的溫度傳感電路測溫接口電路三示意圖。圖15為本發(fā)明的嵌入式控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述。參見圖2，本發(fā)明涉及一種商用電磁爐控制系統(tǒng)包括順序連接的380V三相電源輸Λ 1、三相交流濾波電路2、三相整流濾波電路3、IGBT模塊4、全橋或半橋的電流輸出電路5等，從三相整流濾波3的另一輸出端連接電流電壓檢測電路6，電流電壓檢測電路6的輸出連接缺相保護電路9、嵌入式控制器10，溫度傳感電路8也連接嵌入式控制器10的輸入口，嵌入式控制器10的輸出口連接顯示電路11、功率控制開關(guān)12、IGBT驅(qū)動電路7，IGBT驅(qū)動電路7用于驅(qū)動IGBT模塊4。參見圖3、圖5—15,對于大功率電磁爐,本發(fā)明米用全橋電流輸出電路,如圖所不，IGBT模塊4包括有四個IGBT，分別連接四個IGBT驅(qū)動電路。三相電流經(jīng)三相交流濾波后進入三相整流濾波電路,在三相整流濾波電路3中，電感L2連接整流橋BRl的正極，濾波電容C2 一端與電感L2連接，另一端與整流橋的負極連接，電容C2與電感L2的公共端連接第一電流檢測電路61內(nèi)的霍爾電流互感器CTlOl的初極線圈，電流電壓檢測電路6包括第一電流檢測電路61、第二電流檢測電路62和電壓檢測電路63，第一電流檢測電路61用于檢測直流母線上的電流，霍爾電流互感器CTlOl的初極線圈的另一端連接IGBTl的C極，IGBTl的E極與IGBT2的C極連接，IGBT2的E極連接整流橋的負極。第二電流檢測電路62用于檢測流經(jīng)線圈盤的交流電流，它包括有霍爾電流互感器CT102、電容Cll和電阻R16，霍爾電流互感器CT102的初極線圈的一端連接IGBTl的公共端，另一端與線圈盤LI連接，霍爾電流互感器CT102的次極線圈兩端并聯(lián)連接有電容Cll和電阻R16，并與一整流電路連接。IGBT模塊4還包括IGBT3與IGBT4，設(shè)置在線圈盤LI的另一側(cè)，IGBT3與IGBT4分別連有單獨的接驅(qū)動電路，IGBT3與IGBT4的公共端連接全橋電流輸出電路5，IGBT3的C極連接IGBTl的C極，IGBT3的E極與IGBT4的C極連接，IGBT4的E極連接整流橋的負極。IGBT3的C極連接還連接電壓檢測電路63，電壓檢測電路63連接缺相保護電路9。參見圖5— 8，IGBTl的驅(qū)動電路包括IC1，輸入電壓是3.3V,與R56串聯(lián)。IGBT2的驅(qū)動電路包括IC2，輸入電壓是3.3V,與R53串聯(lián)。IGBT3的驅(qū)動電路包括IC3，輸入電壓是3.3V,與R54串聯(lián)。IGBT4的驅(qū)動電路包括IC4，輸入電壓是3.3V,與R55串聯(lián)。參見圖9，圖9是電磁爐顯示接口電路示意圖。XH-7A插座的管腳上分別引出多條引線與嵌入式控制器的芯片管腳(分別是COMl、COM2、STB、RXD、TXD管腳)連接。參見圖10，圖10為電磁爐功率控制開關(guān)接口電路示意圖。外部模擬信號從XH-3A插座的I腳進入，經(jīng)過由R45與C31組成的濾波電路后，通過連接導(dǎo)線進入嵌入式控制器的芯片ADO管腳，經(jīng)A/D采樣接口向控制器輸入信息，從而控制功率開關(guān)的動作和檔位控制。參見圖11，圖11為電磁爐風(fēng)扇控制接口電路示意圖。嵌入式控制器通過芯片上的FAN管腳輸出控制信號，控制三極管的判斷與接通，從而控制風(fēng)扇電機的繼電器的得電與失電，實現(xiàn)風(fēng)扇電機的開關(guān)控制。參見圖12 —14，圖中，插座CN5、CN6、CN7上分別插接有熱敏電阻，以圖12為例說明如下:R87與插座XH-2A組成分壓電路，R49與C112形成簡單濾波電路，熱敏電阻的模擬信息經(jīng)采樣、濾波后，進入芯片的TMAIN101管腳，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后向控制器提供電磁爐溫度采樣點的溫度信號。圖15示出電磁爐嵌入式控制器的芯片電路連接及管腳的情況。參見圖4，對于小功率電磁爐，本發(fā)明采用半橋電流輸出電路，如圖所示，IGBT模塊4包括有兩個IGBT，分別單獨連接有IGBT驅(qū)動電路。三相電流經(jīng)三相交流濾波后進入三相整流濾波電路，在三相整流濾波電路3中，電感L2連接整流橋BRl的正極，濾波電容C2 —端與電感L2連接，另一端與整流橋的負極連接，電容C2與電感L2的公共端連接第一電流檢測電路61內(nèi)的霍爾電流互感器CTlOl的初極線圈，電流電壓檢測電路6包括第一電流檢測電路61、第二電流檢測電路62和電壓檢測電路63，第一電流檢測電路61用于檢測直流母線上的電流，霍爾電流互感器CTlOl的初極線圈的另一端連接IGBTl的C極，IGBTl的E極與IGBT2的C極連接，IGBT2的E極連接整流橋的負極。與全橋電流輸出相比較，兩者的區(qū)別是:在全橋式控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)中，IGBT3與IGBT4分別由諧振電容Cl與C4代替，IGBT3與IGBT4的連接端連接線圈盤LI，諧振電容Cl的另一端連接IGBTl的C極，諧振電容C4的另一端連接整流橋的負極。第二電流檢測電路62用于檢測流經(jīng)線圈盤的交流電流，它包括有霍爾電流互感器CT102、電容Cll和電阻R16，霍爾電流互感器CT102的初極線圈的一端連接IGBTl的公共端，另一端與線圈盤LI連接，霍爾電流互感器CT102的次極線圈兩端并聯(lián)連接有電容Cll和電阻R16，并與一整流電路連接。對于半橋電流輸出，電磁爐控制系統(tǒng)的IGBT驅(qū)動電路、顯示接口電路、功率控制開關(guān)接口電路、風(fēng)扇控制、測溫接口等電路結(jié)構(gòu)與全橋電流輸出的相同，在此，不再重復(fù)描述。