多灶头电磁炉及其功率控制方法与流程

本发明涉及电磁加热技术领域，更具体地说，涉及一种多灶头电磁炉及其功率控制方法。

背景技术：

在电磁加热技术领域，多灶头电磁炉的应用范围越来越广，但当多个灶头同时工作，各灶头加热的功率不一致时，其工作频率也不同。虽然各灶头的默认的工作频率通常在人耳的听觉范围外，但灶头之间的工作频率差易落入人耳的听觉范围，产生用户可听到的噪声，影响用户体验。现有技术1(申请号：CN201210279872.7)公开了一种多头电磁灶的加热控制方法，通过在一定周期T内，各灶头分别以目标功率P轮流工作，工作时间的计算方法为t＝P/∑P*T。现有技术2(申请号CN200680023003.0)公开了一种为多个感应线圈提供功率的方法，多个感应线圈在同频和差频模式下交替运行。以上两种方法在一定程度上，可以起到防止干扰噪音产生的效果，但现有技术1中感应线圈能够感应的功率必须是多灶头最大功率的几倍(例如为N灶头则为N倍)，造成感应线圈容量的极大浪费，且谐振电容的耐压值很高，对器件的选型和产品的稳定性极其不利；现有技术2中，采用差频与同频相互转换进行工作，在采用差频工作时，由于工作频率较高者远离谐振频率，其线盘工作时的功率一般较低，因此，当所设目标功率较大时，差频工作难以达到目标功率，同时也会存在现有技术1中的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种多灶头电磁炉及其功率控制方法，避免了因各灶头工作频率不一致而产生噪音。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多灶头电磁炉的功率控制方法，该方法包括以下步骤：

S1：根据用户选择，获取至少两个灶头工作时每个灶头的目标功率Pn以及最大功率P_nmax，所述每个灶头的最大功率P_nmax相同，即P_nmax＝P_max；

S2：根据所述目标功率Pn计算所述多灶头电磁炉的总目标功率P＝∑P_n；

S3：根据所述总目标功率P与所述最大功率P_max之间的大小关系，控制所述每个灶头的实际输出功率。

优选地，所述步骤S3包括以下步骤：

S31：判断所述总目标功率P是否大于所述最大功率P_max，若是则执行步骤S33，否则执行S32；

S32：当P≤P_max时，所述每个灶头以总目标功率P轮流工作，当其中一个灶头工作时，其它灶头不工作；

S33：当P＞P_max时，所述每个灶头分别以不同频率共同运行；所述频率之间的差值超出人耳的听觉范围。

优选地，所述步骤S32包括以下步骤：

S321：设定所述多灶头电磁炉的工作周期T₁；

S322：计算所述每个灶头在工作周期T₁内以总目标功率P工作的时间t_n1＝P_n/P*T₁；

S323：根据所述工作时间t_n1控制相应灶头工作。

优选地，所述步骤S33包括以下步骤：

S331：设定所述多灶头电磁炉的工作周期T₂与目标频率差Δf，f₁≤Δf≤f₂；

S332：获取其中一个灶头以最大功率P_max工作时的频率f_1a，以及为达到总目标功率，同时运行的另一个灶头的工作频率f_2b；

获取所述另一个灶头以最大功率P_max工作时的频率f_2a，以及为达到总目标功率，同时运行的所述其中一个灶头的工作频率f_1b；

计算同时工作的两个灶头之间频率差Δf₁＝f_2b-f_1a与Δf₂＝f_1b-f_2a；

S333：判断所述频率差Δf₁以及Δf₂是否位于目标频率差Δf的范围内，若是则执行步骤S334，否则执行步骤S335；

S334：计算所述每个灶头在工作周期T₂内以最大功率P_max工作的时间：进入步骤S336；

S335：调整所述同时工作的两个灶头的工作频率，进入步骤S333；

S336：根据所述工作时间t_n2控制相应灶头工作。

优选地，所述步骤S335包括以下步骤：

S335a：当Δf₁＞f₂或Δf₂＞f₂，保持总目标功率P不变，调整f_1a与f_2b、f_1b与f_2a的值，使f₁≤Δf₁≤f₂，f₁≤Δf₂≤f₂，进入步骤S333；

