CN108076545B - 一种基于电流比较的igbt集电极电压保护方法、***及电磁炉 - Google Patents

一种基于电流比较的igbt集电极电压保护方法、***及电磁炉 Download PDF

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Abstract

一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法、***及电磁炉，涉及电磁炉保护领域。目的在于解决在对电磁加热***中IGBT集电极电压进行保护时，往往以配锅为准，使用一个参考电压比较，会大大牺牲其他锅具的功率的问题。首先在电磁加热***中的IGBT集电极上连接两个并联连接的比较器CMP1和CMP2，并在对锅具进行加热前设置两个比较器的初始参考电压；然后在锅具加热过程中对电磁加热***中的IGBT电流进行采集，获取当前的实际电流值；最后将实际电流值与预设的目标电流值进行比较，并根据实际电流值与目标电流值之间的差值控制比较器CMP2的参考电压。本发明适用于保护IGBT集电极电压。

Description

一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法、***及电 磁炉
技术领域
本发明涉及电磁炉保护领域，具体涉及电磁炉中IGBT集电极电压保护领域。
背景技术
现有的电磁加热***中，为了保护IGBT集电极不被过压击穿，在软件设置了一个最大脉宽，但由于锅具与线盘的耦合***间距，即盘间距不可控，导致不同盘间距下耦合得到的感抗和阻抗不同，相同目标功率不同样机集电极电压不一致，偏高的阳极IGBT的可靠性相对变差。
考虑到上述情况，在目前的集电极电压保护中往往在硬件增加了一个集电极电压采样的比较，如果集电极电压过高，硬件直接限制最大开通脉宽。但产品开发往往以配锅为准，使用一个参考电压比较，会大大牺牲其他锅具的功率。
发明内容
本发明提供一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法、***及电磁炉，目的在于解决在对电磁加热***中IGBT集电极电压进行保护时，往往以配锅为准，使用一个参考电压比较，会大大牺牲其他锅具的功率的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法，它包括以下步骤：
S1、在电磁加热***中的IGBT集电极上连接两个并联连接的比较器CMP1和CMP2，并在对锅具进行加热前设置两个比较器的初始参考电压；
S2、在锅具加热过程中对电磁加热***中的IGBT电流进行采集，获取当前的实际电流值；
S3、将实际电流值与预设的目标电流值进行比较，并根据实际电流值与目标电流值之间的差值控制比较器CMP2的参考电压。
本发明的有益效果是：本发明通过设置一个可通过软件调节控制IGBT集电极电压保护的比较器的参考电压，在不影响可靠性的基础上，适当调整参考电压的阈值，来匹配不同锅具的保护电压，提升锅具适配性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的初始参考电压。
采用上述进一步方案的有益效果是：比较器CMP1作为硬保护，只要达到目标电压，即限制最大功率或者暂停一段时间加热，因此，将该比较器设置为较大的初始参考电压，作为可靠性的强制保护。
进一步，所述S3中控制比较器CMP2的参考电压的过程为：
S31、比较实际电流值与目标电流值之间的差值，并判断该差值是否大于第一参考值，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第一参考电压，如果否，则执行S32；
S32、判断该差值是否大于第二参考值且小于第一参考值，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第二参考电压，如果否，则将比较器CMP2的参考电压维持在初始参考电压。
采用上述进一步方案的有益效果是：比较器CMP2作为软保护，在同一种锅具或者不同锅具时，均能够通过电流差值来控制比较器的参考电压，时功率低的锅具提高功率。
进一步，所述第一参考值为10。
进一步，所述第二参考值为5。
进一步，所述比较器CMP2的第二参考电压介于第一参考电压和初始参考电压之间。
采用上述进一步方案的有益效果是：根据不同电流差值，逐层的控制比较器CMP1的参考电压，以提高锅具的功率。
进一步，所述比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的第一参考电压。
采用上述进一步方案的有益效果是：将比较器CMP1设置为较大的初始参考电压，作为可靠性的强制保护。
一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护***，它包括在电磁加热***中的IGBT集电极上连接两个并联连接的比较器CMP1和CMP2，所述***还包括：
