电磁加热系统及电磁加热系统中继电器的控制方法、装置与流程

本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统中继电器的控制方法、一种电磁加热系统中继电器的控制装置以及一种电磁加热系统。

背景技术：

目前，单管电磁炉在连续低功率运行时，一般通过切换谐振电容的方式提高谐振频率，以减小低功率运行时IGBT管超前导通电压来实现加热。通常，谐振电路包括两个谐振电容，其连接方式可以为并联或串联，在两个谐振电容并联方式下，当单管电磁炉高功率运行时，通过控制继电器闭合以使用大容值的谐振电容工作；当单管电磁炉低功率运行时，通过控制继电器断开以使用小容值的谐振电容工作。

但由于IGBT管关断后，谐振电路中的LC振荡仍存在一定时间，同时继电器动作有一定的滞后时间，因此，在高低功率之间切换时，如果直接切换继电器，则容易出现因电流过大而导致触点粘死或继电器损坏等现象的发生，带来安全隐患。

因此，需要对继电器的控制方法进行改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效避免加热功率切换时因直接控制继电器闭合或断开而导致过电流现象发生的电磁加热系统中继电器的控制方法。

本发明的另一个目的在于提出一种电磁加热系统中继电器的控制装置。本发明的又一个目的在于提出一种电磁加热系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电磁加热系统中继电器的控制方法，所述电磁加热系统包括谐振电路和IGBT管，所述谐振电路包括谐振线圈、多个谐振电容、控制所述多个谐振电容中参与谐振的谐振电容数量的继电器，所述控制方法包括以下步骤：当接收到所述电磁加热系统的加热功率在高功率与低功率间切换控制指令时，控制所述IGBT管关断以使所述电磁加热系统停止加热，并开始计时；当计时时间达到第一预设时间时，控制所述继电器进行动作并进行延时；当延时时间达到第二预设时间时，控制所述IGBT管导通以使所述电磁加热系统开始加热。

根据本发明实施例的电磁加热系统中继电器的控制方法，当接收到电磁加热系统的加热功率在高功率与低功率间切换控制指令时，控制IGBT管关断以使电磁加热系统停止加热，并开始计时，当计时时间达到第一预设时间时，控制继电器进行动作并进行延时，当延时时间达到第二预设时间时，控制IGBT管导通以使电磁加热系统开始加热，从而有效地避免了加热功率切换时因直接控制继电器闭合或断开而导致的过电流现象的发生，提高了电磁加热系统的安全性和可靠性。

根据本发明的一个实施例，在接收到所述切换控制指令时，还判断所述继电器的当前状态，其中，如果所述继电器的当前状态为闭合状态，则在所述计时时间达到所述第一预设时间时，控制所述继电器执行断开动作；如果所述继电器的当前状态为断开状态，则在所述计时时间达到所述第一预设时间时，控制所述继电器执行闭合动作。

在本发明的一些实施例中，所述第一预设时间和所述第二预设时间均大于20ms。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种电磁加热系统中继电器的控制装置，所述电磁加热系统包括谐振电路、IGBT管和驱动IGBT管的驱动单元，所述谐振电路包括谐振线圈、多个谐振电容、控制所述多个谐振电容中参与谐振的谐振电容数量的继电器，所述控制装置包括：用于控制所述继电器闭合和断开的继电器控制单元；主控单元，所述主控单元分别与所述驱动单元和继电器控制单元相连，所述主控单元当接收到所述电磁加热系统的加热功率在高功率与低功率间切换控制指令时通过所述驱动单元控制所述IGBT管关断以使所述电磁加热系统停止加热，并开始计时，以及在计时时间达到第一预设时间时所述主控单元通过所述继电器控制单元控制所述继电器进行动作并进行延时，并延时时间达到第二预设时间时，所述主控单元通过所述驱动单元控制所述IGBT管导通以使所述电磁加热系统开始加热。

根据本发明实施例的电磁加热系统中继电器的控制装置，主控单元当接收到电磁加热系统的加热功率在高功率与低功率间切换控制指令时通过驱动单元控制IGBT管关断以使电磁加热系统停止加热，并开始计时，以及在计时时间达到第一预设时间时主控单元通过继电器控制单元控制继电器进行动作并进行延时，并延时时间达到第二预设时间时，主控单元通过驱动单元控制IGBT管导通以使电磁加热系统开始加热，从而有效地避免了加热功率切换时因直接控制继电器闭合或断开而导致的过电流现象的发生，提高了电磁加热系统的安全性和可靠性。

