大功率電磁灶的控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種大功率電磁灶的控制裝置，包括順序相連的EMC模塊、整流電路、濾波電路、逆變電路以及LC諧振電路，連接逆變電路控制端的驅(qū)動電路；連接所述LC諧振電路的輸出電流采樣電路；分別采樣三相交流電源的輸入電壓及輸入電流的輸入電壓采樣電路和輸出電流采樣電路；使驅(qū)動信號頻率f1跟隨諧振頻率f0變化的微控制器。本實用新型在電磁灶上實現(xiàn)了恒功率輸出，既能實現(xiàn)廚師在上下拋鍋時保持加熱火力穩(wěn)定使食物受熱均勻，又能提高能量的轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】大功率電磁灶的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種大功率電磁灶，尤其是涉及一種大功率電磁灶的控制裝置。【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)商用廚房廚具仍以明火的燃氣、燃油灶為主。隨著灶具技術(shù)的發(fā)展大功率電磁灶是一種高效節(jié)能廚具，替代傳統(tǒng)明火灶具加熱方式，直接在鍋底產(chǎn)生熱量，使得熱效率得到極大提升。
[0003]如圖1所示，現(xiàn)有的大功率電磁灶主要包括依次連接的整流電路、濾波電路、逆變電路及LC諧振電路，以及通過驅(qū)動電路與逆變電路相連的微控制器(比如單片機)，通過微控制器發(fā)出控制信號控制逆變電路中IGBT的導(dǎo)通/截止；其中，LC諧振電路包括諧振電容及加熱線圈盤，鍋具設(shè)置在加熱線圈盤的上方。大功率電磁灶的工作原理是根據(jù)電磁感應(yīng)加熱原理，利用交變電流通過LC諧振電路中加熱線圈盤而產(chǎn)生高速變化的磁場，當(dāng)磁場內(nèi)之磁力通過鐵質(zhì)鍋底部時即會產(chǎn)生無數(shù)之小渦流，使鍋體本身自行迅速發(fā)熱，然后再加熱于鍋內(nèi)食物，從而可實現(xiàn)烹調(diào)食物的功能。
[0004]目前的大功率電磁灶還都是采用定檔定頻率的控制方式。當(dāng)檔位一定時，電磁灶的工作頻率就一定了。定檔定頻的控制方式不能精確控制每個檔位的功率輸出，比如，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、鍋具大小變化、鍋具材料變化、鍋具與加熱線圈盤之間的距離變化時，輸出功率在不同情況下都會存在較大的差異，導(dǎo)致每個檔位的加熱火力不穩(wěn)定，控制精度較差。
[0005]然而，廚師在使用大功率電磁灶炒菜時，廚師均有上下拋鍋的習(xí)慣，通過上下拋鍋動作使鍋具內(nèi)食物被翻炒而受熱均勻。廚師在操作鍋具進行上下拋鍋的過程中，鍋具相對加熱線圈盤上下移動，使鍋具與加熱線圈盤之間的距離發(fā)生變化，導(dǎo)致LC諧振電路中電感量發(fā)生變化，影響LC諧振電路諧振頻率，從而使大功率電磁灶的輸出功率發(fā)生變化，不僅降低了能量的轉(zhuǎn)換效率，還因輸出功率變化導(dǎo)致加熱火力不穩(wěn)定，使鍋具內(nèi)食物受熱不均勻而影響了炒出菜品的口感。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提出一種大功率電磁灶的控制裝置，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動逆變電路的驅(qū)動信號頻率，使驅(qū)動信號頻率跟隨與LC諧振電路的諧振頻率同步變化，從而使電磁灶保持穩(wěn)定的輸出功率，既能實現(xiàn)廚師在上下拋鍋時保持加熱火力穩(wěn)定使食物受熱均勻，又能提高能量的轉(zhuǎn)換效率。
[0007]本實用新型采用如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種大功率電磁灶的控制裝置，該控制裝置包括順序相連的EMC模塊、整流電路、濾波電路、逆變電路以及LC諧振電路，EMC模塊的輸入端與三相交流電源相連，連接逆變電路控制端的驅(qū)動電路；采樣流過LC諧振電路的高頻電流信號的輸出電流采樣電路，所述輸出電流采樣電路連接所述LC諧振電路；分別采樣三相交流電源的輸入電壓及輸入電流的輸入電壓米樣電路和輸出電流米樣電路；通過改變輸出至所述驅(qū)動電路的PWM信號脈寬來使驅(qū)動信號頻率f i跟隨諧振頻率&變化的微控制器，所述微控制器分別連接所述輸出電流采樣電路、所述輸入電壓采樣電路、所述輸出電流采樣電路和所述驅(qū)動電路。
[0008]其中，逆變電路為2個大功率開關(guān)管IGBTl和IGBT2構(gòu)成的半橋IGBT模塊。
