烹飪設(shè)備及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及廚房電器技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種烹飪設(shè)備及其控制方法，該控制方法包括：依據(jù)為所述烹飪設(shè)備供電的交流電源的頻率和所述烹飪設(shè)備的負(fù)載所要實(shí)現(xiàn)的功率比值，計(jì)算預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述烹飪設(shè)備的快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)；將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期，以便將所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)分配到各個小通斷周期中；以及依據(jù)預(yù)設(shè)算法來控制所述快速切換開關(guān)在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷，以控制所述交流電源對所述負(fù)載的供電。本發(fā)明既能夠使烹飪參數(shù)精確地穩(wěn)定在期望的水平上且不會出現(xiàn)明顯的波動。
【專利說明】
烹飪設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及廚房電器技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種烹飪設(shè)備及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大多數(shù)加熱類烹飪設(shè)備，如純蒸爐、電烤箱等，基本上都是采用觸點(diǎn)式繼電器對其內(nèi)部的功率器件(如發(fā)熱管、風(fēng)扇電機(jī)等)進(jìn)行控制。所謂觸點(diǎn)式繼電器，即其內(nèi)部是通過從控制端加一個小的直流電壓(如12VDC)，使得該觸點(diǎn)式繼電器內(nèi)部的線圈產(chǎn)生電磁力并通過一換向杠桿讓原本分離的兩金屬觸點(diǎn)相互接觸，從而連通輸出側(cè)的負(fù)載回路，讓該回路上的負(fù)載器件(如發(fā)熱管、風(fēng)扇電機(jī)等)獲得供電電源能量，從而可以正常運(yùn)行。然而，基于觸點(diǎn)式繼電器的烹飪設(shè)備的控制方法是相當(dāng)粗糙的，使得其烹飪效果差強(qiáng)人意。
[0003]目前還存在著采用快速開關(guān)切換器件，如可控硅或固態(tài)繼電器，來進(jìn)行功率調(diào)整的烹飪設(shè)備，例如某些電磁爐、電磁灶、IH電飯煲等。然而，這些烹飪設(shè)備所采用的功率控制方法一般是移相(俗稱斬波)控制或過零控制。
[0004]斬波控制方法具體如下:當(dāng)檢測到電源信號的過零點(diǎn)(上行過零點(diǎn)或下行過零點(diǎn))時，控制芯片等待由軟件運(yùn)算所確定的導(dǎo)通時間，然后在一定的信號正弦波角度下將可控硅或固態(tài)繼電器斷開，通過對可控硅或固態(tài)繼電器的如此反復(fù)通斷控制來達(dá)到控制輸出功率的目的。其控制方式如圖1所示。
[0005]斬波控制方法的缺點(diǎn)是:雖然控制周期頻率基本上是市電頻率(S卩50Hz)，但斬波控制在斬波點(diǎn)會因?yàn)殡妷旱耐蝗蛔兓a(chǎn)生大量的不同頻率的諧波信號(所產(chǎn)生的諧波可以通過傅里葉變換解析)，以致于該控制方法會對附近接電的其它家電產(chǎn)生影響。同時，斬波控制方法的其中一個要求是控制角要小于最小導(dǎo)通角(交流電一般為正弦波形，它的一個周期為360度，正半周占180度，負(fù)半周占180度。當(dāng)交流電通過可控硅時，可以讓交流電電流通過控制使其在0-180度的任一角度處開始導(dǎo)通，即所謂可控整流，當(dāng)正半周加到可控硅的陽極，在180度的某一角度時，在可控硅的控制極加一觸發(fā)脈沖，例如在30度加一脈沖，可控硅只能通過余下的150度的電流。這種使可控硅導(dǎo)電的起始角度例如上述的30度稱為控制角，用α表示。)，這個最小導(dǎo)通角不能太小，一般為30?45度，這導(dǎo)致過零控制方法無法將需要控制的負(fù)載部件的功率降低到額定功率的20%以下(針對高端可控硅的情況)，對于一般可控硅而言，可調(diào)整到的最低功率也就額定功率的40%而已。
[0006]過零控制方法具體如下:當(dāng)檢測到電源信號的過零點(diǎn)(上行過零點(diǎn)或下行過零點(diǎn))時，由控制芯片計(jì)算可控硅或固態(tài)繼電器在預(yù)設(shè)周期內(nèi)的導(dǎo)通波數(shù)，然后在該預(yù)設(shè)周期內(nèi)使可控硅或固態(tài)繼電器首先導(dǎo)通所計(jì)算的導(dǎo)通波數(shù)，然后控制可控硅或固態(tài)繼電器關(guān)斷，以此來達(dá)到控制輸出功率的目的，其控制方式如圖2所示。中國專利申請CN201310331398.2中也給出了一種過零控制方法，如圖3所示。
[0007]過零控制方法只適用于電壓頻繁變化而輸出功率并不敏感地跟隨改變的帶大電感的電磁爐或IH電飯煲。對于具有純阻性或低電感的烹飪設(shè)備而言，該控制方法會導(dǎo)致烹飪設(shè)備在設(shè)置為低態(tài)(如低功率、低風(fēng)量等)輸出時出現(xiàn)很大波動甚至無法啟動。另外，從實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果來看，一般配置下(可控硅和對應(yīng)的負(fù)載部件)，該控制方法很難使功率或風(fēng)量等達(dá)到額定功率或風(fēng)量的50%以下。
