电磁加热控制方法、装置及电磁加热设备

文档序号:1966289 发布日期:2021-12-14 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 电磁加热控制方法、装置及电磁加热设备 (Electromagnetic heating control method and device and electromagnetic heating equipment ) 是由 任富佳 李信合 于 2021-09-23 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种电磁加热控制方法、装置及电磁加热设备,在接收到加热指令后,首先获取供电电路的电压检测数据,然后在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号,控制开关管电路导通或断开,以使得加热电路进行加热。本发明通过输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号控制开关管电路导通或断开,以降低电感线圈产生的反向电动势,降低了电磁干扰。(The invention provides an electromagnetic heating control method, an electromagnetic heating control device and electromagnetic heating equipment. The invention controls the on-off of the switching tube circuit by outputting the pulse signal of which the pulse width changes according to the predetermined change trend so as to reduce the back electromotive force generated by the inductance coil and reduce the electromagnetic interference.)

电磁加热控制方法、装置及电磁加热设备

技术领域

本发明涉及控制技术领域,尤其是涉及一种电磁加热控制方法、装置及电磁加热设备。

背景技术

相关技术中,通常采用控制器控制开关管的导通和关断对电磁装置的加热功能进行控制。在接收到加热命令时,控制器输出固定脉冲宽度的控制信号来驱动开关管的导通和关断,然而该方式在供电电压变化至较大电压的情况下,容易烧毁开关管,且电磁干扰较强。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种电磁加热控制方法、装置及电磁加热设备,以降低电磁干扰。

第一方面,本发明实施例提供了一种电磁加热控制方法,该方法应用于电磁加热设备的控制器;电磁加热设备还包括供电电路、开关管电路及加热电路;供电电路、控制器、开关管电路及加热电路连接;该方法包括:在接收到加热指令后,获取供电电路的电压检测数据;电压检测数据指示供电电路输出的电压信号对应的电压值;在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号。

进一步地,上述方法还包括:在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点相邻的过零点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号,控制开关管电路导通或断开,以使得加热电路进行加热。

进一步地,上述变化趋势包括第一目标脉宽及第二目标脉宽;输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号的步骤,包括:输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大至第一目标脉宽,再减小至第二目标脉宽的脉冲信号。

进一步地,在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大至第三目标脉宽,再减小至第四目标脉宽的脉冲信号;在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点相邻的过零点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大至第五目标脉宽,再减小至第六目标脉宽的脉冲信号。

进一步地,上述变化趋势包括延时时长以及预设宽度;在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻之后的延时时长内,输出脉冲宽度为预设宽度的脉冲信号;在延时时长后至电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大再减小的脉冲信号。

进一步地,上述变化趋势包括第一延时时长及第二延时时长以及预设宽度;在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻之后的第一延时时长内,输出脉冲宽度为预设宽度的脉冲信号;在第一延时时长后至电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点之前的第二延时时长对应的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大再减小的脉冲信号;在第二延时时长后至峰值点之间,输出脉冲宽度为预设宽度的脉冲信号。

进一步地,在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻之后的第三延时时长内,输出脉冲宽度为第一预设宽度的脉冲信号;在第三延时时长后至电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点之前的第四延时时长对应的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大再减小的脉冲信号;在第四延时时长后至峰值点之间,输出脉冲宽度为第一预设宽度的脉冲信号;在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点的时刻之后的第五延时时长内,输出脉冲宽度为第二预设宽度的脉冲信号;在第五延时时长后至电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点相邻的过零点之前的第六延时时长对应的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大再减小的脉冲信号;在第六延时时长后至过零点之间,输出脉冲宽度为第二预设宽度的脉冲信号。

进一步地,上述供电电路输出的电压信号为周期变化信号;输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号的步骤之前,方法还包括:基于电压检测数据,确定供电电路输出的电压信号的变化周期;将信号周期的一半作为脉冲信号的变化周期。