根据本发明的一个实施例，所述主控单元在接收到所述切换控制指令时还判断所述继电器的当前状态，其中，如果所述继电器的当前状态为闭合状态，所述主控单元则在所述计时时间达到所述第一预设时间时通过所述继电器控制单元控制所述继电器执行断开动作；如果所述继电器的当前状态为断开状态，所述主控单元则在所述计时时间达到所述第 一预设时间时通过所述继电器控制单元控制所述继电器执行闭合动作。

在本发明的一些实施例中，所述第一预设时间和所述第二预设时间均大于20ms。

根据本发明的一个实施例，所述多个谐振电容为第一谐振电容和第二谐振电容时，所述第一谐振电容与所述谐振线圈并联，所述第二谐振电容与所述继电器中的开关串联后与所述第一谐振电容并联，所述第二谐振电容还并联有第一电阻。

根据本发明的一个实施例，所述继电器控制单元包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述继电器中线圈的一端相连，所述第一二极管的阴极与所述继电器中线圈的另一端相连后与预设电源相连；第一三极管，所述第一三极管的集电极与所述第一二极管的阳极相连，所述第一三极管的发射极接地；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一三极管的基极相连，所述第二电阻的另一端与所述主控单元相连。

此外，本发明的实施例还提出了一种电磁加热系统，其包括上述的继电器的控制装置。具体的，所述电磁加热系统为电磁炉。

该电磁加热系统通过上述的继电器的控制装置，能够有效避免加热功率切换时因直接控制继电器闭合或断开而导致的过电流现象的发生，提高了系统的安全性和可靠性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统中继电器的控制方法的流程图。

图2是根据本发明一个实施例的电磁加热系统中继电器的控制流程图。

图3是根据本发明一个实施例的继电器的控制时序图。

图4是根据本发明实施例的电磁加热系统中继电器的控制装置的电路图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电磁加热系统中继电器的控制方法、电磁加热系统中继电器的控制装置以及电磁加热系统。

图1是根据本发明实施例的电磁加热系统中继电器的控制方法的流程图，其中，电磁加热系统包括谐振电路和IGBT管，谐振电路包括谐振线圈、多个谐振电容、控制多个谐振电容中参与谐振的谐振电容数量的继电器。

如图1所示，电磁加热系统中继电器的控制方法包括以下步骤：

S1，当接收到电磁加热系统的加热功率在高功率与低功率间切换控制指令时，控制IGBT 管关断以使电磁加热系统停止加热，并开始计时。

S2，当计时时间达到第一预设时间时，控制继电器进行动作并进行延时。

根据本发明的一个实施例，在接收到切换控制指令时，还判断继电器的当前状态，其中，如果继电器的当前状态为闭合状态，则在计时时间达到第一预设时间时，控制继电器执行断开动作；如果继电器的当前状态为断开状态，则在计时时间达到第一预设时间时，控制继电器执行闭合动作。

S3，当延时时间达到第二预设时间时，控制IGBT管导通以使电磁加热系统开始加热。

在本发明的一些实施例中，第一预设时间和第二预设时间均大于20ms。

具体而言，在电磁加热系统的工作过程中，在控制继电器进行动作前，先通过控制IGBT管关断以使电磁加热系统停止加热第一预设时间t1后，再控制继电器进行动作，并在继电器动作后，延时第二预设时间t2后，通过控制IGBT管导通以使电磁加热系统恢复加热。