[0008]另外，無論是斬波控制還是過零控制，都存在著無法使烹飪參數(shù)(例如溫度、風(fēng)量等)保持尚度穩(wěn)定的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種烹飪設(shè)備及其控制方法，其既能夠使烹飪參數(shù)精確地穩(wěn)定在期望的水平上且不會出現(xiàn)明顯的波動。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種烹飪設(shè)備的控制方法，該控制方法包括:依據(jù)為所述烹飪設(shè)備供電的交流電源的頻率和所述烹飪設(shè)備的負(fù)載所要實(shí)現(xiàn)的功率比值，計(jì)算預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述烹飪設(shè)備的快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù);將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期，以便將所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)分配到各個小通斷周期中；以及依據(jù)預(yù)設(shè)算法來控制所述快速切換開關(guān)在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷，以控制所述交流電源對所述負(fù)載的供電。
[0011]本發(fā)明還提供一種烹飪設(shè)備，該烹飪設(shè)備包括交流電源、負(fù)載、快速切換開關(guān)和控制單元，其中:所述交流電源，用于為所述烹飪設(shè)備供電;所述快速切換開關(guān)，用于在所述控制單元的控制下實(shí)現(xiàn)所述交流電源與所述負(fù)載的連接與斷開；以及所述控制單元，用于依據(jù)所述交流電源的頻率和所述負(fù)載所要實(shí)現(xiàn)的功率比值來計(jì)算預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)，將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期以便將所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)分配到各個小通斷周期中，以及依據(jù)預(yù)設(shè)算法來控制所述快速切換開關(guān)在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷以控制所述交流電源對所述負(fù)載的供電。
[0012]通過上述技術(shù)方案，由于根據(jù)本發(fā)明的烹飪設(shè)備及其控制方法將預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期，并依據(jù)預(yù)設(shè)算法來控制快速切換開關(guān)在每個小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷，這樣在一個預(yù)設(shè)周期中，快速切換開關(guān)就會有多次通斷動作，因此其能夠使烹飪參數(shù)精確地穩(wěn)定在期望的水平上且不會出現(xiàn)明顯的波動。
[0013]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0014]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用斬波控制方法的示意時序圖；
[0016]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用過零控制方法的示意時序圖；
[0017]圖3是中國專利申請CN201310331398.2中給出的過零控制方法的流程圖；
[0018]圖4是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的烹飪設(shè)備的控制方法的流程圖；
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明的控制方法的控制邏輯的示意圖；
[0020]圖6是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的控制方法的控制邏輯的示意圖；
[0021]圖7是根據(jù)現(xiàn)有控制方法和根據(jù)本發(fā)明的控制方法對烹飪參數(shù)的控制效果的對比不意圖；以及
[0022]圖8是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的烹飪設(shè)備的示意框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明提供一種烹飪設(shè)備的控制方法，如圖4所示，該控制方法可以包括以下所述的步驟SI至步驟S3。
[0025]步驟S1、依據(jù)為所述烹飪設(shè)備供電的交流電源的頻率和所述烹飪設(shè)備的負(fù)載所要實(shí)現(xiàn)的功率比值，計(jì)算預(yù)設(shè)周期內(nèi)快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)。
[0026]其中，所述烹飪設(shè)備的負(fù)載是指烹飪設(shè)備中的功率消耗器件，例如加熱模塊、風(fēng)扇電機(jī)等。
[0027]其中，波數(shù)是指一定時間內(nèi)交流電源的半波或周波的個數(shù)。
[0028]其中，所述烹飪設(shè)備的負(fù)載所要實(shí)現(xiàn)的功率比值是指所述烹飪設(shè)備的負(fù)載所要實(shí)現(xiàn)的功率與其額定功率的百分比。
[0029]以下舉例說明如何計(jì)算預(yù)設(shè)周期內(nèi)快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)。例如，假設(shè)交流電源的頻率是fHz，烹飪設(shè)備的負(fù)載所要實(shí)現(xiàn)的功率比值是a%，預(yù)設(shè)周期是t秒，快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)為總周波數(shù)，則在這t秒的預(yù)設(shè)周期內(nèi)，快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)等于atf/100。
[0030]本文中所稱的快速切換開關(guān)是指通過電子溝道而非機(jī)械接觸來實(shí)現(xiàn)通斷連接的開關(guān)器件，諸如可控硅、固態(tài)繼電器等。
