CN112105106A - 一种电磁炉的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种电磁炉的控制方法及装置，包括以下步骤：控制单元通过IGBT反向检测模块检测IGBT反向电压的持续时间，并针对持续时间的长短来控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间，以到达保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的；控制单元通过过零检测单元检测L线输入市电的过零点，对输入的市电的周期T分成n等分；控制单元通过浪涌检测单元检测输入市电受到干扰时的正向脉冲和负向脉冲。本发明的有益效果：本结构通过控制单元、IGBT反向检测模块、过零检测单元和浪涌检测单元组合使用，在电网干扰较小时，并且反向电压Uce比最大预设电压限值Umax高出许多时，可以更有效的保护IGBT。

Description

一种电磁炉的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及一种电磁炉备技术领域，具体是一种电磁炉的控制方法及装置。
背景技术
电磁炉又称为电磁灶，电磁炉的原理是电磁感应现象，即利用交变电流通过线圈产生方向不断改变的交变磁场，处于交变磁场中的导体的内部将会出现涡旋电流，这是涡旋电场推动导体中载流子运动所致；涡旋电流的焦耳热效应使导体升温，从而实现加热。
电磁炉加热过程中，如果电磁炉的功率器件绝缘栅双极型晶体管IGBT工作于高频开关状态，此时IGBT的 C、E两极产生很高的谐振电压Uce(也是IGBT的反向电压)，如果反向电压Uce超出了IGBT的最大耐压值，IGBT就会击穿损坏。
如果电网有干扰信号，比如雷击浪涌，比如其它容性负载启动，就会有一定宽度的高脉冲叠加在反向电压Uce上，造成IGBT过压而击穿损坏。
其中，在电网干扰较小时，电磁炉控制板采样检测IGBT的反向电压Uce，当Uce>控制板的最大预设电压限值Umax时减小IGBT的导通时间来降低IGBT的反向电压Uce，以达到保护IGBT的目的；另外，在电网干扰较大时，电磁炉控制板采样检测市电电压Ua,当Ua>控制板的预设保护电压限值时停止IGBT工作，以达到保护IGBT的目的。
上述技术方案的缺点：一、通过减小IGBT的导通时间来降低IGBT的反向电压Uce是有限的，并且需要一定的反应时间才能够降低IGBT的反向电压Uce。如果此时反向电压Uce比最大预设电压限值Umax高出许多时，IGBT需要承受较长时间的高压，容易损坏IGBT。
二、当电磁炉控制板采样检测到市电电压Vin>控制板的预设保护电压限值Vmax时可以检查到电网中的干扰信号，如雷击浪涌。但此时干扰信号已经释放能量产生高脉冲，如果此时产生的高脉冲叠加到反向电压Uce超出了IGBT的最大耐压值，IGBT就会击穿损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种能在电网干扰较小时，并且反向电压Uce比最大预设电压限值Umax高出许多时，可以更有效的保护IGBT。在电网干扰较大时，在干扰信号释放能量产生高脉冲前，停止IGBT工作，达到保护IGBT的目的的电磁炉的控制方法及装置。
本发明描述的一种电磁炉的控制方法，其中：包括以下步骤：
控制单元通过IGBT反向检测模块检测IGBT反向电压的持续时间，并针对持续时间的长短来控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间，以到达保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的；
控制单元通过过零检测单元检测L线输入市电的过零点，对输入的市电的周期T分成n等分；
控制单元通过浪涌检测单元检测输入市电受到干扰时的正向脉冲和负向脉冲。
具体进一步，所述IGBT反向检测模块检测IGBT的反向电压Uce，当反向电压Uce>控制单元最大预设电压限值Umax时，开始检测反向电压Uce的持续时间Tce,根据反向电压Uce的持续时间来控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间，以到达在电网干扰较小时对IGBT的保护处理。
具体进一步，所述零检测单元根据持续时间Tce分成3步进行处理：
当持续时间Tce<预设的第一值Ta时，则减小IGBT的导通时间来降低绝缘栅双极型晶体管IGBT的反向电压Uce，让绝缘栅双极型晶体管IGBT的反向电压Uce处于正常状态；
当预设的第一值Ta<持续时间Tce<预设的第二值Tb时，则设置绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间为最低功率的导通时间，让绝缘栅双极型晶体管IGBT的反向电压Uce快速调整到正常状态；