初始参考电压设置模块，用于在对锅具进行加热前设置两个比较器的初始参考电压；
电流采集模块，用于在锅具加热过程中对电磁加热***中的IGBT电流进行采集，获取当前的实际电流值；
参考电压控制模块，用于将实际电流值与预设的目标电流值进行比较，并根据实际电流值与目标电流值之间的差值控制比较器CMP2的参考电压。
本发明的有益效果是：本发明通过设置一个可通过软件调节控制IGBT集电极电压保护的比较器的参考电压，在不影响可靠性的基础上，适当调整参考电压的阈值，来匹配不同锅具的保护电压，提升锅具适配性。
进一步，所述比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的初始参考电压。
采用上述进一步方案的有益效果是：比较器CMP1作为硬保护，只要达到目标电压，即限制最大功率或者暂停一段时间加热，因此，将该比较器设置为较大的初始参考电压，作为可靠性的强制保护。
进一步，所述参考电压控制模块包括：
第一控制模块，用于比较实际电流值与目标电流值之间的差值，并判断该差值是否大于第一参考值，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第一参考电压，如果否，则启动第二控制模块；
第二控制模块，用于判断该差值是否大于第二参考值且小于第一参考值，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第二参考电压，如果否，则将比较器CMP2的参考电压维持在初始参考电压。
采用上述进一步方案的有益效果是：比较器CMP2作为软保护，在同一种锅具或者不同锅具时，均能够通过电流差值来控制比较器的参考电压，时功率低的锅具提高功率。
进一步，所述第一参考值为10。
进一步，所述第二参考值为5。
进一步，所述比较器CMP2的第二参考电压介于第一参考电压和初始参考电压之间。
采用上述进一步方案的有益效果是：根据不同电流差值，逐层的控制比较器CMP1的参考电压，以提高锅具的功率。
进一步，所述比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的第一参考电压。
采用上述进一步方案的有益效果是：将比较器CMP1设置为较大的初始参考电压，作为可靠性的强制保护。
一种电磁炉，所述电磁炉包括上述所述的基于电流比较的IGBT集电极电压保护***。在不影响可靠性的基础上，适当调整参考电压的阈值，来匹配不同锅具的保护电压，提升锅具适配性。
附图说明
图1为本发明实施例所述的基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的控制比较器CMP2的参考电压的流程图；
图3为本发明实施例所述的基于电流比较的IGBT集电极电压保护***的原理示意图；
图4为本发明实施例所述的比较器CMP1和比较器CMP2的集成原理图；
图5为本发明实施例所述的基于电流比较的IGBT集电极电压保护***的工作流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、初始参考电压设置模块，2、电流采集模块，3、参考电压控制模块，4、第一控制模块，5、第二控制模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提出一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法，它包括以下步骤：
S1、在电磁加热***中的IGBT集电极上连接两个并联连接的比较器CMP1和CMP2，并在对锅具进行加热前设置两个比较器的初始参考电压；
S2、在锅具加热过程中对电磁加热***中的IGBT电流进行采集，获取当前的实际电流值；
S3、将实际电流值与预设的目标电流值进行比较，并根据实际电流值与目标电流值之间的差值控制比较器CMP2的参考电压；
其中，如图2所示，具体控制比较器CMP2的参考电压的过程如下：
S31、比较实际电流值与目标电流值之间的差值，并判断该差值是否大于10，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第一参考电压，如果否，则执行S32；
S32、判断该差值是否大于5且小于10，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第二参考电压，如果否，则将比较器CMP2的参考电压维持在初始参考电压。
上述对实际电流值与目标电流值进行差值比较的过程为：首先将实际电流值与目标电流值的电流信号分别转换为电压信号，然后将转换后的电压信号通过一个5V电压比较电路进行数值转换后发送至单片机进行差值计算，获得二进制数值，再将二进制数值转换成十进制后即可获得实际电流值与目标电流值的差值。
