專利名稱:一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本方案提出一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱控制系統(tǒng)，可以針對(duì)不同材質(zhì)鍋具進(jìn)行加熱，電磁加熱控制系統(tǒng)包括控制器、濾波模塊、整流模塊、功率元件及與功率元件連接的驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括諧振單元、變頻單元及切換單元，所述切換單元切換變頻單元與諧振單元組合關(guān)系以改變諧振模塊的諧振頻率適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具進(jìn)行加熱。本方案設(shè)置變頻單元及切換單元可以針對(duì)不同材質(zhì)鍋具實(shí)現(xiàn)諧振模塊諧振頻率的選擇進(jìn)而滿足不同材質(zhì)鍋具諧振頻率范圍實(shí)現(xiàn)加熱。
【專利說明】一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱控制系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電磁加熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱 控制系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著電磁感應(yīng)加熱技術(shù)的迅速發(fā)展，基于電磁感應(yīng)加熱原理的廚房電器比如基于 電磁加熱技術(shù)電磁灶、基于IH加熱技術(shù)電飯煲等越來越多，現(xiàn)有的電磁加熱控制系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì)上諧振參數(shù)與鍋具匹配是實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋具進(jìn)行的加熱的關(guān)鍵技術(shù)，不同材質(zhì)的鍋具(如鐵 鍋與鋁鍋)在進(jìn)行電磁加熱過程中對(duì)電磁加熱控制系統(tǒng)中諧振參數(shù)要求是不一樣的，因此 要實(shí)現(xiàn)對(duì)不同鍋具的加熱電磁加熱控制系統(tǒng)需對(duì)應(yīng)不同的諧振參數(shù)(范圍）。如此，在硬件 電路諧振參數(shù)無法調(diào)整的情況下，就無法適應(yīng)不同的材質(zhì)諧振參數(shù)(范圍）要求，所以導(dǎo)致 了現(xiàn)有的電磁加熱控制系統(tǒng)中沒有辦法兼容全金屬或多金屬材質(zhì)進(jìn)行加熱，導(dǎo)致同一電磁 加熱裝置(如電磁爐)在鍋具材質(zhì)更換情況下，很難正常的工作甚至無法正常工作。
[0003] 目前現(xiàn)有技術(shù)中，電磁加熱控制系統(tǒng)中其電路諧振頻率范圍一般在50KHz以內(nèi)，該 諧振范圍只能實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵質(zhì)或不銹鋼材質(zhì)鍋具或具有該材質(zhì)的復(fù)底鍋具進(jìn)行加熱，比如，電 磁爐在使用鋁或者銅等非鐵材質(zhì)鍋具時(shí)無法對(duì)其進(jìn)行加熱。而隨著鍋具技術(shù)的發(fā)展，非鐵 質(zhì)鍋具技術(shù)的迅速發(fā)展，使得市場(chǎng)上有大量非鐵質(zhì)鍋具，而非鐵質(zhì)鍋具（比如鋁鍋)在電磁 加熱過程中對(duì)諧振電路中的參數(shù)要求與鐵質(zhì)鍋是不一樣的，所以在目前的電磁諧振范圍情 況下不能對(duì)鋁鍋進(jìn)行加熱實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的烹飪的功能，所以導(dǎo)致了原有的設(shè)計(jì)控制方案沒有辦 法兼容不同材質(zhì)金屬鍋具加熱。
