[發明專利]一種大功率節能電磁灶的智能控制裝置及方法

無效

• 申請號: 200810048203.2
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN101309529A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 全書海;黃亮;張立炎;王志升;葉亞寧;謝長君;陳啟宏;袁作威;周彤;全睿
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H05B6/06
• 分類號: H05B6/06;H02M7/162;H02M1/14;H02M7/537
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 潘杰

技術領域

本發明屬于一種電磁灶的控制裝置及控制方法，具體而言，是一種大功率節能電磁灶的智能控制裝置及方法。

背景技術

隨著人們生活水平的普遍提高，環保和節能的概念開始深入人心。電磁灶作為一種清潔，節能，使用方便的廚房設備開始取代傳統灶臺走進千家萬戶。而目前市面上出售的大部分電磁灶是小功率的家用電磁灶，其功率大都在2000W以下，由于其功率小，難以滿足學校食堂、工廠、酒店、賓館、機關、大型商業中心對大功率的需求。

目前已有的大功率電磁灶都采用調頻的方式來調節功率輸出。在輸出功率較小時，其工作頻率遠離諧振電路的諧振點頻率，在主回路上產生的無功功率大，電磁灶的功率因素低，能量轉換效率低，浪費了大量的電能。較大的無功功率也會對電網產生諧波污染，并且，較大的無功電流增加了IGBT等大功率電子器件的發熱，降低了IGBT與其他電子器件的工作穩定性、安全性以及使用壽命。目前的大功率電磁灶還都采用定檔定頻率的控制方式，當檔位一定時，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，當電網電壓波動、鍋具大小變化、鍋具材料變化、鍋具與加熱線圈盤的距離變化時，輸出功率在不同情況下存在很大的差異，不能準確控制電磁灶的輸出功率，每個檔位的加熱火力不穩定，控制精度差。另外，電磁灶在加熱過程中，當鍋具取走后，系統往往不能及時判斷鍋具的有無，從而繼續工作，在無鍋具的情況下，造成大量的電磁泄漏和電能浪費，降低了能量的轉換效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用微電腦控制設計，具有高效節能，清潔環保、安全性強、可靠性高的大功率節能電磁灶的智能控制裝置及方法，以克服上述的不足。

為實現上述目的。本發明由可控整流濾波模塊、逆變模塊以及微電腦控制模塊構成，其特點是：

可控整流濾波模塊：集成有交流電源輸入接口，作為整個裝置的能量輸入，經三相整流觸發控制電路進行全橋可控整流，濾波后通過輸出接口，為逆變模塊提供直流電源；

逆變模塊：通過串聯諧振電路將直流電源逆變為高頻的交流電源，經過線圈盤L4后高頻交流能量產生交變的電磁場，線圈盤上放置鍋具后，電磁場輻射至鍋具底部產生渦流，由于渦流的熱效應產生焦耳熱，從而加熱鍋具；

微電腦控制模塊：與其它各模塊通過數據線相連，實時檢測直流母線電壓、直流母線電流、高頻交流電流、線圈盤L4溫度、機芯溫度和檔位輸入信號，并發出控制指令，由微控制芯片控制PWM單元輸出單路PWM信號，通過硬件死區控制電路得到兩路帶死區控制的PWM驅動信號以驅動逆變模塊。

上述可控整流濾波模塊由共模電感L1、保險管F1～F3、電源干擾抑制電容C1～C3、繼電器、三相可控整流橋、三相整流橋觸發電路、同步變壓器、PI調節器1、差模電感L2～L3、濾波電容C4、直流電壓檢測器UT和直流電流檢測器IT1構成；直流電壓檢測器UT檢測的電壓信號分成兩路，一路作為整流控制電路的電壓反饋信號U_b，另一路信號U_d和直流電流檢測器IT1的輸出連接至微電腦控制模塊的信號調理電路，一起作為智能自適應恒功率控制的反饋信號。

上述逆變模塊由大功率開關管IGBT1～IGBT2、IGBT隔離驅動電路、諧振電容C5～C6、交流電流檢測器IT2及線圈盤L4構成；IGBT驅動信號由經過硬件死區控制電路產生的帶雙路死區控制的PWM信號提供，經過IGBT驅動模塊后驅動功率開關管工作；在諧振主回路上串接有交流電流檢測器IT2，IT2的輸出連接至微電腦控制模塊的信號調理電路，然后送到微控制器(MCU)，作為鍋具檢測控制和過流保護信號。

上述微電腦控制模塊包括檔位輸入電路、風扇繼電器驅動電路、三相電源繼電器驅動電路、微控制器(MCU)、電源模塊、信號調理電路、硬件死區控制電路、安全保護電路、數碼管顯示電路、聲光報警電路和通訊接口電路構成；外部電源經過電源模塊后為微電腦控制模塊的各個電路提供電源；風扇和三相電源繼電器驅動電路由MCU的I/O口控制，驅動電路的輸出與繼電器組相連；直流電壓檢測器UT、直流電流檢測器IT1、交流電流檢測器IT2、溫度檢測器TT1～TT2和檔位輸入電路等信號經過信號調理電路后輸送給MCU的A/D采樣單元；檔位輸入電路采用電阻串聯分壓的方式，每個檔位對應一個電壓，經過電壓跟隨和隔離放大電路后傳送給MCU的A/D采樣單元，作為不同檔位對應功率的給定信號；數碼管顯示電路顯示電磁灶當前的工作檔位，在故障狀態下顯示故障代碼。