本發(fā)明的商用電磁爐控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中，將現(xiàn)有系統(tǒng)的過壓過流保護電路、矩形波產(chǎn)生電路、功率控制電路等單片機的外圍電路高度集成于嵌入式控制器內(nèi)，以數(shù)字式控制技術(shù)實現(xiàn)電磁爐的電氣控制，降低了電氣控制成本。在本發(fā)明中，電流輸入經(jīng)整流濾波和諧振后，可輸出一個比較穩(wěn)定的電流給加熱板(線圈盤)，對于不同加熱功率的電磁爐，可通過調(diào)整諧振電容來匹配，在嵌入式控制器的芯片內(nèi)可寫入半橋、全橋程序，因此，對于不同型號的產(chǎn)品，可通過外部選擇調(diào)用不同程序，使硬件部分直接通用。通常，15kW以下的電磁爐采用半橋方式，而15kW以上則采用全橋方式。對于半橋方式，可將全橋系統(tǒng)的IGBT模塊的IGBT3與IGBT4及其驅(qū)動電路分別以兩諧振電容代替。當采用半橋電路時，只需把IGBT3與IGBT4更換為兩諧振電容即可，電氣控制系統(tǒng)通用性強。以上公開僅為本發(fā)明的具體實施例，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的整體構(gòu)思前提下，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案所作的無需經(jīng)過創(chuàng)造性勞動的變化和替換，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種商用電磁爐控制系統(tǒng)，包括相互連接的三相電源輸入、三相交流濾波電路、三相整流濾波電路、IGBT模塊，其特征在于:還包括嵌入式控制器，溫度傳感電路連接嵌入式控制器的輸入口，所述三相整流濾波電路的輸出端還連接有電流電壓檢測電路，所述電流電壓檢測電路連接嵌入式控制器的輸入口，所述IGBT模塊連接半橋電流輸出或全橋電流輸出，嵌入式控制器的輸出口連接IGBT驅(qū)動電路、顯示電路和功率控制開關(guān)，所述IGBT驅(qū)動電路的輸出端連接IGBT模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的商用電磁爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述IGBT模塊至少包括兩個IGBT，其中一個IGBT的E極與另一 IGBT的C極連接，其中一個IGBT的C極連接電流電壓檢測電路的霍爾電流互感器初極線圈CT101，另一 IGBT的E極連接三相整流濾波電路的整流橋負極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的商用電磁爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述IGBT模塊還包括第三個IGBT和第四個IGBT，第三個IGBT的E極與第四個IGBT的C極連接，所述第三、第四個IGBT的公共端連接全橋電流輸出電路，第三個IGBT的C極連接電流電壓檢測電路的霍爾電流互感器初極線圈CT101，第四個IGBT的E極連接三相整流濾波電路的整流橋負極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的商用電磁爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述全橋電流輸出包括串聯(lián)連接線圈盤LI和電容Cl，所述第三、第四個IGBT的公共端連接電容Cl，所述線圈盤LI連接霍爾電流互感器初極線圈CT102。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的商用電磁爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述IGBT模塊連接半橋電流輸出，所述半橋電流輸出包括串聯(lián)連接線圈盤L1、電容Cl和電容C4，電容Cl和電容C4的公共端連接線圈盤LI，電容Cl的另一端連接霍爾電流互感器初極線圈CT101，電容C4的另一端連接三相整流濾波電路的整流橋負極。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的商用電磁爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電流電壓檢測電路連接缺相保護電路，所述缺相保護電路的輸出端連接嵌入式控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種商用電磁爐控制系統(tǒng)，包括相互連接的三相電源輸入、三相交流濾波電路、三相整流濾波電路、IGBT模塊，還包括嵌入式控制器，溫度傳感電路連接嵌入式控制器的輸入口，所述三相整流濾波電路的輸出端還連接有電流電壓檢測電路，所述電流電壓檢測電路連接嵌入式控制器的輸入口，所述IGBT模塊連接半橋電流輸出或全橋電流輸出，嵌入式控制器的輸出口連接IGBT驅(qū)動電路、顯示電路和功率控制開關(guān)，所述IGBT驅(qū)動電路的輸出端連接IGBT模塊。本發(fā)明的商用電磁爐控制系統(tǒng)對控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，以嵌入式控制器代替現(xiàn)有的單片機及外圍電路，以數(shù)字式控制代替現(xiàn)有的模擬化控制，提高商用電磁爐控制系統(tǒng)的智能化水平，并降低了控制系統(tǒng)的成本，提高了通用化程度。
文檔編號H05B6/06GK103179711SQ20131008581
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者楊傳全, 劉杰 申請人:佛山市順德區(qū)海明暉電子有限公司