进一步地,上述供电电路输出的电压信号为对市电进行滤波及整流处理得到的直流馒头波信号;基于电压检测数据,确定供电电路输出的电压信号的变化周期的步骤,包括:基于电压检测数据,确定直流馒头波信号的相邻的过零点及峰值点的时间间隔;将过零点及峰值点的时间间隔的二倍作为直流馒头波信号的变化周期;或者,基于电压检测数据,确定直流馒头波信号的相邻的两个过零点的时间间隔;将两个过零点的时间间隔作为直流馒头波信号的变化周期;或者,基于电压检测数据,确定供电电路输出的电压信号的相邻的两个峰值点的时间间隔;将两个峰值点的时间间隔作为直流馒头波信号的变化周期。

进一步地,上述变化趋势通过以下方式生成:获取加热电路的实时功率;基于加热电路的实时功率以及预先获取的设定功率,调整脉冲信号的变化周期内各个脉冲信号的脉冲宽度,直至加热模块的实时功率与设定功率的差值的绝对值小于或等于预设的阈值;将调整后的脉冲信号的变化周期内各个脉冲信号的脉冲宽度确定为变化趋势。

第二方面,本发明实施例还提供一种电磁加热控制装置,该装置设置于电磁加热设备的控制器;电磁加热设备还包括供电电路、开关管电路及加热电路;供电电路、控制器、开关管电路及加热电路连接;该装置包括:电压检测模块,用于在接收到加热指令后,获取供电电路的电压检测数据;电压检测数据指示供电电路输出的电压信号对应的电压值;控制信号输出模块,用于在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号。

第三方面,本发明实施例还提供一种电磁加热设备,包括控制器、供电电路、开关管电路及加热电路;供电电路、开关管电路及加热电路依次连接;控制器分别与供电电路、开关管电路以及加热电路连接;上述装置设置于控制器。

第四方面,本发明实施例还提供一种电子设备,该电子设备包括处理器和存储器,存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令,处理器执行计算机可执行指令以实现上述电磁加热控制方法。

第五方面,本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,其特征在于,计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,计算机可执行指令在被处理器调用和执行时,计算机可执行指令促使处理器实现上述电磁加热控制方法。

本发明实施例带来了以下有益效果:

本发明实施例提供了一种电磁加热控制方法、装置及电磁加热设备,在接收到加热指令后,首先获取供电电路的电压检测数据,然后在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号,控制开关管电路导通或断开,以使得加热电路进行加热。该方式通过输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号控制开关管电路导通或断开,以降低电感线圈产生的反向电动势,降低了电磁干扰。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电磁加热设备的结构示意图;

图2为本发明实施例提供的一种电磁加热控制方法的流程图;

图3为本发明实施例提供的电磁加热控制方法中,一种脉宽信号的波形图;

图4为本发明实施例提供的电磁加热控制方法中,另一种脉宽信号的波形图;

图5为本发明实施例提供的电磁加热控制方法中,另一种脉宽信号的波形图;

图6为本发明实施例提供的电磁加热控制方法中,另一种脉宽信号的波形图;

图7为本发明实施例提供的电磁加热控制方法中,另一种脉宽信号的波形图;

图8为本发明实施例提供的一种电磁加热控制装置的结构示意图;

图9为本发明实施例提供的另一种电磁加热设备的结构示意图;

图10为本发明实施例提供的另一种电磁加热设备的结构示意图;

图11为本发明实施例提供的一种市电电压波形、整流后的电压波形、IGBT集电极电压包络波形及控制器输出的脉冲波形的对比图;

图12为本发明实施例提供的一种电磁加热控制方法中,过零点和峰值点检测的流程图;

图13为本发明实施例提供的另一种电磁加热控制方法的流程图;

图14为本发明实施例提供的对整流后电源波形前半周进行脉宽变化时,市电电压波形、整流后的电压波形、IGBT集电极电压包络波形及控制器输出的脉冲波形的对比图;

图15为本发明实施例提供的对整流后电源波形后半周进行脉宽变化时,市电电压波形、整流后的电压波形、IGBT集电极电压包络波形及控制器输出的脉冲波形的对比图;