[0031]步驟S2、將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期，以便將所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)分配到各個小通斷周期中。
[0032]在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式中，可以依據(jù)以下公式將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期:
[0033]小通斷周期包括的波數(shù)=所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)))。
[0034]其中，所述小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)依據(jù)用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)(例如溫度、風(fēng)量等)來計(jì)算。小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)的數(shù)值會隨用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)的不同而不同，也即其并非是固定的。這同時也說明了，在預(yù)定周期固定的情況下，用戶在每次烹飪時設(shè)定的烹飪參數(shù)不同，則在每次烹飪時的小通斷周期包括的波數(shù)也會不同，也即小通斷周期的時長是可變的。
[0035]步驟S3、依據(jù)預(yù)設(shè)算法來控制所述快速切換開關(guān)在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷，以控制所述交流電源對所述負(fù)載的供電。
[0036]在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式中，在步驟S3中，可以采用以下方式來控制快速切換開關(guān)在每個小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷。即，在每個小通斷周期中:
[0037]若“自增計(jì)數(shù)值mod(所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù))))>小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)”，則根據(jù)本發(fā)明的控制方法控制所述快速切換開關(guān)導(dǎo)通；否則，控制所述快速切換開關(guān)關(guān)斷。其中，“mod”是取余數(shù)運(yùn)算，是除法運(yùn)算。
[0038]其中，所述自增計(jì)數(shù)值是從I開始遞增的正整數(shù)，而且當(dāng)所述自增計(jì)數(shù)值遞增至大于所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)值時，所述自增計(jì)數(shù)值被復(fù)位成I。
[0039]而且，當(dāng)所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)為總周波數(shù)(也即完整交流電源信號波的總數(shù)目)時，每當(dāng)所述烹飪設(shè)備的過零點(diǎn)檢測模塊檢測到所述交流電源的上行過零點(diǎn)或檢測到下行過零點(diǎn)時，所述自增計(jì)數(shù)值遞增I。也即，過零點(diǎn)檢測模塊所檢測的過零點(diǎn)要么是上行過零點(diǎn)，要么是下行過零點(diǎn)。
[0040]而當(dāng)所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)為總半波數(shù)時，每當(dāng)所述烹飪設(shè)備的過零點(diǎn)檢測模塊檢測到所述電源信號的上行過零點(diǎn)和下行過零點(diǎn)中的任一者時，所述自增計(jì)數(shù)值就遞增I O
[0041]對于采用可控硅作為快速切換開關(guān)的控制電路來說，過零檢測模塊是為了符合國家EMC標(biāo)準(zhǔn)而必須要設(shè)置的。過零檢測模塊的目的是為了在檢測到電源信號的過零點(diǎn)后才啟動可控硅工作，以避免可控硅在電壓高相位時導(dǎo)通而導(dǎo)致難以預(yù)期的損壞。
[0042]以下對步驟S3舉例說明。
[0043]假設(shè)交流電源信號的頻率是50Hz，上述的預(yù)設(shè)周期是I秒，過零檢測模塊僅檢測例如交流電源信號的上行過零點(diǎn)，也即，在該舉例中，交流電源信號的波指的是周波。則在I秒的預(yù)設(shè)周期內(nèi)，有50個交流電源信號波。
[0044]假設(shè)烹飪設(shè)備的負(fù)載(例如，加熱模塊)要實(shí)現(xiàn)的功率是額定功率的80%，則快速切換開關(guān)在I秒的預(yù)設(shè)周期內(nèi)需要導(dǎo)通的總周波數(shù)=80%*50 = 40個。
[0045]假設(shè)依據(jù)用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)(例如溫度、風(fēng)量等)計(jì)算的小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)為2個，則小通斷周期包括的波數(shù)=所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)))=50/( (50-40)/2) = 10個。
[0046]然后，計(jì)算“自增計(jì)數(shù)值mod小通斷周期包括的波數(shù)”，可知，在I秒的預(yù)設(shè)周期內(nèi)，在交流電源信號的第1、10、11、20、21、30、31、40、41和50個上行過零點(diǎn)處，快速切換開關(guān)被關(guān)斷，在其他的上行過零點(diǎn)處，快速切換開關(guān)被導(dǎo)通。