[0004] 為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中提出一種采用在非鐵質(zhì)或不銹鋼鍋具底部加入復(fù)底 片(復(fù)底片為鐵質(zhì)或不銹鋼材質(zhì))實(shí)現(xiàn)對(duì)非鐵質(zhì)或不銹鋼鍋具的電磁加熱，但是該技術(shù)需要 在鍋具成型后加入復(fù)底片，復(fù)底片的加工及附加不僅使該鍋具生產(chǎn)流程繁瑣，同時(shí)增加了 整鍋成本。而且此設(shè)計(jì)也并非真正意義上的實(shí)現(xiàn)不同材質(zhì)鍋具加熱。因此，對(duì)電磁加熱控制 系統(tǒng)本身研究改進(jìn)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材質(zhì)金屬鍋具加熱具有重要意義。 【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0005] 本實(shí)用新型方案提出適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱控制系統(tǒng)，旨在改善上述 問題，該方案具有效果好、可實(shí)施性強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0006] 為達(dá)到以上技術(shù)效果，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱控制系統(tǒng)，包括控制器、濾波模塊、整流模 塊、功率元件及與功率元件連接的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊包括諧振單元、變 頻單元及切換單元，所述切換單元切換變頻單元與諧振單元組合關(guān)系以改變電磁加熱控制 系統(tǒng)的諧振頻率適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具進(jìn)行加熱。
[0008] 進(jìn)一步的方案，所述變頻單元的一種方案為所述變頻單元包括諧振電容或諧振電 容組合電路。
[0009] 所述變頻單元的另一種方案為所述變頻單元包括諧振電感或諧振電感組合電路。
[0010] 所述變頻單元的另一種方案為所述變頻單元包括諧振電容與諧振電感的組合電 路。
[0011] 進(jìn)一步的方案，所述切換單元包括與變頻單元串聯(lián)或并聯(lián)連接的可控電子開關(guān)器 件，切換可控電子開關(guān)器件通斷狀態(tài)以改變變頻單元與諧振單元組合關(guān)系，進(jìn)而改變電磁 加熱控制系統(tǒng)的諧振頻率。
[0012] 進(jìn)一步的方案，所述可控電子開關(guān)器件為繼電器或交流接觸器或半導(dǎo)體開關(guān)。
[0013] 進(jìn)一步的方案，所述電磁加熱控制系統(tǒng)還包括適應(yīng)電磁加熱控制系統(tǒng)諧振頻率變 化的升壓PFC模塊，所述升壓PFC模塊輸入端連接整流模塊輸出端，升壓PFC模塊輸出端連接 驅(qū)動(dòng)模塊輸入端，以將整流模塊輸出的電壓穩(wěn)定后輸入到驅(qū)動(dòng)模塊。
[0014] 進(jìn)一步的方案，所述升壓PFC模塊輸出的電壓為310V~450V。
[0015] 進(jìn)一步的方案，所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括與功率元件連接的全橋驅(qū)動(dòng)電路或所述驅(qū)動(dòng) 模塊還包括與功率元件連接的半橋驅(qū)動(dòng)電路。功率元件可以為IGBT或智能功率模塊等。
[0016] 進(jìn)一步的方案，所述電磁加熱控制系統(tǒng)還包括鍋具類型檢測(cè)模塊，所述鍋具類型 檢測(cè)模塊檢測(cè)鍋具的材質(zhì)類型并將對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳輸控制器，控制器獲取信號(hào)后控制所述切 換單元的通斷狀態(tài)，以啟動(dòng)相應(yīng)的諧振頻率對(duì)鍋具進(jìn)行加熱。
[0017] 本實(shí)用新型方案的有益效果：
[0018] 1、一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱控制系統(tǒng)，包括控制器、濾波模塊、整流 模塊、功率元件及與功率元件連接的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊包括諧振單元、 變頻單元及切換單元，所述切換單元切換變頻單元與諧振單元組合關(guān)系以改變諧振模塊的 諧振頻率適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具進(jìn)行加熱。本方案設(shè)置變頻單元及切換單元可以針對(duì)不同材質(zhì) 鍋具實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)諧振頻率的選擇進(jìn)而滿足不同材質(zhì)鍋具諧振頻率范圍實(shí)現(xiàn)加熱。