图16为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

目前,市面常用的电磁加热设备(如电磁灶)多采用单管并联逆变拓扑结构对设备的加热过程进行控制,并且大多选择功率开关管中的绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor,IGBT)。基于上述结构,电磁加热设备的加热控制的方法具体为:在接收到加热命令时,控制器(MCU,Microprogrammed Control Unit)根据当前接收的功率档位输出固定脉冲宽度的控制信号来驱动IGBT开关管进行加热工作,该控制信号的脉冲宽度在交流电的整个周期内保持不变。

在上述过程中,为电磁加热设备提供电能的交流电在过零点附近时,由于电压低,加热电路的线圈盘的充电电流小,在IGBT关断时,线圈盘电感产生的反向电动势小,电磁干扰较弱;在交流电峰值附近时由于电压高,线圈盘充电电流大,在IGBT关断时,线圈电感产生的反向电动势大(即IGBT集电极电压很高),电磁干扰较强,易导致IGBT烧毁、EMI(Electro-Magnetic Interference,电磁干扰)测试不合格。

基于此,本发明实施例提供的一种电磁加热控制方法、装置及电磁加热设备,可以用于对各种食物的加热场景。

为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例所公开的一种电磁加热控制方法进行详细介绍。

本发明实施例提供了一种电磁加热控制方法,该方法应用于电磁加热设备的控制器20;如图1所示,电磁加热设备还包括供电电路10、开关管电路30及加热电路40;供电电路、控制器、开关管电路及加热电路连接。如图2所示,该方法包括以下步骤:

步骤S200,在接收到加热指令后,获取供电电路的电压检测数据。电压检测数据指示供电电路输出的电压信号对应的电压值。

上述电压检测数据可以通过检测电路对上述供电电路进行采样得到。上述供电电路可以为提供交流电的电源,也可以包括对交流电进行滤波、整流等处理的电路结构。当供电模块为提供交流电的电源时,检测电路检测得到的电压有正值也有负值,在确定供电模块输出的电压值大小时,需要对电压检测数据进行绝对值处理。当供电电路输出的电压为经过整流处理的直流电压时,可以直接采用电压检测数据确定供电模块输出的电压值的大小。

上述供电电路输出的电压信号为通常为周期变化信号;可以在获取到电压检测数据后,首先基于电压检测数据,确定供电电路输出的电压信号的变化周期,并将信号周期的一半作为脉冲信号的变化周期。具体而言,可以基于电压检测数据,确定直流馒头波信号的相邻的过零点及峰值点的时间间隔;将过零点及峰值点的时间间隔的二倍作为直流馒头波信号的变化周期;或者,基于电压检测数据,确定直流馒头波信号的相邻的两个过零点的时间间隔;将两个过零点的时间间隔作为直流馒头波信号的变化周期;或者,基于电压检测数据,确定供电电路输出的电压信号的相邻的两个峰值点的时间间隔;将两个峰值点的时间间隔作为直流馒头波信号的变化周期。

由于获取供电电路的电压监测数据的过程通常为采样过程,很难恰好在供电电压为过零点时进行采样,因此可以在电压检测数据在低于设定的电压阈值的时候,认为供电电路输出的电压恰好在过零点。同理,可以在电压检测数据在高于设定的电压阈值时,认为供电电路输出的电压恰好在峰值点。

步骤S202,在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号。

上述变化趋势通常为脉冲宽度先变大后变小。脉冲宽度的变化趋势一方面需要满足电磁加热的功率,因此在供电电压较小(靠近过零点位置)时,脉冲宽度不能过宽;另一方面为了减小供电电路电压较大时,由于开关管状态变化产生的较大反向电动势,在供电电压较大(靠近峰值点位置)时,脉冲宽度也不能过宽。因此将脉冲宽度的变化趋势设置为先变大后变小,可以满足上述两方面的需求。

为了使脉冲宽度的变化趋势满足电磁加热的功率,可以通过以下方式确定该变化规律:首先获取加热电路的实时功率;然后基于加热电路的实时功率以及预先获取的设定功率,调整脉冲信号的变化周期内各个脉冲信号的脉冲宽度,直至加热模块的实时功率与设定功率的差值的绝对值小于或等于预设的阈值;最后将调整后的脉冲信号的变化周期内各个脉冲信号的脉冲宽度确定为变化趋势。