本实施例所述的方法中，比较器CMP1作为硬保护，只要达到目标电压，即限制最大功率或者暂停一段时间加热，可作为可靠性的强制保护，因此比较器CMP1的初始参考电压要较大一些，优选的，比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的初始参考电压且大于比较器CMP2的第一参考电压。
比较器CMP2作为软保护，当IGBT的集电极电压达到一个阈值时，存在有两种情况：
1、当使用不同材质锅具时，相同目标功率下，由于保护电压的限制，材质差的锅具达不到目标功率，即存在电流差，通过比较电流差，来识别锅具的不同，并以此调整比较电压的阈值，选择比较电压较小的阈值，在保证可靠性的性能下尽量使功率低的锅具提高功率；
2、对于同一种锅具如配锅，在不同的盘间距和锅具形变量的情况下，尽管盘间距和锅具变形量检测不了，当盘间距偏大、锅具凸起，会使相同目标功率下集电极电压变高，导致实际电流达不到目标电流的情况，但是通过本实施例所述的方法也可以通过调节电压的阈值使功率达到目标值。
实施例2
如图3所示，本实施例提出了一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护***，它包括在电磁加热***中的IGBT集电极上连接两个并联连接的比较器CMP1和CMP2，所述***还包括：
初始参考电压设置模块1，用于在对锅具进行加热前设置两个比较器的初始参考电压；
电流采集模块2，用于在锅具加热过程中对电磁加热***中的IGBT电流进行采集，获取当前的实际电流值；
参考电压控制模块3，用于将实际电流值与预设的目标电流值进行比较，并根据实际电流值与目标电流值之间的差值控制比较器CMP2的参考电压。
所述参考电压控制模块3包括：
第一控制模块4，用于比较实际电流值与目标电流值之间的差值，并判断该差值是否大于10，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第一参考电压，如果否，则启动第二控制模块5；
第二控制模块5，用于判断该差值是否大于第二参考值且小于第一参考值，并判断该差值是否大于5，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第二参考电压，如果否，则将比较器CMP2的参考电压维持在初始参考电压。
上述对实际电流值与目标电流值进行差值比较的过程为：首先将实际电流值与目标电流值的电流信号分别转换为电压信号，然后将转换后的电压信号通过一个5V电压比较电路进行数值转换后发送至单片机进行差值计算，获得二进制数值，再将二进制数值转换成十进制后即可获得实际电流值与目标电流值的差值。
本实施例所述的***中，比较器CMP1作为硬保护，只要达到目标电压，即限制最大功率或者暂停一段时间加热，可作为可靠性的强制保护，因此比较器CMP1的初始参考电压要较大一些，优选的，比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的初始参考电压且大于比较器CMP2的第一参考电压。
比较器CMP2作为软保护，当IGBT的集电极电压达到一个阈值时，存在有两种情况：
1、当使用不同材质锅具时，相同目标功率下，由于保护电压的限制，材质差的锅具达不到目标功率，即存在电流差，通过比较电流差，来识别锅具的不同，并以此调整比较电压的阈值，选择比较电压较小的阈值，在保证可靠性的性能下尽量使功率低的锅具提高功率；
2、对于同一种锅具如配锅，在不同的盘间距和锅具形变量的情况下，尽管盘间距和锅具变形量检测不了，当盘间距偏大、锅具凸起，会使相同目标功率下集电极电压变高，导致实际电流达不到目标电流的情况，但是通过本实施例所述的***也可以通过调节电压的阈值使功率达到目标值。
实施例3
如图4所示为比较器CMP1和比较器CMP2的集成原理图，比较器CMP1作为硬保护，一般考虑可靠性程序只做一次配置，例如配置为8/12VDD；比较器CMP2作为软保护，比较的参考电压可以通过软件进行调整。当识别为不同锅具后，隔距电流差很大的锅具直接以例如7/12VDD作为参考电压，较大的以例如6/12作为参考电压，否则以例如5/12VDD作为参考电压来满足功率要求。
具体的控制流程如图5所示：
首先上电初始化，配置比较器CMP1的参考电压为8/12VDD，配置比较器CMP2的参考电压为5/12VDD，然后对锅具进行加热，并在加热过程中采集加热***中的电流，并判断检测的实际电流值与预设的目标电流值之间的差值，当电流差值大于10以上时，将比较器CMP2的参考电压改为7/12VDD并继续进行加热，当电流差值小于10且大于5时，将比较器CMP2的参考电压改为6/12VDD，当电流差值小于5时，维持比较器CMP2的初始参考电压5/12VDD。
通过以上方式能够在不影响可靠性的基础上，通过调整作为软保护比较器CMP2的参考电压的阈值来匹配不同锅具的保护电压，提升锅具适配性。
实施例4
本实施例提出一种电磁炉，所述电磁炉包括上述所述的基于电流比较的IGBT集电极电压保护***，通过增加一个软保护比较器CMP2对集电极电压进行比较，软件可调比较器的参考电压，在不影响可靠性前提下，实现对不同锅具功率一致性的改善。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法，其特征在于，它包括以下步骤：