[0047]所以，在50個電源信號波中，在40個波的時間內(nèi)快速切換開關(guān)是導(dǎo)通的，在10個波的時間內(nèi)快速切換開關(guān)是關(guān)斷的，從而使得烹飪設(shè)備的負(fù)載實(shí)現(xiàn)的功率是額定功率的80%。但是，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，快速切換開關(guān)并不是在連續(xù)的40個波內(nèi)導(dǎo)通，而是在50個電源信號波中快速地通斷了 10次。
[0048]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的烹飪設(shè)備控制方法的控制邏輯可以如圖5所示，而根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的烹飪設(shè)備控制方法的控制邏輯可以如圖6所示?？梢?，在同樣時長的預(yù)設(shè)周期內(nèi)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的控制方法的控制邏輯是在該預(yù)設(shè)周期內(nèi)使快速切換開關(guān)僅通斷一次，而根據(jù)本發(fā)明的控制方法的控制邏輯則是在該預(yù)設(shè)周期內(nèi)使快速切換開關(guān)快速地通斷多次，因此本發(fā)明能夠使烹飪設(shè)備的烹飪參數(shù)精確地穩(wěn)定在期望的水平上，且不會出現(xiàn)明顯的波動。例如，根據(jù)本發(fā)明的控制方法能夠使得烹飪設(shè)備的運(yùn)行溫度以及空氣流動更穩(wěn)定且不會出現(xiàn)采用現(xiàn)有控制方法時的大溫漂，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更佳的烹飪效果，這也能夠從圖7所示的現(xiàn)有控制方法和根據(jù)本發(fā)明的控制方法對烹飪參數(shù)的控制效果對比圖中看出。
[0049]在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式中，該控制方法還可以包括:由所述烹飪設(shè)備的溫度檢測模塊檢測所述烹飪設(shè)備的烹飪腔體的溫度；以及在控制所述快速切換開關(guān)在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷時，還基于所述溫度檢測模塊檢測到的溫度。由于采用簡單單片機(jī)的控制電路大都直接采用整形數(shù)據(jù)計(jì)算，因此在實(shí)現(xiàn)諸如46%額定功率這樣的要求時，采用溫度傳感器的反饋信息來進(jìn)行實(shí)時調(diào)整是有利的，例如根據(jù)本發(fā)明的控制方法可以使烹飪設(shè)備以30 %的額定功率運(yùn)行I個所述預(yù)設(shè)周期、然后以50 %的額定功率運(yùn)行4個所述預(yù)設(shè)周期，等等。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度的更精細(xì)化的控制。
[0050]在根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方式中，在每個小通斷周期中，所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的波數(shù)優(yōu)選是固定的。以下舉例說明。例如，假設(shè)烹飪設(shè)備的發(fā)熱管的額定功率是1200W、風(fēng)扇電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速是1800轉(zhuǎn)/分鐘，用戶設(shè)定的烹飪溫度是200°C、風(fēng)量是最大風(fēng)量(即常通，無控制)。則對于一個密封保溫良好的24L烹飪腔體來說，只需要720W功率的熱量就可以維持200的溫度，也就是說，發(fā)熱管運(yùn)行時的通斷比為6/4就能滿足此要求。因此，在所述預(yù)設(shè)周期為I秒、交流電源的頻率是50Hz的情況下，I秒預(yù)設(shè)周期內(nèi)的上行和下行過零點(diǎn)總共有100個，也即總共有100個半波數(shù)。這樣，根據(jù)用戶的上述烹飪要求，在這100個半波中，有60個半波是需要快速切換開關(guān)導(dǎo)通的，有40個半波是不需要快速切換開關(guān)導(dǎo)通的。此時，可以將小通斷周期中快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的半波數(shù)固定為例如6個、不需要導(dǎo)通的半波數(shù)設(shè)置成4個，也即小通斷周期中包括的半波數(shù)為10個。同理，如果用戶設(shè)定的溫度是100度，則快速切換開關(guān)的通斷比應(yīng)該為3/7才能滿足要求，此時小通斷周期中快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的半波數(shù)可以仍被固定為例如6個，但是不需要導(dǎo)通的半波數(shù)則應(yīng)該是14個，因此小通斷周期中包括的半波數(shù)在這種情況下就變成了20個?？梢钥闯觯谝陨系呐e例中，在每個小通斷周期中，快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的波數(shù)始終被固定為6個，但是，小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)則依據(jù)用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)而變化(也即，在200度烹飪溫度的情況下是4個，在100度烹飪溫度的情況下是14個)，這也使得每個小通斷周期包括的總波數(shù)也隨著用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)的變化而變化(也即，在200度烹飪溫度的情況下是10個，在100度烹飪溫度的情況下是20個)。
[0051]更優(yōu)選地，在每個小通斷周期中，所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的波數(shù)是固定的，且該波數(shù)大于等于優(yōu)選等于為使所述負(fù)載啟動而需要所述快速切換開關(guān)導(dǎo)通的波數(shù)。對于易于啟動的負(fù)載而言，所述快速切換開關(guān)在每個小通斷周期中需要導(dǎo)通的波數(shù)最少可以被設(shè)置成固定值3個甚至I個。