[0009]其中，LC諧振電路包括串接的諧振電容Cl、諧振電容C2及加熱線圈盤，以及設(shè)置在加熱線圈盤上方的鍋具，且LC諧振電路的諧振頻率低于逆變電路中2個大功率開關(guān)管IGBTl和IGBT2的最低工作頻率。
[0010]其中，濾波電路包括分別串接在整流電路的兩個輸出端的電感L2及電感L3，以及連接在電感L2與電感L3之間的濾波電容C3。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0012]本實用新型通過檢測電磁灶的功率變化及諧振頻率的變化來判斷廚師的上下拋鍋行為，由微控制器通過改變輸出PWM信號的脈寬來通過調(diào)節(jié)驅(qū)動逆變電路的驅(qū)動信號頻率，使驅(qū)動信號頻率以同向同變化量的方式與LC諧振電路的諧振頻率同步變化，從而使電磁灶保持穩(wěn)定的輸出功率，使電磁灶實現(xiàn)了“明火”加熱所具有的加熱火力穩(wěn)定性。由于本實用新型能使電磁灶在廚師上下拋鍋過程中保持恒定的輸出功率，將現(xiàn)有商用電磁灶在廚師上下拋鍋過程中產(chǎn)生的無功功率變成有功功率轉(zhuǎn)換成熱能，不僅確保了食物受熱均勻而加工后的食物具有較好的口感，還能提高能量的轉(zhuǎn)換效率，有利于節(jié)約電能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有大功率電磁灶的控制裝置的電氣結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2是本實用新型大功率電磁灶的控制裝置的電氣結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖2所示，本實用新型提出一種大功率電磁灶的控制裝置，其包括:依次順序連接的EMC模塊、整流電路、濾波電路、逆變電路及LC諧振電路，該EMC模塊的輸入端連接三相交流電源、輸出端分別連接輸入電流采樣電路和輸入電壓采樣電路，與LC諧振電路連接的輸出電流米樣電路，且輸入電流米樣電路、輸入電壓米樣電路和輸出電流米樣電路均連接微控制器(一般是由單片機或DSP芯片實現(xiàn))，而微控制器的一個控制端口通過驅(qū)動電路連接逆變電路的控制端。
[0016]由EMC模塊實現(xiàn)三相交流電源與大功率電磁灶之間的電磁干擾隔離。比如，EMC模塊包括分別串接在A相、B相和C相上的一個電感及保險管，以及在在A相、B相和C相上的電感與保險管的公共端與零線N之間分別連接一個濾波電容。而濾波電路包括分別串接在整流電路的兩個輸出端的電感L2及電感L3，以及連接在電感L2與電感L3之間的濾波電容C3。逆變電路為2個大功率開關(guān)管IGBTl和IGBT2構(gòu)成的半橋IGBT模塊。LC諧振電路包括串接的諧振電容Cl、諧振電容C2及加熱線圈盤LI，以及設(shè)置在加熱線圈盤LI上方的鍋具，且LC諧振電路的諧振頻率略低于逆變電路中2個大功率開關(guān)管IGBTl和IGBT2的最低工作頻率，使負載在任何情況下(無論鍋具距離加熱線圈盤LI的遠近等情況)均呈感性。
[0017]三相交流電源經(jīng)過整流電路被整流成直流電壓，經(jīng)過濾波電路濾波處理成穩(wěn)定平滑的直流電壓，由逆變電路轉(zhuǎn)換成高頻交流電信號，LC諧振電路中加熱線圈盤LI上流過高頻交流電流，高頻的交流電流產(chǎn)生交變的電磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)加熱原理，在加熱線圈盤LI上方放置鍋具后，電磁能輻射至鍋具的鍋底，鍋具的鍋底產(chǎn)生渦流，由于渦流的熱效應(yīng)加熱鍋具，從而實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換成熱能加熱鍋具。
[0018]通過輸出電流采樣電路檢測加熱線圈盤LI上流過的高頻交流電流，將為正弦波的高頻交流電流轉(zhuǎn)化成方波信號后，傳送至微控制器的一個檢測端口。微控制器通過采樣確定方波信號的頻率來確定加熱線圈盤LI上流過的高頻交流電流的頻率，即諧振頻率
[0019]同時，通過輸入電流采樣電路、輸入電壓采樣電路分別采樣輸入電流及輸入電壓并傳送至微控制器，由微控制器計算出電磁灶的功率(功率=輸入電壓*輸入電流)。