基于同样的理由,在下半个周期(即相邻的峰值点和过零点之间),也可以输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信息,以减小产生的反向电动势,减少电磁干扰。这里的变化趋势与上半个周期的变化趋势可以相同,也可以不同。具体而言,即在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点相邻的过零点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号,控制开关管电路导通或断开,以使得加热电路进行加热。

在具体实现时,通常需要考虑变化趋势指向的目标脉宽,具体而言,变化趋势可以包括第一目标脉宽及第二目标脉宽;在上半个周期(Tz1~Tp1时间内,其中,Tz1为过零点对应的时刻,Tp1为峰值点对应的时刻)和下半个周期(Tp1~T z2时间内,其中,Tz2为过零点对应的时刻)中,均输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大至第一目标脉宽W1,再减小至第二目标脉宽W2的脉冲信号,如图3所示。

此外,还可以在上半周期和下半周期的脉冲输出过程中,变化趋势指向不同的目标脉宽。具体而言,上述变化趋势可以包括第三目标脉宽、第四目标脉宽、第五目标脉宽及第六目标脉宽;在上半周期(Tz1~Tp1时间内),即在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大至第三目标脉宽W3,再减小至第四目标脉宽W4的脉冲信号;在下半周期(Tp1~T z2时间内),即在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点相邻的过零点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大至第五目标脉宽W5,再减小至第六目标脉宽W6的脉冲信号,如图4。

在具体实现时,还可以考虑在变化趋势中设定一部分宽度不变化的脉冲。将这些宽度不变化的脉冲出现时间可以成为延时时间,这些脉冲的宽度可以为预设宽度。具体而言,上述变化趋势包括延时时长以及预设宽度;在上半周期中(Tz1~Tp1时间内),在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻之后的延时时长t内,输出脉冲宽度为预设宽度W0的脉冲信号;在延时时长后至电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大再减小的脉冲信号,如图5所示。

此外,还可以设置分别在过零点以及峰值点附近设置两个延时时间。具体而言,上述变化趋势可以包括第一延时时长及第二延时时长以及预设宽度。在上半周期(Tz1~Tp1时间内)中,在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻之后的第一延时时长ty1内,输出脉冲宽度为预设宽度的脉冲信号;在第一延时时长后至电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点之前的第二延时时长ty2对应的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大再减小的脉冲信号;在第二延时时长ty2后至峰值点之间,输出脉冲宽度为预设宽度的脉冲信号,如图6所示。当下半周期输出宽度变化的脉冲时,可以采用与上半周期相同的延时时间和预设宽度。

当然,下半周期中可以采用和上半周期不同的延期时间和预设宽度。具体而言,上述变化趋势可以包括第三延时时长、第四延时时长、第五延时时长、第六延时时长、第一预设宽度以及第二预设宽度。在上半周期(Tz1~Tp1时间内)中,在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻之后的第三延时时长ty3内,输出脉冲宽度为第一预设宽度W01的脉冲信号;在第三延时时长ty3后至电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点之前的第四延时时长ty4对应的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大再减小的脉冲信号;在第四延时时长ty4后至峰值点之间,输出脉冲宽度为第一预设宽度W01的脉冲信号。在下半周期(Tp1~T z2时间内)中,在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点的时刻之后的第五延时时长ty5内,输出脉冲宽度为第二预设宽度W02的脉冲信号;在第五延时时长ty5后至电压检测数据指示电压信号对应的电压值为峰值点相邻的过零点之前的第六延时时长ty6对应的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势先增大再减小的脉冲信号;在第六延时时长ty6后至过零点之间,输出脉冲宽度为第二预设宽度W02的脉冲信号,如图7所示。

本发明实施例提供了一种电磁加热控制方法,在接收到加热指令后,首先获取供电电路的电压检测数据,然后在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号,控制开关管电路导通或断开,以使得加热电路进行加热。电磁加热控制方法、装置及电磁加热设备该方式通过输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号控制开关管电路导通或断开,以降低电感线圈产生的反向电动势,降低了电磁干扰。