[0052]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，每個小通斷周期中，所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的波數(shù)也可以是根據(jù)烹飪狀態(tài)而變化的。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的烹飪設(shè)備控制方法不僅適用于負(fù)載會產(chǎn)生連續(xù)量的烹飪設(shè)備，還適用于電磁爐等具有大電感或相關(guān)輸出參數(shù)會出現(xiàn)跳變的烹飪設(shè)備。
[0054]本發(fā)明還提供一種烹飪設(shè)備，如圖8所示，該烹飪設(shè)備包括交流電源801、負(fù)載803、快速切換開關(guān)802和控制單元804，其中:所述交流電源801用于為所述烹飪設(shè)備供電；所述快速切換開關(guān)802，用于在所述控制單元804的控制下實(shí)現(xiàn)所述交流電源801與所述負(fù)載803的連接與斷開；以及所述控制單元804，用于依據(jù)所述交流電源801的頻率和所述負(fù)載803所要實(shí)現(xiàn)的功率比值來計(jì)算預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的總波數(shù)，將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期以便將所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的總波數(shù)分配到各個小通斷周期中，以及依據(jù)預(yù)設(shè)算法來控制所述快速切換開關(guān)802在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷以控制所述交流電源801對所述負(fù)載803的供電。
[0055]其中，所述負(fù)載803是指烹飪設(shè)備中的功率消耗器件，例如加熱模塊、風(fēng)扇電機(jī)等。
[0056]其中，波數(shù)是指一定時間內(nèi)交流電源801的半波或周波的個數(shù)。
[0057]其中，所述負(fù)載803所要實(shí)現(xiàn)的功率比值是指負(fù)載803所要實(shí)現(xiàn)的功率與其額定功率的百分比。
[0058]以下舉例說明控制單元804如何計(jì)算預(yù)設(shè)周期內(nèi)快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的總波數(shù)。例如，假設(shè)交流電源801的頻率是f Hz，負(fù)載803所要實(shí)現(xiàn)的功率比值是&%，預(yù)設(shè)周期是t秒，快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的總波數(shù)為總周波數(shù)，則在這t秒的預(yù)設(shè)周期內(nèi)，快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的總波數(shù)等于atf/100。
[0059]本文中所稱的快速切換開關(guān)是指通過電子溝道而非機(jī)械接觸來實(shí)現(xiàn)通斷連接的開關(guān)器件，諸如可控硅、固態(tài)繼電器等。
[0060]在根據(jù)本發(fā)明的烹飪設(shè)備的一個優(yōu)選實(shí)施方式中，所述控制單元804可以依據(jù)以下公式將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期:
[0061]小通斷周期包括的波數(shù)=所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)))；
[0062]其中，所述小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)依據(jù)用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)來計(jì)算。小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)的數(shù)值會隨用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)的不同而不同，也即其并非是固定的。這同時也說明了，在預(yù)定周期固定的情況下，用戶在每次烹飪時設(shè)定的烹飪參數(shù)不同，則在每次烹飪時的小通斷周期包括的波數(shù)也會不同，也即小通斷周期的時長是可變的。
[0063]在根據(jù)本發(fā)明的烹飪設(shè)備的一個優(yōu)選實(shí)施方式中，控制單元804可以采用以下方式來控制快速切換開關(guān)802在每個小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷。即，在每個小通斷周期中:
[0064]若“自增計(jì)數(shù)值mod(所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù))))>小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)”，則所述控制單元804控制所述快速切換開關(guān)802導(dǎo)通;否貝IJ，所述控制單元804控制所述快速切換開關(guān)802關(guān)斷。其中，“mod”是取余數(shù)運(yùn)算，是除法運(yùn)算。
[0065]其中，所述自增計(jì)數(shù)值是從I開始遞增的正整數(shù)，而且當(dāng)所述自增計(jì)數(shù)值遞增至大于所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)值時，所述控制單元804將所述自增計(jì)數(shù)值復(fù)位成I。
[0066]而且，當(dāng)所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)為總周波數(shù)(也即完整交流電源信號波的總數(shù)目)時，每當(dāng)所述烹飪設(shè)備的過零點(diǎn)檢測模塊(未示出)檢測到所述交流電源801的上行過零點(diǎn)或檢測到交流電源801的下行過零點(diǎn)時，所述控制單元804使所述自增計(jì)數(shù)值遞增I。也即，過零點(diǎn)檢測模塊所檢測的過零點(diǎn)要么是上行過零點(diǎn)，要么是下行過零點(diǎn)。