[0019 ] 2、所述變頻單元包括諧振電容或諧振電容組合電路;所述變頻單元包括諧振電感 或諧振電感組合電路;所述變頻單元包括諧振電容與諧振電感的組合電路。三種不同的方 案，可以單獨(dú)切換諧振電容方案，也可以單獨(dú)切換諧振電感方案，當(dāng)然也可以為電容電感組 合方案。由諧振頻率計(jì)算公式可以得出諧振頻率決定因素主要由電感有效電感量L和電容C 決定，故而改變?nèi)我馄渲幸粋€(gè)或兩個(gè)都改變的情況下均可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路諧振頻率的改 變。
[0020] 3、所述切換單元包括與變頻單元串聯(lián)或并聯(lián)連接的可控電子開關(guān)器件，切換可控 電子開關(guān)器件通斷狀態(tài)以改變變頻單元與諧振單元(LC諧振單元)組合關(guān)系，進(jìn)而改變系統(tǒng) 的諧振頻率。所述可控電子開關(guān)器件為繼電器或交流接觸器或半導(dǎo)體開關(guān)。繼電器為可控 電子元器件可以通過控制器對(duì)其實(shí)現(xiàn)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變頻單元與諧振單元組合關(guān)系的改 變，改變整個(gè)系統(tǒng)諧振頻率。變頻單元及切換單元的有效組合切換，可以有效的解決了不同 鍋具所需求的諧振頻率的問題。使全金屬感應(yīng)加熱系統(tǒng)才有可能得到實(shí)現(xiàn)。
[0021] 4、所述電磁加熱控制系統(tǒng)還包括升壓PFC模塊，所述升壓PFC模塊輸入端連接整流 模塊輸出端，升壓PFC模塊輸出端連接驅(qū)動(dòng)模塊輸入端。PFC電路的應(yīng)用，使輸出給諧振系統(tǒng) 的電壓非常穩(wěn)定，不受用戶用電電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響;PFC電路在諧振系統(tǒng)中的應(yīng)用，使整 個(gè)系統(tǒng)的能效得到有效的提高；同時(shí)，使用PFC電路具有功率因數(shù)校正技術(shù)，就是使電網(wǎng)輸 入電流波形完全跟蹤電網(wǎng)輸入電壓波形，使得輸入電流波形為正弦波且和電壓波形同相 位。在理想情況下，可將整流器的負(fù)載等效為一個(gè)純電阻，此時(shí)的PF值為1;通過PFC升壓技 術(shù)為驅(qū)動(dòng)模塊提供310Vdc~450Vdc的穩(wěn)定電源，在相同功率輸出條件下，可以有效的降低 系統(tǒng)的電流值，這樣系統(tǒng)更加安全可靠。
[0022] 5、所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括與功率元件連接的全橋驅(qū)動(dòng)電路或所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括 與功率元件連接的半橋驅(qū)動(dòng)電路。功率元件可以為IGBT或智能功率模塊等。橋式驅(qū)動(dòng)電路， (包括半橋和全橋電路)能有效解決普通單管感應(yīng)加熱中的大功率加熱溫升問題以及小功 率連續(xù)加熱的問題。
[0023] 6、所述電磁加熱控制系統(tǒng)還包括鍋具類型檢測(cè)模塊，所述鍋具類型檢測(cè)模塊檢測(cè) 鍋具的材質(zhì)類型并將對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳輸控制器，控制器獲取信號(hào)后控制所述切換單元的通斷 狀態(tài)，以啟動(dòng)相應(yīng)的諧振頻率對(duì)鍋具進(jìn)行加熱。實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋具類型的檢測(cè)后啟動(dòng)相應(yīng)的諧振 模塊匹配相應(yīng)的諧振頻率，從鍋具類型檢測(cè)到后續(xù)匹配對(duì)應(yīng)的加熱諧振模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)匹 配的諧振參數(shù)，實(shí)現(xiàn)選金屬加熱的完善系統(tǒng)控制。 【【附圖說明】
】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本方案做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)電磁感應(yīng)加熱的半橋控制系統(tǒng)；
[0026] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)電磁感應(yīng)加熱的全橋控制系統(tǒng)；
[0027] 圖3為本實(shí)用新型一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱半橋控制系統(tǒng)；