当持续时间Tce>预设的第二值Tb时，反向电压Uce的持续时间较长，判断为严重的干扰，此时停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作避免后续不可预估的干扰，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的。
具体进一步，在电网干扰较大时对绝缘栅双极型晶体管IGBT的保护处理：电网电压经过全波整流分压，过零检测单元将电网电压的周期T分成n等分的时间t；
控制单元在待机时，过零检测单元开始检测过零信号后每隔时间t采样检测一次该时间点上的电压值并记录保存，直到检测完一个半波周期的电压值，进过多次检测后并计算出每个时间点上的电压值得到Vin；过零检测单元反馈到控制单元。
具体进一步，当电网存在干扰较大时，电网电压Vin叠加高脉冲电压Vp，此时控制单元通过浪涌检测单元检测到某时间点上的电压（Vin+Vp）>（Vin+ΔV）时，停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作避免后续不可预估的干扰，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的，其中，ΔV为保护的阈值，当该点的电压值变化大于ΔV，则作出保护动作。
具体进一步，当电网有其它容性负载启动时，此时控制单元检测到某时间点上的电压（Vin-Vp）<（Vin-ΔV）时停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作避免后续不可预估的干扰，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的，其中ΔV为保护的阈值，当该点的电压值变化大于ΔV，则作出保护动作。
本发明公开了一种电磁炉控制装置，包括L线、N线、第一线圈L1、第二线圈L2、整流桥和绝缘栅双极型晶体管IGBT，整流桥、第一线圈L1和第二线圈L2相串联，绝缘栅双极型晶体管IGBT的2脚连接于第二线圈L2的一端，L线和N线分别连接于整流桥上，其特征在于： L线还连接有控制单元，控制单元连接有驱动模块和IGBT反压检测模块，驱动模块的输出端连接于绝缘栅双极型晶体管IGBT的1脚，IGBT反压检测模块连接于第二线圈L2和绝缘栅双极型晶体管IGBT的2脚之间的公共端，控制单元的输入端分别连接有过零检测单元和浪涌检测单元，过零检测单元和浪涌检测单元之间公共端连接于L线。
具体进一步，所述控制单元连接有附加模块。
本发明的有益效果是：本结构通过控制单元、IGBT反向检测模块、过零检测单元和浪涌检测单元组合使用，在电网干扰较小时，并且反向电压Uce比最大预设电压限值Umax高出许多时，可以更有效的保护IGBT。在电网干扰较大时，在干扰信号释放能量产生高脉冲前，停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的。
附图说明
图1是本发明的当持续时间Tce<预设的第一值Ta时，IGBT的导通时间的处理和对应Uce的波形示意图。
图2是本发明的预设的第一值Ta<持续时间Tce<预设的第二值Tb时，IGBT的导通时间的处理和对应Uce的波形示意图。
图3是本发明的持续时间Tce>预设的第二值Tb，IGBT的导通时间的处理和对应Uce的波形示意图。
图4是本发明的市电的整流降压波形示意图。
图5是本发明的电路图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图5所示，本发明描述的一种电磁炉的控制方法，其中：包括以下步骤：
控制单元通过IGBT反向检测模块检测IGBT反向电压的持续时间，并针对持续时间的长短来控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间，以到达保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的；
控制单元通过过零检测单元检测L线输入市电的过零点，对输入的市电的周期T分成n等分；
控制单元通过浪涌检测单元检测输入市电受到干扰时的正向脉冲和负向脉冲。
所述IGBT反向检测模块检测IGBT的反向电压Uce，当反向电压Uce>控制单元最大预设电压限值Umax时，开始检测反向电压Uce的持续时间Tce,根据反向电压Uce的持续时间来控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间，以到达在电网干扰较小时对IGBT的保护处理。