[0067]而且，當(dāng)所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)為總半波數(shù)時，每當(dāng)所述烹飪設(shè)備的過零點(diǎn)檢測模塊檢測到所述交流電源801的上行過零點(diǎn)和下行過零點(diǎn)中的任一者時，所述控制單元804使所述自增計(jì)數(shù)值遞增I。
[0068]對于采用可控硅作為快速切換開關(guān)的控制電路來說，過零檢測模塊是為了符合國家EMC標(biāo)準(zhǔn)而必須要設(shè)置的。過零檢測模塊的目的是為了在檢測到電源信號的過零點(diǎn)后才啟動可控硅工作，以避免可控硅在電壓高相位時導(dǎo)通而導(dǎo)致難以預(yù)期的損壞。
[0069]以下舉例說明控制單元804如何控制每個小通斷周期中快速切換開關(guān)802的通斷。
[0070]假設(shè)交流電源801的頻率是50Hz，上述的預(yù)設(shè)周期是I秒，過零檢測模塊僅檢測例如交流電源801的上行過零點(diǎn)，也即，在該舉例中，交流電源801的波指的是周波。則在I秒的預(yù)設(shè)周期內(nèi)，有50個交流電源信號波。
[0071]假設(shè)負(fù)載803(例如，加熱模塊)要實(shí)現(xiàn)的功率是額定功率的80%，則控制單元804計(jì)算出，快速切換開關(guān)802在I秒的預(yù)設(shè)周期內(nèi)需要導(dǎo)通的總周波數(shù)=80%*50 = 40個。
[0072]假設(shè)依據(jù)用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)(例如溫度、風(fēng)量等)計(jì)算的小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)為2個，則控制單元804計(jì)算出，小通斷周期包括的波數(shù)=所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)))=50/((50-40)/2) = 10個。
[0073]然后，控制單元804計(jì)算“自增計(jì)數(shù)值mod小通斷周期包括的波數(shù)”，可知，在I秒的預(yù)設(shè)周期內(nèi)，在交流電源801的第1、10、11、20、21、30、31、40、41和50個上行過零點(diǎn)處，控制單元804使快速切換開關(guān)802關(guān)斷，在其他的上行過零點(diǎn)處，控制單元804使快速切換開關(guān)802導(dǎo)通。
[0074]所以，在50個電源信號波中，在40個波的時間內(nèi)快速切換開關(guān)802是導(dǎo)通的，在10個波的時間內(nèi)快速切換開關(guān)802是關(guān)斷的，從而使得負(fù)載803實(shí)現(xiàn)的功率是額定功率的80%。但是，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，快速切換開關(guān)802并不是在連續(xù)的40個波內(nèi)導(dǎo)通，而是在50個電源信號波中快速地通斷了 1次。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的烹飪設(shè)備中的控制單元804對快速切換開關(guān)802的控制邏輯請參見圖5所示。
[0076]在根據(jù)本發(fā)明的烹飪設(shè)備的一個優(yōu)選實(shí)施方式中，該烹飪設(shè)備還可以包括檢測所述烹飪設(shè)備的烹飪腔體的溫度的溫度檢測模塊(未示出)；以及所述控制單元804在控制所述快速切換開關(guān)802在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷時，還基于所述溫度檢測模塊檢測到的溫度。由于采用簡單單片機(jī)的控制電路大都直接采用整形數(shù)據(jù)計(jì)算，因此在實(shí)現(xiàn)諸如46%額定功率這樣的要求時，采用溫度傳感器的反饋信息來進(jìn)行實(shí)時調(diào)整是有利的，例如根據(jù)本發(fā)明的烹飪設(shè)備中的控制單元804可以使烹飪設(shè)備以30%的額定功率運(yùn)行I個所述預(yù)設(shè)周期、然后以50%的額定功率運(yùn)行4個所述預(yù)設(shè)周期，等等。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度的更精細(xì)化的控制。
[0077]在根據(jù)本發(fā)明的烹飪設(shè)備的一個優(yōu)選實(shí)施方式中，在每個小通斷周期中，所述控制單元804將所述快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的波數(shù)設(shè)置成固定值。以下舉例說明。例如，假設(shè)烹飪設(shè)備的發(fā)熱管的額定功率是1200W、風(fēng)扇電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速是1800轉(zhuǎn)/分鐘，用戶設(shè)定的烹飪溫度是200°C、風(fēng)量是最大風(fēng)量(即常通，無控制)。則對于一個密封保溫良好的24L烹飪腔體來說，只需要720W功率的熱量就可以維持200的溫度，也就是說，發(fā)熱管運(yùn)行時的通斷比為6/4就能滿足此要求。因此，在所述預(yù)設(shè)周期為I秒、交流電源801的頻率是50Hz的情況下，I秒預(yù)設(shè)周期內(nèi)的上行和下行過零點(diǎn)總共有100個，也即總共有100個半波數(shù)。這樣，根據(jù)用戶的上述烹飪要求，在這100個半波中，有60個半波是需要快速切換開關(guān)導(dǎo)通的，有40個半波是不需要快速切換開關(guān)導(dǎo)通的。此時，控制單元804可以將小通斷周期中快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的半波數(shù)固定為例如6個、不需要導(dǎo)通的半波數(shù)設(shè)置成4個，也即小通斷周期中包括的半波數(shù)為10個。