对应于上述方法实施例,本发明实施例还提供一种电磁加热控制装置,该装置设置于电磁加热设备的控制器;如图8所示,该装置包括:

电压检测模块800,用于在接收到加热指令后,获取供电电路的电压检测数据;电压检测数据指示供电电路输出的电压信号对应的电压值;

控制信号输出模块802,用于在电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点的时刻与电压检测数据指示电压信号对应的电压值为过零点相邻的峰值点的时刻之间,输出脉冲宽度按照预先确定的变化趋势变化的脉冲信号。

本发明实施例提供的电磁加热控制装置,与上述实施例提供的电磁加热控制方法具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。

本发明实施例提供了另一种电磁加热设备。在如图1所示的电磁加热设备的基础上,该装置还包括检测电路50,具体如图9所示。其中,控制器通过检测电路与供电电路连接;供电电路与加热电路连接,为加热电路提供电能。

检测电路用于检测供电模块输出的电压,得到检测电压;控制器用于接收检测电压,输出控制信号控制开关管电路导通或断开;控制信号包括宽度变化的脉冲信号;加热电路用于在开关管电路导通时进行电磁加热。

上述控制器可以为单片机或FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程逻辑门阵列)等。

具体而言,上述开关管电路包括开关驱动电路及开关管;控制器与开关驱动电路连接;开关管与加热电路连接;开关驱动电路用于基于控制器输出的控制信号驱动开关管导通或断开;上述开关管可以选择绝缘栅双极型晶体管。绝缘栅双极晶体管综合了电力晶体管和电力场效应晶体管的优点,具有良好的特性。

在具体实现过程中,上述供电电路可以包括依次连接的电源模块、滤波电路及整流电路;整流电路与检测电路连接;电源模块用于输出交流市电;滤波电路用于对交流市电进行滤波处理;整流模块用于将滤波后的交流市电转换为直流馒头波。

上述检测电路可以包括电压采样电路;电压采样电路用于按照设定频率对直流馒头波进行采样,得到检测电压(也可以称为“采样电压”);控制器用于基于检测电压,得到直流馒头波的过零点及峰值点;基于过零点及峰值点,得到控制信号的脉冲宽度变化周期;基于加热电路的预设加热功率,得到控制信号的脉宽变化趋势;基于脉冲宽度变化周期及脉宽变化趋势,输出宽度变化的脉冲信号,以控制开关管电路导通或断开。上述脉冲宽度变化周期通常等于直流馒头波的过零点及峰值点的时间差的二倍。在实现过程中,可以预先进行实验,得到不同加热功率对应的脉宽变化趋势;当确定加热电路的预设加热功率,可以对应地确定脉宽变化趋势。

其中,上述检测电路还包括电流检测电路;电流检测电路与整流电路及开关管电路连接;电流检测电路用于检测加热电路的电流;控制器用于基于加热电路的电流及预设加热功率,得到控制信号的脉宽变化趋势;基于脉冲宽度变化周期及脉宽变化趋势,输出宽度变化的脉冲信号,以控制开关管电路导通或断开。具体而言,控制器可以基于加热电路的电流及加热电路的电阻计算得到加热电路的功率,该功率为实时功率,然后通过调整脉冲宽度,将实时功率调整至预设加热功率,并将调整得到的脉冲宽度的变化过程确定为脉宽变化趋势。

在具体实现过程中,上述供电电路与加热电路连接;供电电路为加热电路供电,以使加热电路在开关管电路导通时进行电磁加热。上述加热电路可以为谐振加热电路,在开关管电路导通时该电路进行谐振加热。

本发明实施例提供了一种电磁加热设备,检测电路检测供电模块输出的电压,得到检测电压;控制器于接收检测电压,输出宽度变化的脉冲信号作为控制信号控制开关管电路导通或断开;加热电路在开关管电路导通时进行电磁加热。该方式中控制器输出宽度变化的脉冲信号控制开关电路导通或断开,降低了电磁干扰。本发明实施例提供的电磁加热设备,与上述实施例提供的电磁加热控制装置具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。