S335b：当Δf₁＜f₁或Δf₂＜f₁，比较所述同时工作的两个灶头以目标功率P_n工作时的频率，得到较小值f_n，控制所述两个灶头以f_n同频工作，并调整其中一个灶头的占空比。

优选地，所述步骤S335a包括以下步骤：

a1：将f_2b与f_1b的值降低至f_2B与f_1B；

a2：将f_1a与f_2a的值增加至f_1A与f_2A,保持总目标功率P不变，使f₁≤Δf₁≤f₂，f₁≤Δf₂≤f₂。

优选地，所述目标频率差的范围为16KHz≤Δf≤26KHz。

本发明还提供一种使用上述控制方法的多灶头电磁炉，包括：

操作面板：用于选择工作灶头及灶头的目标功率；

控制单元：根据用户选择，获取至少两个灶头工作时每个灶头的目标功率P_n以及最大功率P_nmax，所述每个灶头的最大功率P_nmax相同，即P_nmax＝P_max；根据所述目标功率P_n计算所述多灶头电磁炉的总目标功率P＝∑P_n；根据所述总目标功率P与所述最大功率P_max之间的大小关系，控制所述每个灶头的实际输出功率。

优选地，所述控制所述每个灶头的实际输出功率包括：当P≤P_max时，所述每个灶头以总目标功率P轮流工作，当其中一个灶头工作时，其它灶头不工作；当P＞P_max时，所述每个灶头分别以不同频率共同运行；所述频率之间的差值Δf超出人耳的听觉范围。

优选地，所述频率之间的差值范围为16KHz≤Δf≤26KHz。

实施本发明的多灶头电磁炉功率控制方法，可有效避免各灶头工作在不同目标功率下而产生的噪音，不受灶头中电磁感应线圈的限制，各灶头均能达到所需的目标工作功率，且有效减少了功率开关的损耗。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明控制方法的流程图；

图2是在P≤P_max情况下一个灶头的工作周期示意图；

图3是图2所示工作状态下另一个灶头的工作周期示意图；

图4是在P＞P_max情况下一个灶头的工作周期示意图；

图5是在图3所示工作状态下另一个灶头的工作周期示意图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明实施例提出的多灶头电磁炉功率控制方法和多灶头电磁炉。

如图1所示，在本发明提出的多灶头电磁炉的功率控制方法包括以下步骤：

S1：根据用户选择，获取至少两个灶头工作时每个灶头的目标功率P_n以及最大功率P_nmax，每个灶头的最大功率P_nmax相同，即P_nmax＝P_max；

S2：根据目标功率P_n计算多灶头电磁炉的总目标功率P＝∑P_n；

S3：根据总目标功率P与最大功率P_max之间的大小关系，控制每个灶头的实际输出功率。

进一步地，步骤S3包括以下步骤：

S31：判断总目标功率P是否大于最大功率P_max，若是则执行步骤S33，否则执行S32；

S32：当P≤P_max时，每个灶头以总目标功率P轮流工作，当其中一个灶头工作时，其它灶头不工作；

S33：当P＞P_max时，每个灶头分别以不同频率共同运行；频率之间的差值超出人耳的听觉范围。

当各灶头轮流工作时，可避免各灶头同时工作时因频率不同而产生噪音。每个灶头分别以不同频率共同运行时，各灶头频率之间的差值超出人耳的听觉范围也可有效减少噪音给用户带来的影响。

