[發明專利]一種模塊化大功率電磁灶電控裝置及控制方法

無效

• 申請號: 200810048517.2
• 申請日: 2008-07-24
• 公開（公告）號: CN101330779A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 全書海;黃亮;張立炎;葉亞寧;謝長君;陳啟宏;王志升;袁作威;周彤;全睿
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H05B6/02
• 分類號: H05B6/02;H05B6/06;H02H7/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 鐘鋒

技術領域

本發明涉及電磁灶，具體涉及大功率電磁灶，特別是具有高效節能、清潔環保、安全性強、可靠性高的模塊化大功率電磁灶電控裝置及控制方法。

背景技術

電磁灶是目前發展最快的，市場增長幅度最高的家電產品之一。其不但在家庭的擁有率直線上升，在商業上的廣泛應用，也讓廠家對商用產品的開發投入很大。大功率商用電磁灶的市場空間是巨大的。大功率電磁灶的商用環境主要是集中在火鍋城、連鎖快餐及大型商業中心等不能使用燃氣的餐飲場所和電力火車、客貨輪船等需要節能的交通工具，以及對品質要求較高的各大酒店賓館之中。

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2千瓦以下，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。國內已有的大功率電磁灶的機芯都依賴進口，關鍵技術被掌握在國外企業手中。為滿足市場的需要和企業自身發展的要求，現在國內各大生產商都在加緊大功率電磁灶研制開發。目前已有的大功率電磁灶具有以下缺陷：

一、安全性不高，容易損壞。大功率電磁灶屬于強電產品，逆變電流大、電壓高，對電磁灶元器件的要求都很高，如果電路設計不好，很容易造成電路與元件燒壞，影響電磁灶的工作及廚房人員的安全。

二、成本較高，不易推廣。很多研發單位都使用全橋逆變電路或使用變壓器進行功率輸出，大大增加裝置的硬件成本。并且由于未采用安全保護電路和軟件控制設計，在使用過程中產生的大電流容易燒壞功率模塊的元器件，而功率模塊的IGBT元件非常昂貴，占硬件成本很高比例，過高的維修費用無形中增加了裝置的硬件成本。

三、目前已有的電磁灶控制方案輸出功率有限，并且沒有經過模塊化設計，不能根據用戶需要進行功率擴容，不能自主進行隨意擴容組合，沒有形成滿足各種用戶功率需求的產品系列。

四、控制方式不能精確控制每個檔位的功率輸出。鍋具材料、大小、加熱線圈盤與鍋具的距離是影響輸出功率的差異較大的重要因素，在安裝過程中，加熱線圈盤存在安裝誤差導致輸出功率存在差異，鍋具材料的變化和鍋具大小的變化也會導致輸出功率變化，加熱火力存在差異，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，當電網電壓波動或者由于負載溫度升高使諧振點發生變化等一些不確定因素發生時，也會造成系統輸出功率的不穩定變化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種模塊化大功率電磁灶電控裝置及控制方法，采用該電控裝置及控制方法的電磁灶輸出功率大，高效節能，清潔環保、安全性強、可靠性高。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種模塊化大功率電磁灶電控裝置，電控裝置采用模塊化控制結構，電控裝置包括：一塊電源變換模塊、一塊主控模塊、至少兩塊參數一致的功率模塊、線圈盤L；電源變換模塊作為整個裝置的能量總輸入模塊，將三相交流電源變換為穩定的直流電源，為各個功率模塊提供能量；各功率模塊相互并聯連接，與線圈盤L相連，組成多組串聯諧振電路，將直流電源逆變為多組高頻的交流電源，多組交流電源在線圈盤L上進行線性疊加，產生高能量的交變電磁場；主控模塊實時采集電源變換模塊的直流電壓、直流電流信號，實時采集各功率模塊的高頻交流電流信號，實時采集線圈盤溫度、機芯溫度和檔位輸入信號，并通過硬件死區控制電路得到兩路帶死區控制的互補的PWM驅動信號，通過安全保護控制電路后同時驅動各個功率模塊。

一種模塊化大功率電磁灶電控裝置，電控裝置采用模塊化控制結構，電控裝置包括：一塊電源變換模塊、一塊主控模塊、一塊功率模塊、線圈盤L；電源變換模塊作為整個裝置的能量總輸入模塊，將三相交流電源變換為穩定的直流電源，為功率模塊提供能量；功率模塊與線圈盤L相連，組成串聯諧振電路，將直流電源逆變為高頻的交流電源，交流電源經過線圈盤L產生高能量的交變電磁場；主控模塊實時采集電源變換模塊的直流電壓、直流電流信號，實時采集功率模塊的高頻交流電流信號，實時采集線圈盤溫度、機芯溫度和檔位輸入信號，并通過硬件死區控制電路得到兩路帶死區控制的互補的PWM驅動信號，通過安全保護控制電路后驅動功率模塊；

硬件死區控制電路由邏輯門電路和電阻、電容組成，硬件死區控制電路的輸入與微控制器MCU的PWM單元輸出引腳相連；硬件死區控制電路首先將單路PWM信號通過反相器分為兩路互補的信號A和B，信號A由低電平變高電平時，通過電阻R1對電容CAP1充電，使PWM+信號由低電平變高電平時時間被延遲，信號A由高電平變低電平時，電容CAP1通過反向二極管DIODE1快速放電，使PWM+信號由高電平變低電平時不被延時，同理分析B信號，從而得到兩路帶死區互補的PWM信號。