所述零检测单元根据持续时间Tce分成3步进行处理：
当持续时间Tce<预设的第一值Ta时，则减小IGBT的导通时间来降低绝缘栅双极型晶体管IGBT的反向电压Uce，让绝缘栅双极型晶体管IGBT的反向电压Uce处于正常状态；
当预设的第一值Ta<持续时间Tce<预设的第二值Tb时，则设置绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间为最低功率的导通时间，让绝缘栅双极型晶体管IGBT的反向电压Uce快速调整到正常状态；
当持续时间Tce>预设的第二值Tb时，反向电压Uce的持续时间较长，判断为严重的干扰，此时停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作避免后续不可预估的干扰，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的。
在电网干扰较大时对绝缘栅双极型晶体管IGBT的保护处理：电网电压经过全波整流分压，过零检测单元将电网电压的周期T分成n等分的时间t；
控制单元在待机时，过零检测单元开始检测过零信号后每隔时间t采样检测一次该时间点上的电压值并记录保存，直到检测完一个半波周期的电压值，进过多次检测后并计算出每个时间点上的电压值得到Vin；过零检测单元反馈到控制单元。
当电网存在干扰较大时，电网电压Vin叠加高脉冲电压Vp，此时控制单元通过浪涌检测单元检测到某时间点上的电压（Vin+Vp）>（Vin+ΔV）时，停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作避免后续不可预估的干扰，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的，其中，ΔV为保护的阈值，当该点的电压值变化大于ΔV，则作出保护动作。
当电网有其它容性负载启动时，此时控制单元检测到某时间点上的电压（Vin-Vp）<（Vin-ΔV）时停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作避免后续不可预估的干扰，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的，其中ΔV为保护的阈值，当该点的电压值变化大于ΔV，则作出保护动作。
本发明公开一种电磁炉控制装置，包括L线、N线、第一线圈L1、第二线圈L2、整流桥和绝缘栅双极型晶体管IGBT，整流桥、第一线圈L1和第二线圈L2相串联，绝缘栅双极型晶体管IGBT的2脚连接于第二线圈L2的一端，L线和N线分别连接于整流桥上，其中： L线还连接有控制单元，控制单元连接有驱动模块和IGBT反压检测模块，驱动模块的输出端连接于绝缘栅双极型晶体管IGBT的1脚，IGBT反压检测模块连接于第二线圈L2和绝缘栅双极型晶体管IGBT的2脚之间的公共端，控制单元的输入端分别连接有过零检测单元和浪涌检测单元，过零检测单元和浪涌检测单元之间公共端连接于L线。
所述控制单元连接有附加模块。例如：附加模块是通信模块或输入模块。
其中过零检测单元通过将由整流桥的全波整流所获得的脉冲电流电压与预定阈值相比较，在脉冲电流电压下降到预定阈值以下的情况下，过零检测单元13将具有低电平的二进制信号输出至控制单元。在脉冲电流电压超过预定阈值的情况下，过零检测单元将具有高电平的二进制信号输出至控制单元。
其中浪涌检测单元检测是否出现浪涌脉冲，当浪涌检测单元检测到浪涌脉冲时，浪涌检测单元向控制单元反馈信号，控制单元控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的停止工作。
另外，由于控制板增加了可以检测IGBT反向电压的持续时间，所以可以快速的对绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间进行调节，到达保护的目的。如用户在炒菜时提锅此时绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间会加长，当用户把锅具放回晶板后需要调整绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间使功率回到设定功率，但是需要一段反应时间，此时检测绝缘栅双极型晶体管IGBT反向电压的持续时间可以快速调整绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间让功率回到设定功率，使绝缘栅双极型晶体管IGBT处于高反压的时间减少有效的保护绝缘栅双极型晶体管IGBT。
由于控制板增加了可以对电网正弦波分成n等分并检测该点的电压值，所以可以检测到电网正弦波每个角度的干扰，控制板可以作出保护IGBT的动作。