[0028] 圖4為本實(shí)用新型一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱半橋控制系統(tǒng)；
[0029] 圖5為本實(shí)用新型具體實(shí)施例一諧振單元與切換單元電路示意圖；
[0030] 圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施例二諧振單元與切換單元電路示意圖；
[0031 ]圖7為本實(shí)用新型具體實(shí)施例三諧振單元與切換單元電路示意圖；
[0032] 圖8為本實(shí)用新型具體實(shí)施例四諧振單元與切換單元電路示意圖；
[0033] 圖9為本實(shí)用新型具體實(shí)施例五驅(qū)動(dòng)模塊與功率元件連接關(guān)系示意圖；
[0034] 圖10為本實(shí)用新型方案利用鋁鍋加熱測(cè)試曲線波形圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0035] 為使本實(shí)用新型技術(shù)方案實(shí)施例目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖 對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地解釋和說明，但下述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的 優(yōu)選實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；趯?shí)施方式中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng) 造性勞動(dòng)的前提下所獲得其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0036] 參照下面的描述和附圖，將清楚本實(shí)用新型的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些 描述和附圖中，具體公開了本實(shí)用新型的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式來表示實(shí)施本實(shí)用 新型的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的實(shí)施例的范圍不受此限制。 相反，本實(shí)用新型的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、 修改和等同物。
[0037] 為使本方案的實(shí)施例目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚下面結(jié)合附圖1及附圖2對(duì)背 景技術(shù)提到的現(xiàn)有技術(shù)方案做進(jìn)一步闡述交代。
[0038] 如圖1為現(xiàn)有技術(shù)電磁感應(yīng)加熱的半橋控制系統(tǒng)及圖2為現(xiàn)有技術(shù)電磁感應(yīng)加熱 的全橋控制系統(tǒng)圖中包括交流電源1、濾波模塊2及整流模塊3、功率元件4及驅(qū)動(dòng)功率元件 工作的驅(qū)動(dòng)模塊5構(gòu)成電路系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)中無論半橋控制系統(tǒng)還是全橋控制系統(tǒng)其驅(qū)動(dòng) 模塊5中的諧振電路均為由電磁線盤L1與諧振電容(C1和C2或C3)組成為硬件上無法更改的 LC諧振電路，由此導(dǎo)致了現(xiàn)有技術(shù)中電磁加熱控制系統(tǒng)的諧振頻率為定值或(相對(duì)范圍內(nèi) 的定范圍值)現(xiàn)有技術(shù)通常諧振頻率范圍為50KHz以下，此頻率范圍為鐵質(zhì)或不銹鋼鍋具諧 振匹配范圍，所以該現(xiàn)有技術(shù)下只能對(duì)鐵質(zhì)或不銹鋼鍋具進(jìn)行加熱。
[0039 ]電磁加熱系統(tǒng)（如電磁爐）的諧振頻率主要由電感(有效電感量L)和電容(容值C) 決定，頻率為：
· (f為諧振頻率，L為有效電感量和C為電容）當(dāng)鍋具材質(zhì)變化時(shí)，有 效電感量L將發(fā)生變化，諧振頻率產(chǎn)生變化，不同鍋具對(duì)有效電感量差異見附表：
[0041]表1不同鍋具下有效靜態(tài)電感量
[0042]
[0043] 表2不同頻率下有效靜態(tài)電感量