其中，第一预设时间t1需远大于从IGBT管关断到谐振电路停止振荡的时间，由于电磁加热系统工作过程中，谐振电路的最小谐振频率为20kHz左右，在IGBT管关断后，谐振电路将发生阻尼振荡，并且振幅越来越小，一般20个振荡周期后阻尼振荡消失，因此，第一预设时间t1需大于20ms，具体的，可以将t1设置为30ms或40ms,为提升响应速度，t1一般设置小于1s。同时，第二预设时间t2需远大于继电器闭合或断开的时间，而一般继电器闭合或断开的最长时间为20ms左右，因此第一预设时间t1和第二预设时间均大于20ms。本发明的实施例中，高功率和低功率是通过设定的临界值来区分，例如将1000W设定为高功率与低功率的临界值，则高于1000W为高功率，低于1000W为低功率，如加热功率从1500W切换到800W则是从高功率切换到低功率，如加热功率从600W切换到1200W则是从低功率切换到高功率，而功率从1500W切换到1200W是在高功率范围内切换，不属于高功率与低功率间切换；当然，高功率与低功率的临界值可以设定为不同的值，仅仅是作为高功率与低功率范围的区分。

根据本发明的一个具体示例，如图2所示，电磁加热系统中继电器的控制过程包括以下步骤：

S101，继电器程序处理入口。

S102，判断是否需要高功率加热。如果是，执行步骤S103；如果否，执行步骤S112。

S103，判断继电器是否处于闭合状态。如果是，执行步骤S111；如果否，执行步骤S104。

S104，电磁加热系统停止加热，并开始计时。

S105，判断停止加热时间是否大于第一预设时间t1。如果是，执行步骤S106；如果否，返回步骤S105，继续判断。

S106，继电器根据功率需要动作，并开始计时，同时清除停止加热时间。

S107，判断是否需要停止加热。如果是，执行步骤S110；如果否，执行步骤S108。

S108，判断继电器动作时间是否大于第二预设时间t2。如果是，执行步骤S109；如果否，返回步骤S108，继续判断。

S109，电磁加热系统开始加热。

S110，清除继电器动作时间。

S111，继电器程序处理结束。

S112，判断是否需要低功率加热。如果是，执行步骤S113；如果否，执行步骤S114。

S113，判断继电器是否处于断开状态。如果是，返回步骤S111；如果否，返回步骤S104。

S114，需要停止加热。

从上述步骤可知，在电磁加热系统工作过程中，不管电磁加热系统的加热功率由低功率状态切换为高功率状态还是由高功率状态切换为低功率状态，为了避免因直接控制继电器的闭合或断开而导致过电流现象的发生，在加热功率切换过程中，均需控制电磁加热系统停止加热一段时间，并在电磁加热系统停止加热的时间内，控制继电器闭合或断开。

具体而言，如图3所示，当电磁加热系统以高功率运行时，继电器处于闭合状态，此时，谐振电路中的谐振电容的容值比较大，例如，可以是多个谐振电容的并联，当电磁加热系统接收到由高功率状态切换为低功率状态的切换控制指令时，通过控制IGBT管关断以使电磁加热系统停止加热，并开始计时，当计时时间达到第一预设时间t1时，控制继电器断开并重新开始计时，当计时时间达到第二预设时间t2时，通过控制IGBT管导通以使电磁加热系统恢复加热，此时，谐振电路中的谐振电容的容值比较小，例如，可以是单个谐振电容。

当电磁加热系统以低功率运行时，继电器处于断开状态，此时，谐振电路中的谐振电容的容值比较小，例如，可以是单个谐振电容，当电磁加热系统接收到由低功率状态切换为高功率状态的切换控制指令时，通过控制IGBT管关断以使电磁加热系统停止加热，并开始计时，当计时时间达到第一预设时间t1时，控制继电器闭合并重新开始计时，当计时时间达到第二预设时间t2时，通过控制IGBT管导通以使电磁加热系统恢复加热，此时，谐振电路中的谐振电容的容值比较大，例如，可以是多个谐振电容的并联。

综上所述，根据本发明实施例的电磁加热系统中继电器的控制方法，当接收到电磁加热系统的加热功率在高功率与低功率间切换控制指令时，控制IGBT管关断以使电磁加热系统停止加热，并开始计时，当计时时间达到第一预设时间时，控制继电器进行动作并进行延时，当延时时间达到第二预设时间时，控制IGBT管导通以使电磁加热系统开始加热，从而有效地避免了加热功率切换时因直接控制继电器闭合或断开而导致的过电流现象的发生，提高了电磁加热系统的安全性和可靠性。

图4是根据本发明实施例的电磁加热系统中继电器的控制装置的电路图，如图4所示，电磁加热系统包括谐振电路10、IGBT管和驱动IGBT管的驱动单元20，谐振电路10包括谐振线圈L1、多个谐振电容、控制多个谐振电容中参与谐振的谐振电容数量的继电器K。