同理，如果用戶設(shè)定的溫度是100度，則快速切換開關(guān)802的通斷比應(yīng)該為3/7才能滿足要求，此時控制單元804可以仍然將小通斷周期中快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的半波數(shù)被固定為例如6個，但是不需要導(dǎo)通的半波數(shù)則應(yīng)該是14個，因此小通斷周期中包括的半波數(shù)在這種情況下就變成了20個?？梢钥闯?，在以上的舉例中，在每個小通斷周期中，快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的波數(shù)始終被固定為6個，但是，小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)則依據(jù)用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)而變化(也即，在200度烹飪溫度的情況下是4個，在100度烹飪溫度的情況下是14個)，這也使得每個小通斷周期包括的總波數(shù)也隨著用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)的變化而變化(也即，在200度烹飪溫度的情況下是10個，在100度烹飪溫度的情況下是20個)。
[0078]更優(yōu)選地，在每個小通斷周期中，所述快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的波數(shù)是固定的，且該波數(shù)大于等于優(yōu)選等于為使所述負(fù)載803啟動而需要所述快速切換開關(guān)802導(dǎo)通的波數(shù)。對于易于啟動的負(fù)載803而言，所述快速切換開關(guān)802在每個小通斷周期中需要導(dǎo)通的波數(shù)最少可以被設(shè)置成固定值3個甚至I個。
[0079]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，每個小通斷周期中，所述快速切換開關(guān)802需要導(dǎo)通的波數(shù)也可以是根據(jù)烹飪狀態(tài)而變化的。
[0080]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0081]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0082]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種烹飪設(shè)備的控制方法，該控制方法包括: 依據(jù)為所述烹飪設(shè)備供電的交流電源的頻率和所述烹飪設(shè)備的負(fù)載所要實(shí)現(xiàn)的功率比值，計(jì)算預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述烹飪設(shè)備的快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)； 將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期，以便將所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)分配到各個小通斷周期中；以及 依據(jù)預(yù)設(shè)算法來控制所述快速切換開關(guān)在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷，以控制所述交流電源對所述負(fù)載的供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中，依據(jù)以下公式將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期: 小通斷周期包括的波數(shù)=所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)))； 其中，所述小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)依據(jù)用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)來計(jì)算。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其中，在每個小通斷周期中: 若“自增計(jì)數(shù)值mod(所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù))))2小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)”，則控制所述快速切換開關(guān)導(dǎo)通； 否則，控制所述快速切換開關(guān)關(guān)斷； 其中所述自增計(jì)數(shù)值是從I開始遞增的正整數(shù)，而且當(dāng)所述自增計(jì)數(shù)值遞增至大于所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)值時，所述自增計(jì)數(shù)值被復(fù)位成I; 其中，當(dāng)所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)為總周波數(shù)時，每當(dāng)所述烹飪設(shè)備的過零點(diǎn)檢測模塊檢測到所述交流電源的上行過零點(diǎn)或檢測到所述交流電源的下行過零點(diǎn)時，所述自增計(jì)數(shù)值遞增I;以及 其中，當(dāng)所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)為總半波數(shù)時，每當(dāng)所述烹飪設(shè)備的過零點(diǎn)檢測模塊檢測到所述交流電源的上行過零點(diǎn)和下行過零點(diǎn)中的任一者時，所述自增計(jì)數(shù)值遞增14.