[0044] 由以上表1及表2可見，當(dāng)采用鋁材質(zhì)鍋時(shí)其Q值和等效電阻值Ω與鐵材質(zhì)鍋具有 較大差別，其比值達(dá)到10以上，而當(dāng)頻率達(dá)到l〇〇k左右時(shí)，鋁鍋的等效電阻能達(dá)到0.480歐 姆。根據(jù)P=I 2R在實(shí)現(xiàn)同樣功率的情況下，鍋具的等效電阻越大，其整體的等效電流就越 小，越容易實(shí)現(xiàn)加熱。而在同樣耐壓的情況下，等效電阻越大，功率就越難做大，所以一般鐵 材質(zhì)鍋盡可能的使用較低頻段加熱，而鋁、銅等材質(zhì)鍋具則盡可能的使用較高頻率加熱。
[0045] 如圖3及圖4所示，結(jié)合上述分析本方案提出一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加 熱控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用于電磁爐、IH加熱電飯煲等廚房家電，所述的電磁加熱控制系統(tǒng)包括 交流電源1，電源通常為市電220V交流，當(dāng)然為適應(yīng)不同地區(qū)或國家標(biāo)準(zhǔn)電源電壓也可以為 其它值，所述的電磁加熱控制系統(tǒng)還包括控制器（圖中未標(biāo)出）、濾波模塊2、整流模塊3、功 率元件4及與功率元件4連接的驅(qū)動(dòng)模塊5,本實(shí)施例中功率元件4為IGBT，當(dāng)然也可以為智 能功率模塊等其它功率器件，濾波模塊2可具有EMC濾波功能等，整流模塊3可以為全橋整流 也可以為半橋整流，本實(shí)施例中附圖中所展示為全橋整流方式，驅(qū)動(dòng)模塊5包括諧振單元 51、變頻單元與切換單元組合52,顧名思義變頻單元與切換單元組合52包括變頻單元521與 切換單元522，本實(shí)施例中諧振單元為51為LC諧振單元，所述驅(qū)動(dòng)模塊5還包括與功率元件4 連接的驅(qū)動(dòng)電路53，本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電路53為全橋驅(qū)動(dòng)電路或半橋驅(qū)動(dòng)電路。功率元件4還 可以智能功率模塊等。功率元件4即本實(shí)施例中的IGBT可以為一個(gè)，此時(shí)為常規(guī)單管控制系 統(tǒng)，也可以為半橋控制系統(tǒng)（如圖3)，此時(shí)IGBT的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，當(dāng)然相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路53也為 兩個(gè)。當(dāng)然，也可以為全橋控制系統(tǒng)（如圖4 )，此時(shí)IGBT為四個(gè)，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路53也為四 個(gè)。所述驅(qū)動(dòng)模塊5包括諧振單元51，本實(shí)施例中諧振單元51為LC諧振單元包括電感L通常 情況下為電磁線圈，還包括諧振電容，通常情況下LC諧振單元的諧振電感與諧振電容串聯(lián)， 本方案中驅(qū)動(dòng)模塊還包括變頻單元及切換單元組合52,顧名思義變頻單元及切換單元組合 52包括變頻單元521及切換單元522的組合，所述切換單元522切換變頻單元521與LC諧振單 元組合關(guān)系以改變驅(qū)動(dòng)模塊5的諧振頻率適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具進(jìn)行加熱。比如，如圖5當(dāng)切換 單元S522閉合時(shí)，此時(shí)變頻單元521 (此時(shí)為單獨(dú)電容)未接入工作電路，此時(shí)的驅(qū)動(dòng)模塊包 括LC諧振單元，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵質(zhì)或不銹鋼鍋具的加熱，當(dāng)切換單元S522斷開時(shí)，此時(shí)變 頻單元521接入工作電路，此時(shí)的驅(qū)動(dòng)模塊包括LC諧振單元與變頻單元521，變頻單元521的 接入，增加了諧振模塊的諧振頻率，此時(shí)可以達(dá)到鋁鍋鍋具或其它材質(zhì)鍋具的諧振范圍，實(shí) 現(xiàn)對(duì)鋁鍋材質(zhì)的加熱或其他需要高頻諧振的材質(zhì)鍋具加熱，當(dāng)然也可以通過降低諧振頻率 實(shí)現(xiàn)需要低頻諧振的材質(zhì)鍋具加熱。由電磁加熱系統(tǒng)的諧振頻率公式頻率為：
可知，降低諧振模塊的諧振電容或諧振電感或兩者都降低，則升高系統(tǒng)的諧振頻率，反之增 加諧振電容或諧振電感或兩者都增加則升高系統(tǒng)的諧振頻率。通常情況下，由物理學(xué)基本 定律常識(shí)可知，并聯(lián)方式量值降低，串聯(lián)方式量值則增加。本實(shí)施例中所述變頻單元可以包 括一個(gè)諧振電容或多個(gè)諧振電容組合電路，多個(gè)諧振電容連接方式可以為串聯(lián)、并聯(lián)及串 并聯(lián)組合。