本发明实施例还提供另一种电磁加热设备,如图10所示,该设备包括电源模块、滤波电路、整流电路、电流检测电路、谐振加热电路、开关管、驱动电路、控制器、电压采样电路。

其中,开关管(优选IGBT)与谐振加热电路连接,用于控制谐振加热电路进行谐振工作;整流电路模块与谐振加热电路连接,为谐振工作提供电能量;驱动电路与开关管连接,驱动开关管开通与关断;控制器与驱动电路7连接,其脉冲信号输出端控制电磁加热装置进行加热工作。滤波电路一端与电源模块连接,另一端与整流电路连接,电源模块为电磁加热装置提供电能量,滤波电路滤除电源模块与整流模块产生的干扰信号,整流电路将滤波后的交流市电转换为直流馒头波;电压采样电路的采样端与整流电路连接,采样信号输出端与控制器连接,将采集到的整流后的电源的电压信号送给控制器,使得控制器根据电压检测信号来判断整流后的电源波形是处在交流电周期内的具体位置;电流检测电路第一端与整流电路负极输出端连接,第二端与开关管的第一级(如果开关管为IGBT,第一级为E级)连接,检测信号输出端与控制器连接,使得控制器根据电流检测信号及当前的目标功率来判断脉冲信号的输出宽度;其中,市电电压波形、整流后的电压波形、IGBT集电极电压包络波形及控制器输出的脉冲波形如图11所示。

基于该设备,可以实现电磁加热控制的方法,该方法应用于采用IGBT作为开关管的电磁加热装置中。该方法能够降低IGBT集电极电压,减少EMI电磁干扰。该方法中,电磁加热装置的控制器在经过整流后的供电电压的一个周期内输出脉宽变化的脉冲信号,在检测到供电电压的零点之后,按照输出脉宽先增大后减小的变化进行调整,在电流峰值之后,按照输出脉宽先增大后减小的变化进行调整,在整周期内都进行处理,优于只在半波内处理的方法,对EMI电磁干扰降低的效果比较明显。同时该方法的检测方法首先判断50HZ或60HZ不同的频率类型,然后针对性的调整脉冲宽度,该控制方式易于实现,效果显著。

该方法首先检测整流后电源波形电压过零点与峰值点,如图12所示,具体包括以下步骤:

1、控制器通过电压采样电路每隔预定时间(如125us)检测一次电压值。

2、当检测到的电压为最低点时为整流后电源波形的过零点,当检测到的电压为最高点时为整流后电源波形的峰值点。其中,过零点的检测可以用过零检测电路来实现。

3、通过电压峰值点与过零点的时间间隔的2倍(设为T0)确定当前电压是50Hz还是60Hz(50Hz交流电源过零点周期为10ms,60Hz交流电源过零点周期为8.3ms)。

此外,判断当前交流电是50Hz还是60Hz的算法可以用如下方法:

a、控制器8通过电压采样电路每隔预定时间(例如125us)检测一次电压值,当检测到的电压为最低点时为过零点;当检测到的电压为最高点时为峰值点。

b、通过两次过零点的时间间隔(设为T0)确定当前电压是50Hz还是60Hz。

c、通过两次峰值点的时间间隔(设为T0)确定当前电压是50Hz还是60Hz。

该方法对电磁加热装置的加热控制过程如图13所示,具体通过以下方式实现:

步骤1、收到加热命令。

步骤2、控制器输出脉冲信号驱动开关管开通与关断,使谐振加热电路开始加热工作。

步骤3、检测整流后的电源波形是否到达零点t0后m0时间,如果否,继续执行步骤2;如果是,执行步骤4。具体而言,即控制器通过电压采样电路检测整流后电源波形当前所处的具体位置。上述m0值根据实际功率进行预设置,需要满足t0≤m0<t1的取值范围。