继电器的控制装置包括继电器控制单元30和主控单元40，其中，继电器控制单元30用于控制继电器K的闭合和断开，主控单元40分别与驱动单元20和继电器控制单元30相连，主控单元40当接收到电磁加热系统的加热功率在高功率与低功率间切换控制指令时通过驱动单元20控制IGBT管关断以使电磁加热系统停止加热，并开始计时，以及在计时时间达到第一预设时间时主控单元40通过继电器控制单元30控制继电器K进行动作并进行延时，并延时时间达到第二预设时间时，主控单元40通过驱动单元20控制IGBT管导通以使电磁加热系统开始加热。

根据本发明的一个实施例，主控单元40在接收到切换控制指令时还判断继电器K的当前状态，其中，如果继电器K的当前状态为闭合状态，主控单元40则在计时时间达到第一预设时间时通过继电器控制单元30控制继电器K执行断开动作；如果继电器K的当前状态为断开状态，主控单元40则在计时时间达到第一预设时间时通过继电器控制单元30控制继电器K执行闭合动作。

在本发明的一些实施例中，第一预设时间和第二预设时间均大于20ms。

具体而言，在电磁加热系统的工作过程中，在继电器控制单元30控制继电器K进行动作前，先通过驱动单元20控制IGBT管关断以使电磁加热系统停止加热第一预设时间t1后，继电器控制单元30再控制继电器K进行动作，并在继电器K动作后，延时第二预设时间t2后，通过驱动单元20控制IGBT管导通以使电磁加热系统恢复加热。

其中，第一预设时间t1需远大于从驱动单元20控制IGBT管关断到谐振电路10停止振荡的时间，由于电磁加热系统工作过程中，谐振电路10的最小谐振频率为20kHz左右，在驱动单元20控制IGBT管关断后，谐振电路10将发生阻尼振荡，并且振幅越来越小，一般20个振荡周期后阻尼振荡消失，因此，第一预设时间t1需大于20ms，具体的，可以将t1设置为30ms或40ms,为提升响应速度，t1一般设置小于1s。同时，第二预设时间t2需远大于继电器K闭合或断开的时间，而一般继电器K闭合或断开的最长时间为20ms左右，因此第一预设时间t1和第二预设时间均大于20ms。

根据本发明的一个实施例，多个谐振电容为第一谐振电容C1和第二谐振电容C2时，第一谐振电容C1与谐振线圈L1并联，第二谐振电容C2与继电器K中的开关串联后与第一谐振电容C1并联，第二谐振电容C2还并联有第一电阻R1。

根据本发明的一个实施例，继电器控制单元30包括第一二极管D1、第一三极管Q1和第二电阻R2，其中，第一二极管D1的阳极与继电器K中线圈的一端相连，第一二极管D1 的阴极与继电器K中线圈的另一端相连后与预设电源VDD相连，第一三极管Q1的集电极与第一二极管D1的阳极相连，第一三极管Q1的发射极接地GND，第二电阻R2的一端与第一三极管Q1的基极相连，第二电阻R2的另一端与主控单元40相连。

此外，如图4所示，继电器的控制装置还可以包括整流滤波单元50，整流滤波单元50包括整流桥51、第二电感L2和第三电容C3，其中，整流桥51将交流电整流为第一直流电，第一直流电经过第二电感L2和第三电容C3构成的滤波电路进行滤波，以输出较为稳定的第二直流电给谐振电路10供电。

具体地，在电磁加热系统工作过程中，不管电磁加热系统的加热功率由低功率状态切换为高功率状态还是由高功率状态切换为低功率状态，为了避免因直接控制继电器K的闭合或断开而导致过电流现象的发生，在加热功率切换过程中，均需控制电磁加热系统停止加热一段时间，并在电磁加热系统停止加热的时间内，控制继电器K闭合或断开。