[0046] 所述電磁加熱控制系統(tǒng)還包括鍋具類型檢測(cè)模塊（圖中未標(biāo)出），所述鍋具類型檢 測(cè)模塊檢測(cè)鍋具的材質(zhì)類型并將對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳輸控制器，控制器獲取信號(hào)后通過控制所述 切換單元522的通斷狀態(tài)，進(jìn)而改變變頻單元521與LC諧振單元的組合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)與鍋具所 要求的諧振參數(shù)相匹配的諧振模塊，以啟動(dòng)相應(yīng)的諧振頻率對(duì)鍋具進(jìn)行加熱。
[0047] 所述切換單元522包括與變頻單元521串聯(lián)或并聯(lián)連接的可控電子開關(guān)器件，所述 可控電子開關(guān)器件為繼電器或交流接觸器或半導(dǎo)體開關(guān)。切換可控電子開關(guān)器件通斷狀態(tài) 以改變變頻單元522與LC諧振單元組合關(guān)系，進(jìn)而改變諧振模塊的諧振頻率。本實(shí)施例中可 控電子開關(guān)器件為繼電器，通過控制器對(duì)繼電器的控制可以實(shí)現(xiàn)繼電器的通斷控制，進(jìn)而 改變變頻單元521與LC諧振單元組合關(guān)系，進(jìn)而改變諧振模塊的諧振頻率。
[0048]為了增強(qiáng)系統(tǒng)的整體性能，本方案所述電磁加熱控制系統(tǒng)還包括升壓PFC模塊6， 所述升壓PFC模塊6輸入端連接整流模塊輸出端，升壓PFC模塊6輸出端連接諧振模塊輸入 端。比如，高頻頻率提升電壓，低頻頻率加熱相對(duì)降低電壓，使用PFC電路有以下效果或好 處：
[0049] 其一:傳統(tǒng)的從220V交流電網(wǎng)通過非控整流獲取直流電壓的方法使得輸入電流波 形發(fā)生嚴(yán)重畸變，含有大量的諧波成分。不僅輻射干擾嚴(yán)重，而且電路的功率因數(shù)通常僅能 達(dá)到0.5~0.7左右;加入升壓PFC模塊6可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的校正使電網(wǎng)輸入電流波形完全 跟蹤電網(wǎng)輸入電壓波形，使得輸入電流波形為正弦波且和電壓波形同相位。在理想情況下， 可將整流器的負(fù)載等效為一個(gè)純電阻，此時(shí)的PF值為1。
[0050] 其二:升壓PFC模塊6還可以具有提升諧振模塊電壓并使其穩(wěn)定的作用，可以通過 PFC升壓技術(shù)為諧振模塊提供310Vdc~450Vdc的穩(wěn)定電源，當(dāng)鍋具匹配關(guān)系發(fā)生變化后，系 統(tǒng)的諧振頻率發(fā)生變化，此時(shí)PFC模塊為驅(qū)動(dòng)模塊穩(wěn)定電壓輸入，可以有效的降低系統(tǒng)的電 流值，這樣系統(tǒng)更加安全可靠。
[0051 ]具體的控制系統(tǒng)的工作流程為，當(dāng)然此流程不分先后順序，當(dāng)系統(tǒng)上電后，電源經(jīng) 過變壓器對(duì)電源進(jìn)行變壓處理，可能還要經(jīng)過EMC濾波模塊，濾波可以為模塊或單獨(dú)的濾波 元器件，后經(jīng)過整流橋堆的整流對(duì)電源信號(hào)進(jìn)行整流處理后進(jìn)入升壓PFC模塊6，升壓PFC模 塊6-方面實(shí)現(xiàn)電路的功率因數(shù)的校正，同時(shí)使得輸入諧振模塊的電壓保持穩(wěn)定，同時(shí)具有 升壓穩(wěn)壓作用，使得后續(xù)電壓穩(wěn)定在適合電路的較高值，如此，在整個(gè)系統(tǒng)功率一定的情況 下，由P=IU可知，電壓升高后，系統(tǒng)電路的電流會(huì)降低，電流降低提升電路的整體穩(wěn)定性， 也進(jìn)一步保護(hù)了元器件。在此之前鍋具類型檢測(cè)模塊對(duì)鍋具的材質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)反饋到控制 器，控制器根據(jù)鍋具類型可以啟動(dòng)與鍋具相匹配的諧振頻率，然后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的逆變電路，開 通^價(jià)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋具的加熱。本系統(tǒng)中適應(yīng)鐵鍋(不銹鋼鍋具）感應(yīng)加熱的諧振頻率范圍為 15KHz~50KHz之間，最優(yōu)頻率范圍為20KHz~30KHz之間；適應(yīng)鋁鍋感應(yīng)加熱的諧振頻率范 圍為50KHz~100ΚΗz之間，最優(yōu)頻率范圍為50KHz~80KHz。該諧振頻率可以根據(jù)線盤的電感 量(根據(jù)感應(yīng)面積、能效、功率參數(shù))進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試。