[0020]當(dāng)廚師實用商用電磁灶炒菜時，根據(jù)廚師的工作習(xí)慣為了鍋具內(nèi)的食物快速、均勻加熱，廚師會時常有上下拋鍋的習(xí)慣。在上下拋鍋過程中，作為負載的鍋具離開加熱線圈盤LI時，加熱線圈盤LI的電感量減小，故諧振頻率fC1會變大，此時微控制器通過輸出電流采樣電路檢測到諧振頻率fo的變大Af ;同時，上下拋鍋時鍋具具離開加熱線圈盤LI時，電磁灶的功率會降低，故微控制器實時通過輸入電流采樣電路、輸入電壓采樣電路分別采樣輸入電流及輸入電壓后，計算出電磁灶的功率，在電磁灶的功率減小且檢測到諧振頻率fo變大Λ f時，微控制器通過改變控制端口輸出PWM信號的脈寬來調(diào)節(jié)驅(qū)動電路輸出至逆變電路的驅(qū)動信號的頻率f1;使驅(qū)動信號頻率也同向變化Λ f，從而使驅(qū)動信號頻率略高于諧振頻率&，使LC諧振電路接近于諧振狀態(tài)，LC諧振電路中加熱線圈盤LI的電流突增而使電磁灶保持較高的輸出功率。
[0021]當(dāng)然，作為負載的鍋具回到加熱線圈盤LI上方時，此時微控制器將檢測到諧振頻率fo的變小Λ f，同時也將檢測到電磁灶的輸出功率變化，由微控制器通過改變PWM信號的脈寬來使驅(qū)動信號頻率跟隨諧振頻率&進行同向同量的同步跟蹤變化。
[0022]當(dāng)然，當(dāng)微控制器檢測到諧振頻率的增大后在預(yù)設(shè)時間段(比如3秒)內(nèi)仍維持在某一個值，則判斷鍋具徹底從電磁灶上移開，此時微控制器停止向驅(qū)動電路發(fā)出PWM信號，從而使電磁灶停止工作，避免了電能浪費及電磁泄漏。
[0023]需要說明的是，雖然微控制器需要計算電磁灶的輸出功率、通過諧振頻率的變化來判斷廚師的上下拋鍋行為等，這些在微控制器中需要使用軟件語言來實現(xiàn)，但實現(xiàn)微控制器的各個技術(shù)行為的軟件語言，均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的公知技術(shù)常識，本申請不再詳細進行描述。
[0024]綜上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益技術(shù)效果:
[0025]本實用新型通過檢測電磁灶的功率變化及諧振頻率的變化來判斷廚師的上下拋鍋行為，由微控制器通過改變輸出PWM信號的脈寬來通過調(diào)節(jié)驅(qū)動逆變電路的驅(qū)動信號頻率，使驅(qū)動信號頻率以同向同變化量的方式與LC諧振電路的諧振頻率同步變化，從而使電磁灶保持恒定的輸出功率，使電磁灶實現(xiàn)了“明火”加熱所具有的加熱火力穩(wěn)定性。由于本實用新型能使電磁灶在廚師上下拋鍋過程中保持穩(wěn)定的輸出功率，將現(xiàn)有商用電磁灶在廚師上下拋鍋過程中產(chǎn)生的無功功率變成有功功率轉(zhuǎn)換成熱能，不僅確保了食物受熱均勻而加工后的食物具有較好的口感，還能提高能量的轉(zhuǎn)換效率，有利于節(jié)約電能。
[0026]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率電磁灶的控制裝置，該控制裝置包括順序相連的EMC模塊、整流電路、濾波電路、逆變電路以及LC諧振電路，EMC模塊的輸入端與三相交流電源相連，連接逆變電路控制端的驅(qū)動電路；其特征在于，還包括:采樣流過LC諧振電路的高頻電流信號的輸出電流采樣電路，所述輸出電流采樣電路連接所述LC諧振電路；分別采樣三相交流電源的輸入電壓及輸入電流的輸入電壓采樣電路和輸出電流采樣電路；通過改變輸出至所述驅(qū)動電路的PWM信號脈寬來使驅(qū)動信號頻率跟隨諧振頻率&變化的微控制器，所述微控制器分別連接所述輸出電流采樣電路、所述輸入電壓采樣電路、所述輸出電流采樣電路和所述驅(qū)動電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大功率電磁灶的控制裝置，其特征在于，逆變電路為2個大功率開關(guān)管IGBTl和IGBT2構(gòu)成的半橋IGBT模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述大功率電磁灶的控制裝置，其特征在于，LC諧振電路包括串接的諧振電容Cl、諧振電容C2及加熱線圈盤，以及設(shè)置在加熱線圈盤上方的鍋具，且LC諧振電路的諧振頻率低于逆變電路中2個大功率開關(guān)管IGBTl和IGBT2的最低工作頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述大功率電磁灶的控制裝置，其特征在于，濾波電路包括分別串接在整流電路的兩個輸出端的電感L2及電感L3，以及連接在電感L2與電感L3之間的濾波電容C3。
【文檔編號】H05B6/06GK203645850SQ201320777511
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】劉順新, 范其麗, 霍海波, 郭廣頌 申請人:鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院