S1、在电磁加热***中的IGBT集电极上连接两个并联连接的比较器CMP1和CMP2，并在对锅具进行加热前设置两个比较器的初始参考电压；
S2、在锅具加热过程中对电磁加热***中的IGBT电流进行采集，获取当前的实际电流值；
S3、将实际电流值与预设的目标电流值进行比较，并根据实际电流值与目标电流值之间的差值控制比较器CMP2的参考电压；
所述S3中控制比较器CMP2的参考电压的过程为：
S31、比较实际电流值与目标电流值之间的差值，并判断该差值是否大于第一参考值，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第一参考电压，如果否，则执行S32；
S32、判断该差值是否大于第二参考值且小于第一参考值，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第二参考电压，如果否，则将比较器CMP2的参考电压维持在初始参考电压。
2.根据权利要求1所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法，其特征在于，所述比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的初始参考电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法，其特征在于，所述第一参考值为10。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法，其特征在于，所述第二参考值为5。
5.根据权利要求1所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法，其特征在于，所述比较器CMP2的第二参考电压介于第一参考电压和初始参考电压之间。
6.根据权利要求1或5所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护方法，其特征在于，所述比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的第一参考电压。
7.一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护***，其特征在于，所述***包括在电磁加热***中的IGBT集电极上连接两个并联连接的比较器CMP1和CMP2，所述***还包括：
初始参考电压设置模块(1)，用于在对锅具进行加热前设置两个比较器的初始参考电压；
电流采集模块(2)，用于在锅具加热过程中对电磁加热***中的IGBT电流进行采集，获取当前的实际电流值；
参考电压控制模块(3)，用于将实际电流值与预设的目标电流值进行比较，并根据实际电流值与目标电流值之间的差值控制比较器CMP2的参考电压；
所述参考电压控制模块(3)包括：
第一控制模块(4)，用于比较实际电流值与目标电流值之间的差值，并判断该差值是否大于第一参考值，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第一参考电压，如果否，则启动第二控制模块(5)；
第二控制模块(5)，用于判断该差值是否大于第二参考值且小于第一参考值，如果是，则将比较器CMP2的参考电压从初始参考电压提升至第二参考电压，如果否，则将比较器CMP2的参考电压维持在初始参考电压。
8.根据权利要求7所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护***，其特征在于，所述比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的初始参考电压。
9.根据权利要求7所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护***，其特征在于，所述第一参考值为10。
10.根据权利要求7所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护***，其特征在于，所述第二参考值为5。
11.根据权利要求7所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护***，其特征在于，所述比较器CMP2的第二参考电压介于第一参考电压和初始参考电压之间。
12.根据权利要求7或11所述的一种基于电流比较的IGBT集电极电压保护***，其特征在于，所述比较器CMP1的初始参考电压大于比较器CMP2的第一参考电压。
13.一种电磁炉，其特征在于，所述电磁炉包括权利要求7至12所述的基于电流比较的IGBT集电极电压保护***。
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