[发明专利]一种模块化大功率电磁灶电控装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁灶，具体涉及大功率电磁灶，特别是具有高效节能、清洁环保、安全性强、可靠性高的模块化大功率电磁灶电控装置及控制方法。

背景技术

电磁灶是目前发展最快的，市场增长幅度最高的家电产品之一。其不但在家庭的拥有率直线上升，在商业上的广泛应用，也让厂家对商用产品的开发投入很大。大功率商用电磁灶的市场空间是巨大的。大功率电磁灶的商用环境主要是集中在火锅城、连锁快餐及大型商业中心等不能使用燃气的餐饮场所和电力火车、客货轮船等需要节能的交通工具，以及对品质要求较高的各大酒店宾馆之中。

而目前市面上出售的大部分电磁灶是小功率的家用电磁灶，其功率大都在2千瓦以下，由于其功率小，难以满足学校食堂、工厂、酒店、宾馆、机关、大型商业中心对大功率的需求。国内已有的大功率电磁灶的机芯都依赖进口，关键技术被掌握在国外企业手中。为满足市场的需要和企业自身发展的要求，现在国内各大生产商都在加紧大功率电磁灶研制开发。目前已有的大功率电磁灶具有以下缺陷：

一、安全性不高，容易损坏。大功率电磁灶属于强电产品，逆变电流大、电压高，对电磁灶元器件的要求都很高，如果电路设计不好，很容易造成电路与元件烧坏，影响电磁灶的工作及厨房人员的安全。

二、成本较高，不易推广。很多研发单位都使用全桥逆变电路或使用变压器进行功率输出，大大增加装置的硬件成本。并且由于未采用安全保护电路和软件控制设计，在使用过程中产生的大电流容易烧坏功率模块的元器件，而功率模块的IGBT元件非常昂贵，占硬件成本很高比例，过高的维修费用无形中增加了装置的硬件成本。

三、目前已有的电磁灶控制方案输出功率有限，并且没有经过模块化设计，不能根据用户需要进行功率扩容，不能自主进行随意扩容组合，没有形成满足各种用户功率需求的产品系列。

四、控制方式不能精确控制每个档位的功率输出。锅具材料、大小、加热线圈盘与锅具的距离是影响输出功率的差异较大的重要因素，在安装过程中，加热线圈盘存在安装误差导致输出功率存在差异，锅具材料的变化和锅具大小的变化也会导致输出功率变化，加热火力存在差异，不能准确控制电磁灶的输出功率，每个档位的加热火力不稳定，控制精度差。另外，当电网电压波动或者由于负载温度升高使谐振点发生变化等一些不确定因素发生时，也会造成系统输出功率的不稳定变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种模块化大功率电磁灶电控装置及控制方法，采用该电控装置及控制方法的电磁灶输出功率大，高效节能，清洁环保、安全性强、可靠性高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种模块化大功率电磁灶电控装置，电控装置采用模块化控制结构，电控装置包括：一块电源变换模块、一块主控模块、至少两块参数一致的功率模块、线圈盘L；电源变换模块作为整个装置的能量总输入模块，将三相交流电源变换为稳定的直流电源，为各个功率模块提供能量；各功率模块相互并联连接，与线圈盘L相连，组成多组串联谐振电路，将直流电源逆变为多组高频的交流电源，多组交流电源在线圈盘L上进行线性叠加，产生高能量的交变电磁场；主控模块实时采集电源变换模块的直流电压、直流电流信号，实时采集各功率模块的高频交流电流信号，实时采集线圈盘温度、机芯温度和档位输入信号，并通过硬件死区控制电路得到两路带死区控制的互补的PWM驱动信号，通过安全保护控制电路后同时驱动各个功率模块。

一种模块化大功率电磁灶电控装置，电控装置采用模块化控制结构，电控装置包括：一块电源变换模块、一块主控模块、一块功率模块、线圈盘L；电源变换模块作为整个装置的能量总输入模块，将三相交流电源变换为稳定的直流电源，为功率模块提供能量；功率模块与线圈盘L相连，组成串联谐振电路，将直流电源逆变为高频的交流电源，交流电源经过线圈盘L产生高能量的交变电磁场；主控模块实时采集电源变换模块的直流电压、直流电流信号，实时采集功率模块的高频交流电流信号，实时采集线圈盘温度、机芯温度和档位输入信号，并通过硬件死区控制电路得到两路带死区控制的互补的PWM驱动信号，通过安全保护控制电路后驱动功率模块；

硬件死区控制电路由逻辑门电路和电阻、电容组成，硬件死区控制电路的输入与微控制器MCU的PWM单元输出引脚相连；硬件死区控制电路首先将单路PWM信号通过反相器分为两路互补的信号A和B，信号A由低电平变高电平时，通过电阻R1对电容CAP1充电，使PWM+信号由低电平变高电平时时间被延迟，信号A由高电平变低电平时，电容CAP1通过反向二极管DIODE1快速放电，使PWM+信号由高电平变低电平时不被延时，同理分析B信号，从而得到两路带死区互补的PWM信号。