[0052] 如圖10,為利用本實(shí)施例實(shí)驗(yàn)測(cè)試圖，所用鍋具為鋁鍋鍋具，采用全橋控制系統(tǒng)， 加熱1000W利用示波器測(cè)試捕獲波形。（其中表筆1(波形1)為ARM的IGBT驅(qū)動(dòng)引腳波形，表筆 2(波形2)為下橋臂b、e兩端波形，表筆3(波形3)其中一個(gè)諧振電容兩端的諧振電壓，表筆4 (波形4)為線盤電流波形)從圖中明顯可以看到表筆3諧振電容兩端的諧振電壓及表筆4線 盤電流的弦形函數(shù)，圖中可以看出線盤電流幅值為38A，由此該方案系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋁鍋鍋 具進(jìn)行加熱。
[0053] 具體實(shí)施例二：
[0054]如圖6所示，本實(shí)施例中，采用改變電感量實(shí)現(xiàn)諧振頻率的控制，由以諧振頻率的 決定公式可知改變諧振模塊的諧振電感也可以實(shí)現(xiàn)諧振頻率的改變，所以本方案采用單獨(dú) 改變電感方式去實(shí)現(xiàn)諧振模塊頻率的改變，所述變頻單元可以包括一個(gè)諧振電感或多個(gè)諧 振電感組合電路，多個(gè)諧振電感連接方式可以為串聯(lián)、并聯(lián)及串并聯(lián)組合。
[0055] 具體實(shí)施三：
[0056]如圖7所示，本實(shí)施例中，采用改變諧振電容與電感量共同實(shí)現(xiàn)諧振頻率的控制， 此時(shí)諧振電感與諧振電容采用串聯(lián)后與可控電子開關(guān)器件S并聯(lián)，所述變頻單元也可以包 括一個(gè)諧振電容與一個(gè)諧振電感的組合電路，也可以為多個(gè)諧振電容與多個(gè)諧振電感的組 合電路，連接方式可以為并聯(lián)。
[0057]具體實(shí)施例四：
[0058]如圖8所示，本實(shí)施例與具體實(shí)施例三的不同在于諧振電感與諧振電容采用串聯(lián) 后與可控電子開關(guān)器件S并聯(lián)，所述變頻單元也可以包括一個(gè)諧振電容與一個(gè)諧振電感的 組合電路，也可以為多個(gè)諧振電容與多個(gè)諧振電感的串聯(lián)組合電路。
[0059] 具體實(shí)施五：
[0060] 當(dāng)然，如圖9所示，諧振電感與諧振電容的組合連接方式有很多比如電感與電容并 聯(lián)后再與另外的單獨(dú)一個(gè)電容或電感串聯(lián)，或者兩個(gè)電感與電容并聯(lián)后再相互串聯(lián)，再有， 本實(shí)施方案多寫到可控電子開關(guān)器件S與變頻單元并聯(lián)的情況，當(dāng)然也可以為滿足設(shè)計(jì)的 串聯(lián)連接，在此不再贅述。
[0061] 本方案可以有效解決目前現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電 磁加熱控制系統(tǒng)，可以針對(duì)不同材質(zhì)鍋具(包括鐵鍋、鋁鍋)進(jìn)行加熱，電磁加熱控制系統(tǒng)包 括控制器、濾波模塊、整流模塊、功率器件及與功率器件連接的驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊包 括LC諧振單元、變頻單元及切換單元，所述變頻單元可以為諧振電容或諧振電容組合電路 也可以為諧振電感或諧振電感組合電路當(dāng)然也可以為諧振電容與諧振電感的組合電路。所 述切換單元包括與變頻單元串聯(lián)或并聯(lián)連接的可控電子開關(guān)器件，切換可控電子開關(guān)器件 通斷狀態(tài)以改變變頻單元與LC諧振單元組合關(guān)系，進(jìn)而改變諧振模塊的諧振頻率。同時(shí)本 方案的鍋具檢測(cè)模塊可以為后續(xù)諧振模塊的選擇提供信號(hào)選擇，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的完善設(shè) 計(jì)，本方案設(shè)置變頻單元及切換單元可以針對(duì)不同材質(zhì)鍋具實(shí)現(xiàn)諧振模塊諧振頻率的選擇 進(jìn)而滿足不同材質(zhì)鍋具諧振頻率范圍實(shí)現(xiàn)加熱。