进一步地，步骤S32包括以下步骤：

S321：设定多灶头电磁炉的工作周期T₁；

S322：计算每个灶头在工作周期T₁内以总目标功率P工作的时间t_n1＝P_n/P*T₁；

S323：根据工作时间t_n1控制相应灶头工作。

进一步地，步骤S33包括以下步骤：

S331：设定多灶头电磁炉的工作周期T₂与目标频率差Δf，f₁≤Δf≤f₂；

S332：获取其中一个灶头以最大功率P_max工作时的频率f_1a，以及为达到总目标功率，同时运行的另一个灶头的工作频率f_2b；

获取所述另一个灶头以最大功率P_max工作时的频率f_2a，以及为达到总目标功率，同时运行的所述其中一个灶头的工作频率f_1b；

计算同时工作的两个灶头之间频率差Δf₁＝f_2b-f_1a与Δf₂＝f_1b-f_2a；

S333：判断频率差Δf₁以及Δf₂是否位于目标频率差Δf的范围内，若是则执行步骤S334，否则执行步骤S335；

S334：计算每个灶头在工作周期T₂内以最大功率P_max工作的时间：进入步骤S336；

S335：调整同时工作的两个灶头的工作频率，进入步骤S333；

S336：根据工作时间t_n2控制相应灶头工作。

在一些实施例中，由于多灶头电磁炉的差频噪声通常因相邻的灶头差频工作而产生，而距离较远的两个灶头差频工作时不易产生人耳能听到的噪声，所以上述实施例中的功率控制方法优选地应用于恰好两个灶头同时工作的情况。

在一些实施例中，当三个灶头同时工作时，可先判断三个灶头的位置，若每个灶头相聚较远时，可直接工作，若其中两个灶头紧邻，则按上述方法控制功率；若三个灶头相邻，且相邻两个灶头的目标功率之和大于最大功率时，可按上述方法两两比较工作频率，保证两两灶头之间的频率差值在人耳可听范围范围之外。

进一步地，步骤S33包括以下步骤：

S335a：当Δf₁＞f₂或Δf₂＞f₂，保持总目标功率P不变，调整f_1a与f_2b、f_1b与f_2a的值，使f₁≤Δf₁≤f₂，f₁≤Δf₂≤f₂，进入步骤S333；

要使频率差位于目标频率差范围内，调整时，可减小f_2b、f_1b或增大f_1a、f_2a，也可减小f_2b、f_1b并增大f_1a、f_2a。由于电磁炉在设计时，各灶头的默认的最低工作频率通常大于或等于谐振频率f₀，所以当Δf₁＝f_2b-f_1a＞f₂时，可知f_2b＞f₂+f₀。由于在灶头工作频率f_2b远离谐振频率的情况下，继续调整该频率所能引起的功率变化比较小。因此，可将f_2b的值设为f_2b＝f₂+f₀，然后在此基础上再调整f_1a，使得总目标功率P不变。同理，对f_1b和f_2a调整方法与上述f_2b与f_1a的调整方法相同。

S335b：当Δf₁＜f₁或Δf₂＜f₁，比较同时工作的两个灶头以目标功率P_n工作时的频率，得到较小值f_n，控制两个灶头以f_n同频工作，并调整其中一个灶头的占空比。

在此种情况下，通过调整PWM实现输出功率的调节，使电磁炉的各灶头工作频率一致，实现无噪声的效果。

本发明提供一种应使用上述控制方法的多灶头电磁炉，该电磁炉包括操作面板以及控制单元：

操作面板：用于选择工作灶头及灶头的目标功率；

控制单元：根据用户选择，获取至少两个灶头工作时每个灶头的目标功率P_n以及最大功率P_nmax，每个灶头的最大功率P_nmax相同，即P_nmax＝P_max；根据目标功率P_n计算多灶头电磁炉的总目标功率P＝∑P_n；根据总目标功率P与最大功率P_max之间的大小关系，控制每个灶头的实际输出功率。

由于多灶头电磁炉的差频噪声通常发生在由相邻的灶头差频工作产生，而距离较远的两个灶头差频工作时不易产生人耳易听到的噪声，所以上述功率控制方法优选地应用于恰好两个灶头同时工作的情况。优选地，在本发明一些实施例中的电磁炉为双灶头电磁炉，该双灶头包括第一灶头、第二灶头。用户通过电磁炉的操作面板选择第一灶头与第二灶头同时工作且设定二者的目标功率。