上述所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁炉的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
控制单元通过IGBT反向检测模块检测IGBT反向电压的持续时间，并针对持续时间的长短来控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间，以到达保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的；
控制单元通过过零检测单元检测L线输入市电的过零点，对输入的市电的周期T分成n等分；
控制单元通过浪涌检测单元检测输入市电受到干扰时的正向脉冲和负向脉冲。
2.根据权利要求1所述一种电磁炉的控制方法，其特征在于：所述IGBT反向检测模块检测IGBT的反向电压Uce，当反向电压Uce>控制单元最大预设电压限值Umax时，开始检测反向电压Uce的持续时间Tce,根据反向电压Uce的持续时间来控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间，以到达在电网干扰较小时对IGBT的保护处理。
3.根据权利要求1所述一种电磁炉的控制方法，其特征在于：所述零检测单元根据持续时间Tce分成3步进行处理：
当持续时间Tce<预设的第一值Ta时，则减小IGBT的导通时间来降低绝缘栅双极型晶体管IGBT的反向电压Uce，让绝缘栅双极型晶体管IGBT的反向电压Uce处于正常状态；
当预设的第一值Ta<持续时间Tce<预设的第二值Tb时，则设置绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通时间为最低功率的导通时间，让绝缘栅双极型晶体管IGBT的反向电压Uce快速调整到正常状态；
当持续时间Tce>预设的第二值Tb时，反向电压Uce的持续时间较长，判断为严重的干扰，此时停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作避免后续不可预估的干扰，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的。
4.根据权利要求1所述一种电磁炉的控制方法，其特征在于：在电网干扰较大时对绝缘栅双极型晶体管IGBT的保护处理：电网电压经过全波整流分压，过零检测单元将电网电压的周期T分成n等分的时间t；
控制单元在待机时，过零检测单元开始检测过零信号后每隔时间t采样检测一次该时间点上的电压值并记录保存，直到检测完一个半波周期的电压值，进过多次检测后并计算出每个时间点上的电压值得到Vin；过零检测单元反馈到控制单元。
5.根据权利要求1所述一种电磁炉的控制方法，其特征在于：当电网存在干扰较大时，电网电压Vin叠加高脉冲电压Vp，此时控制单元通过浪涌检测单元检测到某时间点上的电压（Vin+Vp）>（Vin+ΔV）时，停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作避免后续不可预估的干扰，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的，其中，ΔV为保护的阈值，当该点的电压值变化大于ΔV，则作出保护动作。
6.根据权利要求4所述一种电磁炉的控制方法，其特征在于：当电网有其它容性负载启动时，此时控制单元检测到某时间点上的电压（Vin-Vp）<（Vin-ΔV）时停止绝缘栅双极型晶体管IGBT工作避免后续不可预估的干扰，达到保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的目的，其中ΔV为保护的阈值，当该点的电压值变化大于ΔV，则作出保护动作。
7.一种电磁炉控制装置，包括L线、N线、第一线圈L1、第二线圈L2、整流桥和绝缘栅双极型晶体管IGBT，整流桥、第一线圈L1和第二线圈L2相串联，绝缘栅双极型晶体管IGBT的2脚连接于第二线圈L2的一端，L线和N线分别连接于整流桥上，其特征在于： L线还连接有控制单元，控制单元连接有驱动模块和IGBT反压检测模块，驱动模块的输出端连接于绝缘栅双极型晶体管IGBT的1脚，IGBT反压检测模块连接于第二线圈L2和绝缘栅双极型晶体管IGBT的2脚之间的公共端，控制单元的输入端分别连接有过零检测单元和浪涌检测单元，过零检测单元和浪涌检测单元之间公共端连接于L线。
8.根据权利要求7所述一种电磁炉控制装置，其特征在于：所述控制单元连接有附加模块。
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