步骤4、控制器8不断向驱动电路输出脉宽逐次增加的脉冲信号,直到零点后t1时刻,输出脉宽增至目标脉宽,目标脉宽可以预先设置为N0。

步骤5、电源波形到达t1后m1(t1≤m1<t2,m1值根据实际功率进行预设置)刻时,控制器8不断向驱动电路输出脉宽逐次减少的脉冲信号,直到峰值t2前m2(t1<m2≤t2,m2值根据实际功率进行预设置)时刻,输出脉宽减至目标脉宽N1的脉冲信号;

步骤6.电源波形到达峰值t2后m3(t2≤m3<t3,m3值根据实际功率进行预设置)刻时,控制器不断向驱动电路输出脉宽逐次增加的脉冲信号,直到t3时刻,输出脉宽增至目标脉宽N2(N2可以等于N0,也可以不等于N0)的脉冲信号;

步骤7.电源波形到达t3后m4(t3≤m4<t4,m4值根据实际功率进行预设置)刻时,控制器不断向驱动电路输出脉宽逐次减少的脉冲信号,直到零点t4前预设m5(t3<m5≤t4,m5值根据实际功率进行预设置)时刻,输出脉宽减至目标脉宽N3的脉冲信号;

步骤8.电源波形到达t4刻时,重复执行步骤1-6。

其中,改变控制器输出的脉冲宽度起始点可以为t0时刻开始,t4时刻结束为一个周期;也可以为t0时刻后一定时间开始,t4时刻前一定时间结束为一个周期。其中t0、t4为整流后电压波形的零点。具体而言,对于低加热功率的情况,IGBT集电极电压相对高加热功率没有那么高,因此m0优选大于t0;m1优选大于t1;也就是不需要一定在检测到零点的时刻立即进行输出脉宽的调整,其他几个参数的调节原理与此相类似。

上述逐次增加、减少脉冲宽度过程中,增加或减少的脉冲宽度可以是固定的,也可以是变化的。

如果控制器仅在整流后电源波形前半周(t0-t2)时间内输出脉宽变化的脉冲信号,在整流后电源波形后半周(t2-t4)时间内输出脉宽固定的脉冲信号,这种控制方式只能将峰值t2前的IGBT集电极电压降低,不能把t2后的IGBT集电极电压降低,所以不能完全解决IGBT集电极电压高、EMI干扰强的问题,如图14所示。

如果控制器仅在整流后电源波形后半周(t2-t4)时间内输出脉宽变化的脉冲信号,在整流后电源波形前半周(t0-t2)时间内输出脉宽固定的脉冲信号,这种控制方式只能将峰值t2后的IGBT集电极电压降低,不能把t2前的IGBT集电极电压降低,所以不能完全解决IGBT集电极电压高、EMI干扰强的问题,如图15所示。

而上述方法中,控制器在整流后电源波形整个周期内输出脉宽变化的脉冲信号,能把整个周期内IGBT集电极电压降低,能彻底解决IGBT集电极电压高、EMI干扰强的问题。

该方法降低了IGBT集电极电压,可以保护IGBT不被烧毁,并降低电磁干扰,使EMI测试余量充足,此外,还减少EMI滤波器件,降低成本及PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)结构尺寸。

本发明实施例还提供了一种电子设备,参见图16所示,该电子设备包括处理器130和存储器131,该存储器131存储有能够被处理器130执行的机器可执行指令,该处理器130执行机器可执行指令以实现上述电磁加热控制方法。

进一步地,图16所示的电子设备还包括总线132和通信接口133,处理器130、通信接口133和存储器131通过总线132连接。

其中,存储器131可能包含高速随机存取存储器(RAM,Random Access Memory),也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口133(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接,可以使用互联网,广域网,本地网,城域网等。总线132可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图16中仅用一个双向箭头表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器130可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过处理器130中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器130可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、网络处理器(Network Processor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing,简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit,简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器131,处理器130读取存储器131中的信息,结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质,该机器可读存储介质存储有机器可执行指令,该机器可执行指令在被处理器调用和执行时,该机器可执行指令促使处理器实现上述电磁加热控制方法,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。

本发明实施例所提供的电磁加热控制方法、装置和电磁加热设备的计算机程序产品,包括存储了程序代码的计算机可读存储介质,所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,电子设备,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

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