如图2、图3所示，具体地，在本发明的一个实施例中，用户选择第一灶头与第二灶头的工作的目标功率分别为P₁＝1500W，P₂＝1000W，该电磁炉每个灶头的额定最大功率相等均为2500W，即P_1max＝P_2max＝P_max＝2500W；预设工作周期T₁＝400ms。通过计算可得，该电磁炉的总目标功率P＝∑P_n＝P₁+P₂＝2500W＝P_max。在此种情况下，第一灶头与第二灶头以总目标功率P轮流工作，当其中一个灶头工作时，另外一个灶头不工作。根据上述信息，计算第一灶头在工作周期T₁内以功率P工作的时间t₁₁＝P₁/P*T₁＝1500/2500*400＝240ms。计算第二灶头在工作周期T₁内以功率P工作的时间t₁₂＝P₂/P*T₁＝1000/2500*400＝160ms。第一灶头与第二灶头在工作周期T₁内轮流工作，T₁＝t₁₁+t₁₂。电磁炉控制单元根据计算所得功率、时间控制相应的灶头进行工作。

如图4、图5所示，具体地，在本发明的一个实施例中，用户选择第一灶头与第二灶头的工作的目标功率分别为P₁＝2000W，P₂＝1000W，该电磁炉每个灶头的额定最大功率相等均为2500W，即P_1max＝P_2max＝P_max＝2500W；预设工作周期T₂＝400ms；目标频率差Δf的范围设置在人耳不可听的区域，本实施例中的优选范围为16KHz≤Δf≤26KHz。通过计算可得，该电磁炉的总目标功率P＝∑P_n＝P₁+P₂＝3000W＞P_max。在此种情况下，第一灶头与第二灶头共同运行，且分别以最大功率P_max轮流工作，当其中一个灶头以功率P_max工作时，另外一个灶头的工作功率为P-P_max。根据上述信息，计算第一灶头以最大功率P_max工作时的频率f_1a，以及此时第二灶头的工作频率f_2b；计算第二灶头以最大功率P_max工作时的频率f_2a，以及此时第一灶头的工作频率f_1b；计算两个工作状态下的频率差Δf₁＝f_2b-f_1a与Δf₂＝f_1b-f_2a；若Δf₁以及Δf₂都在目标频率差范围内，则计算第一灶头在工作周期T₂内以功率P_max工作的时间

计算第二灶头在工作周期T₂内以功率P_max工作的时间

第一灶头与第二灶头在工作周期T₂内共同运行，T₂＝t₁₂+t₂₂。电磁炉控制单元根据计算所得功率、时间控制相应的灶头进行工作。

在一些实施例中，会出现Δf₁＞f₂或Δf₂＞f₂的情况，此时应保持总目标功率P不变，调整f_1a与f_2b、f_1b与f_2a的值，使f₁≤Δf₁≤f₂，f₁≤Δf₂≤f₂；具体地，各灶头的默认的最低工作频率通常大于或等于谐振频率f₀，优选地谐振频率f₀＝20KHz，所以当Δf₁＝f_2b-f_1a＞26KHz时，可知f_2b＞46KHz。由于在灶头工作频率f_2b远离谐振频率的情况下，继续调整该频率所能引起的功率变化比较小。因此，可将f_2b的值设为f_2b＝46KHz，然后在此基础上再调整f_1a，使得总目标功率P不变。同理，对f_1b和f_2a调整方法与上述f_2b与f_1a的调整方法相同。

在一些实施例中，会出现Δf₁＜f₁或Δf₂＜f₁情况，在此情况下，第一灶头与第二灶头可同频工作。具体地，计算第一灶头与第二灶头分别以各自的目标功率工作时的频率，并对二者进行比较得到较小的频率值，两个灶头均以该较小的频率值工作。在此种情况下，通过调整PWM实现输出功率的调节，使电磁炉的各灶头工作频率一致，实现无噪声的效果。

实施本发明的多灶头电磁炉功率控制方法，可有效避免各灶头工作在不同目标功率下而产生的噪音，不受灶头中电磁感应线圈的限制，各灶头均能达到所需的目标工作功率，且有效减少了功率开关的损耗。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。