[0062]本方案電磁加熱控制系統(tǒng)還包括升壓PFC模塊，所述升壓PFC模塊輸入端連接整流 模塊輸出端，升壓PFC模塊輸出端連接諧振模塊輸入端。PFC電路的應(yīng)用，使輸出給諧振系統(tǒng) 的電壓非常穩(wěn)定，不受用戶用電電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響;PFC電路在諧振系統(tǒng)中的應(yīng)用，使整 個(gè)系統(tǒng)的能效得到有效的提高；同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正技術(shù)，就是使電網(wǎng)輸入電流波 形完全跟蹤電網(wǎng)輸入電壓波形，使得輸入電流波形為正弦波且和電壓波形同相位。在理想 情況下，可將整流器的負(fù)載等效為一個(gè)純電阻，此時(shí)的PF值為1，這樣系統(tǒng)更加安全可靠。 [0063 ]本方案電磁加熱控制系統(tǒng)可以應(yīng)用于橋式加熱控制系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括與 功率器件(IGBT)連接的全橋驅(qū)動(dòng)電路或半橋驅(qū)動(dòng)電路。橋式驅(qū)動(dòng)電路，（包括半橋和全橋電 路)能有效解決普通單管感應(yīng)加熱中的大功率加熱溫升問題以及小功率連續(xù)加熱的問題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具加熱的電磁加熱控制系統(tǒng)，包括控制器、濾波模塊、整流模 塊、功率元件及與功率元件連接的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊包括諧振單元、變 頻單元及切換單元，所述切換單元切換變頻單元與諧振單元組合關(guān)系以改變電磁加熱控制 系統(tǒng)的諧振頻率適應(yīng)不同材質(zhì)鍋具進(jìn)行加熱。2. 如權(quán)利要求1所述的電磁加熱控制系統(tǒng)，其特征在于:所述變頻單元包括諧振電容或 諧振電容組合電路。3. 如權(quán)利要求1所述的電磁加熱控制系統(tǒng)，其特征在于:所述變頻單元包括諧振電感或 諧振電感組合電路。4. 如權(quán)利要求1所述的電磁加熱控制系統(tǒng)，其特征在于:所述變頻單元包括諧振電容與 諧振電感的組合電路。5. 如權(quán)利要求1所述的電磁加熱控制系統(tǒng)，其特征在于:所述切換單元包括與變頻單元 串聯(lián)或并聯(lián)連接的可控電子開關(guān)器件，切換可控電子開關(guān)器件通斷狀態(tài)以改變變頻單元與 諧振單元組合關(guān)系，進(jìn)而改變電磁加熱控制系統(tǒng)的諧振頻率。6. 如權(quán)利要求5所述的電磁加熱控制系統(tǒng)，其特征在于:所述可控電子開關(guān)器件為繼電 器或交流接觸器或半導(dǎo)體開關(guān)。7. 如權(quán)利要求1~6之一所述的電磁加熱控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電磁加熱控制系 統(tǒng)還包括適應(yīng)電磁加熱控制系統(tǒng)諧振頻率變化的升壓PFC模塊，所述升壓PFC模塊輸入端連 接整流模塊輸出端，升壓PFC模塊輸出端連接驅(qū)動(dòng)模塊輸入端，以將整流模塊輸出的電壓穩(wěn) 定后輸入到驅(qū)動(dòng)t吳塊。8. 如權(quán)利要求7所述的電磁加熱控制系統(tǒng)，其特征在于:所述升壓PFC模塊輸出的電壓 為310V~450V。9. 如權(quán)利要求1~6之一所述的電磁加熱控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括 與功率元件連接的全橋驅(qū)動(dòng)電路或所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括與功率元件連接的半橋驅(qū)動(dòng)電路。10. 如權(quán)利要求1~6之一所述的電磁加熱控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電磁加熱控制系 統(tǒng)還包括鍋具類型檢測(cè)模塊，所述鍋具類型檢測(cè)模塊檢測(cè)鍋具的材質(zhì)類型并將對(duì)應(yīng)的信號(hào) 傳輸控制器，控制器獲取信號(hào)后控制所述切換單元的通斷狀態(tài)，以啟動(dòng)相應(yīng)的諧振頻率對(duì) 鍋具進(jìn)行加熱。
【文檔編號(hào)】H05B6/06GK205726493SQ201620394349
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】朱澤春, 胡文飛, 唐久奎, 張偉
【申請(qǐng)人】九陽股份有限公司