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的控制方法，該控制方法還包括: 由所述烹飪設(shè)備的溫度檢測模塊檢測所述烹飪設(shè)備的烹飪腔體的溫度；以及 在控制所述快速切換開關(guān)在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷時，還基于所述溫度檢測模塊檢測到的溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的控制方法，其中，在每個小通斷周期中，所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的波數(shù)是固定的。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其中，在每個小通斷周期中，所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的波數(shù)大于等于為使所述負(fù)載啟動而需要所述快速切換開關(guān)導(dǎo)通的波數(shù)。7.一種烹飪設(shè)備，該烹飪設(shè)備包括交流電源、負(fù)載、快速切換開關(guān)和控制單元，其中: 所述交流電源，用于為所述烹飪設(shè)備供電； 所述快速切換開關(guān)，用于在所述控制單元的控制下實(shí)現(xiàn)所述交流電源與所述負(fù)載的連接與斷開；以及 所述控制單元，用于依據(jù)所述交流電源的頻率和所述負(fù)載所要實(shí)現(xiàn)的功率比值來計(jì)算預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)，將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期以便將所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù)分配到各個小通斷周期中，以及依據(jù)預(yù)設(shè)算法來控制所述快速切換開關(guān)在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷以控制所述交流電源對所述負(fù)載的供電。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的烹飪設(shè)備，其中，所述控制單元依據(jù)以下公式將所述預(yù)設(shè)周期劃分成多個小通斷周期: 小通斷周期包括的波數(shù)=所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)))； 其中，所述小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)依據(jù)用戶設(shè)定的烹飪參數(shù)來計(jì)算。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的烹飪設(shè)備，其中，在每個小通斷周期中: 若“自增計(jì)數(shù)值mod(所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)/((所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)-所述預(yù)設(shè)周期內(nèi)所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的總波數(shù))/小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù))))2小通斷周期包括的不導(dǎo)通波數(shù)”，則所述控制單元控制所述快速切換開關(guān)導(dǎo)通； 否則，所述控制單元控制所述快速切換開關(guān)關(guān)斷； 其中所述自增計(jì)數(shù)值是從I開始遞增的正整數(shù)，而且當(dāng)所述自增計(jì)數(shù)值遞增至大于所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)值時，所述控制單元將所述自增計(jì)數(shù)值復(fù)位成I; 其中，當(dāng)所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)為總周波數(shù)時，每當(dāng)所述烹飪設(shè)備的過零點(diǎn)檢測模塊檢測到所述交流電源的上行過零點(diǎn)或檢測到所述交流電源的下行過零點(diǎn)時，所述控制單元使所述自增計(jì)數(shù)值遞增I;以及 其中，當(dāng)所述預(yù)設(shè)周期包括的總波數(shù)為總半波數(shù)時，每當(dāng)所述烹飪設(shè)備的過零點(diǎn)檢測模塊檢測到所述交流電源的上行過零點(diǎn)和下行過零點(diǎn)中的任一者時，所述控制單元使所述自增計(jì)數(shù)值遞增I。10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一權(quán)利要求所述的烹飪設(shè)備，該烹飪設(shè)備還包括檢測所述烹飪設(shè)備的烹飪腔體的溫度的溫度檢測模塊;以及 所述控制單元在控制所述快速切換開關(guān)在每個所述小通斷周期中的導(dǎo)通和關(guān)斷時，還基于所述溫度檢測模塊檢測到的溫度。11.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一權(quán)利要求所述的烹飪設(shè)備，其中，在每個小通斷周期中，所述控制單元將所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的波數(shù)設(shè)置成固定值。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的烹飪設(shè)備，其中，在每個小通斷周期中，所述控制單元將所述快速切換開關(guān)需要導(dǎo)通的波數(shù)設(shè)置成大于等于為使所述負(fù)載啟動而需要所述快速切換開關(guān)導(dǎo)通的波數(shù)。
【文檔編號】G05D23/19GK105867450SQ201610229830
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】區(qū)毅成, 欒春, 孫寧, 彭濤, 劉連程, 唐春玉, 劉敏
【申請人】廣東美的廚房電器制造有限公司, 美的集團(tuán)股份有限公司