当电磁加热系统以高功率运行时，继电器控制单元30控制继电器K处于闭合状态，此时，第一电容C1和第二电容C2并联，谐振电容的容值为第一电容C1和第二电容C2的容值之和，并且第一电容C1和第二电容C2的容值之和大于第一电容的容值C1。当主控单元40接收到由高功率状态切换为低功率状态的切换控制指令时，主控单元40停止输出PWM信号或PPG信号以使IGBT管关断，从而使电磁加热系统停止加热，同时，主控单元40开始计时，当计时时间达到第一预设时间t1时，继电器控制单元30控制继电器K断开并重新开始计时，当计时时间达到第二预设时间t2时，主控单元40开始输出PWM信号或PPG信号至驱动单元20，通过驱动单元20控制IGBT管导通以使电磁加热系统恢复加热状态，此时，只有第一电容C1参与谐振，谐振电容的容值比较小。

当电磁加热系统以低功率运行时，继电器控制单元30控制继电器K处于断开状态，此时，只有第一电容C1参与谐振，谐振电容的容值比较小。当主控单元40接收到由低功率状态切换为高功率状态的切换控制指令时，主控单元40停止输出PWM信号或PPG信号以使IGBT管关断，从而使电磁加热系统停止加热，同时，主控单元40开始计时，当计时时间达到第一预设时间t1时，继电器控制单元30控制继电器K闭合并重新开始计时，当计时时间达到第二预设时间t2时，主控单元40开始输出PWM信号或PPG信号至驱动单元20，通过驱动单元20控制IGBT管导通以使电磁加热系统恢复加热状态，此时，第一电容C1和第二电容C2共同参与谐振，谐振电容的容值比较大。

进一步地，根据本发明的一个具体示例，当加热功率小于或等于1000W时，主控单元40默认为低功率状态，继电器K处于断开状态；当加热功率大于1000W时，主控单元40默认为高功率状态，继电器K处于闭合状态。

当用户操作电磁加热系统使电磁加热系统的加热功率由低功率状态切换至高功率状态 时，例如，将加热功率从500W切换至2000W，主控单元40停止输出PWM信号或PPG信号至驱动单元20，电磁加热系统停止加热，延时第一预设时间t1后，主控单元40发出继电器闭合信号至继电器控制单元30以控制继电器K闭合，延时第二预设时间t2后，主控单元40恢复PWM信号或PPG信号的输出，电磁加热系统恢复加热，此时，谐振电路10以第一谐振电容C1和第二谐振电容C2并联的方式运行在高功率状态。

当用户操作电磁加热系统使电磁加热系统的加热功率由高功率状态切换至低功率状态时，例如，将加热功率从2000W切换至500W时，主控单元40停止输出PWM信号或PPG信号至驱动单元20，电磁加热系统停止加热，延时第一预设时间t1后，主控单元40发出继电器断开信号至继电器控制单元30以控制继电器K断开，延时第二预设时间t2后，主控单元40恢复PWM信号或PPG信号的输出，电磁加热系统恢复加热，此时，谐振电路以单个谐振电容(第一谐振电容C1)方式运行在低功率状态。

当用户从高功率状态关机时，例如，在加热功率为2000W时关机，主控单元40停止输出PWM信号或PPG信号至驱动单元20，电磁加热系统停止加热，延时第一预设时间t1后，主控单元40发出继电器断开信号至继电器控制单元30以控制继电器K断开，继电器K关机处理完成。

根据本发明实施例的电磁加热系统中继电器的控制装置，主控单元当接收到电磁加热系统的加热功率在高功率与低功率间切换控制指令时通过驱动单元控制IGBT管关断以使电磁加热系统停止加热，并开始计时，以及在计时时间达到第一预设时间时主控单元通过继电器控制单元控制继电器进行动作并进行延时，并延时时间达到第二预设时间时，主控单元通过驱动单元控制IGBT管导通以使电磁加热系统开始加热，从而有效地避免了加热功率切换时因直接控制继电器闭合或断开而导致的过电流现象的发生，提高了电磁加热系统的安全性和可靠性。

此外，本发明的实施例还提出了一种电磁加热系统，其包括上述的继电器的控制装置,具体的，电磁加热系统可以为电磁炉。电磁炉作为一种敞开的电磁加热系统，需要用户在使用过程中经常操控，因此更加适用。

该电磁加热系统通过上述的继电器的控制装置，能够有效避免加热功率切换时因直接控制继电器闭合或断开而导致的过电流现象的发生，提高了系统的安全性和可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发 明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。