高频加热电力设备及其电力控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电加热设备，尤其是涉及一种进行高频加热的设备以及方法。
【背景技术】
[0002]高频加热是电磁波加热的一种形式，其原理是，当被加热物体(电介质)处于高频电场中时，电介质内部具有正负极性的偶极子就会顺电场方向排列。在电场每秒数百万次极性变化的作用下，偶极子产生剧烈运动，摩擦发热。从而，在电磁波的作用下，使加热物体自身发热。
[0003]与传统的加热技术相比，高频加热具有加热均匀、速度快、热效率高等优点，因此高频加热技术具有极大的吸引力和应用前景。目前，高频加热设备以及工艺大量应用于日常生活以及生产实践中，例如日常生活中的微波炉，工业应用中的高频焊接、高频淬火、金属表面热处理等。
[0004]高频加热设备中一般使用磁控管作为大功率直接振荡器件，将由磁控管发生的电磁波通过辐射器向加热室内发射高频电磁波，对室内的被加热物进行加热。传统的高频加热设备在设定好加热功率加热时间后，在整个的加热过程中，不会大幅度的调整其输出功率。要想改变其加热功率，一般需要停机后再重新设置。
[0005]但是在某些应用场合，却需要在加热程中降低对于加热物的加热功率，比如微波炉用于煲汤类的操作，先需要大火将水烧开，然后再维持小火保温。由于功率切换时的大幅变动，可以导致高频加热设备的变频电源的软开关损害，现有的高频加热设备很难实现对于加热过程中被加热物体的加热功率的大幅变动。
[0006]现有技术中，201110268246.3的发明专利提出了一种高频加热设备电源功率切换方法，器通过预设的调整功率指令，以设定的步幅值逐次增大或减小微波炉电源功率，直至达到指令的目标功率，从而使被加热体的接收功率达到预期值。但是，现有技术中的该方法通过逐步变化的方式实现，使被加热体的接收功率达到预期值所需的花费时间较长，可能无法满足实时调整的需要。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种高频加热电力设备及其电力控制方法，能够在短时间内使被加热物体的接收功率达到预期值，并且不会因此产生输出功率大幅变动导致的损害。
[0008]作为本发明的一个方面，提供了一种高频加热电力设备，包括:振荡器，其输出预定频带内的振荡频率的信号；半导体功率放大器，对所述振荡器的输出进行功率放大；辐射器，基于所述半导体功率放大器的输出功率而辐射加热用电磁波；反射波监控器，检测所述加热用电磁波的反射波；控制器，所述控制器在接收到降低加热幅度的命令时，将振荡器的振荡频率变更为反射功率比大于当前振荡频率的反射功率比的振荡频率。
[0009]优选的，还包括存储器，所述存储器存储振荡部在不同的振荡频率的反射功率比；所述控制器在接收到降低加热幅度的命令时，根据存储部内存储的反射功率比，从其中选择反射功率比大于当前振荡功率的反射频率的振荡频率，并且将振荡器的振荡频率变更为该振荡频率。
[0010]优选的，在加热前，所述控制器在容许频率内控制所述振荡器以特定步长进行变频扫描，通过反射波监控器检测的反射波计算出各个振荡频率的反射功率比，将其存储在存储器中。
[0011]优选的，所述容许频率在2.40GHz至2.50GHz的范围。
[0012]优选的，所述扫描时，所述半导体功率放大器的输出功率小于其工作功率。
[0013]优选的，所述控制器根据如下步骤计算变更后的振荡频率:(1)所述控制器接收到降低加热幅度后的所需半导体功率放大器的输出功率W1 ;2)根据该输出功率W和当前振荡频率的反射功率比f计算出降低加热幅度以后的有用功率W2 = W1X (1 一 f) ;3)根据该有用功率W2以及当前半导体功率放大器的输出功率W计算出降低加热幅度的期待反射功率比ft = i 一 w2/ff ;4)所述控制器根据该期待反射功率比ft确定变更后振荡器的振荡频率。
[0014]优选的，所述步骤4)中，所述控制器在所述存储器中选择特定振荡频率作为变更后的振荡频率，所述特定振荡频率的反射功率比最接近期待反射功率比ft。
[0015]可选的，所述步骤4)中，如果所述期待反射功率比ft与所述存储器中最大的反射功率比fmax的差值大于特定阈值时，所述控制器控制将所述半导体功率放大器降低为W3后，将所述振荡器的振荡频率设置为fmax对应的振荡频率；所述W3 = W2/(l-famx)。
[0016]优选的，还包括隔离器，所述隔离器用于屏蔽反射到半导体功率放大器的微波。
[0017]作为本发明的另外一个方面，提供一种高频加热电力设备的电力控制方法，包括如下步骤:1)在加热前，所述控制器在容许频率内控制所述振荡器以特定步长进行变频扫描，通过反射波监控器检测的反射波计算出各个振荡频率的反射功率比，将其存储在存储器中；2)以当前振荡频率和当前功率加热特定时间；3)所述控制器接收到降低加热幅度后的所需半导体功率放大器的输出功率W1 ; 4 )根据该输出功率W和当前振荡频率的反射功率比f计算出降低加热幅度以后的有用功率W2 = W1X (1 - f);5)根据该有用功率W2以及当前半导体功率放大器的输出功率W计算出降低加热幅度的期待反射功率比ft = 1 - w2/W ;6)所述控制器根据该期待反射功率比ft确定变更后振荡器的振荡频率。
【附图说明】
[0018]图1是本发明高频加热电力设备的控制流程示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。
[0020]本发明的实施例的高频加热电力设备，包括振荡器，半导体功率放大器，辐射器，反射波监控器、存储器以及控制器。其中，振荡器为变频振荡器，其振荡频率能够在预定的范围内进行变换。优选的，可以将振荡器的振荡频率设置为能够在2.40GHz至2.50GHz的范围内变化。
[0021]半导体功率放大器用于功率的放大，其可以包括前级前置放大器、中级前置放大器和后级前置放大器。从振荡器输入到半导体功率放大部的功率是mW级别的微小功率，在半导体功率放大部中进行功率放大后，从而能够向辐射器提供kW的功率。
[0022]可以使用天线作为辐射器，其基于半导体功率放大器的输出功率而辐射向加热室内辐射加热用电磁波，被加热物收到电磁波辐射后，从而被加热。
[0023]由于辐射器的输出阻抗和加热室的阻抗的存在，辐射到加热室的电磁波不是完全被加热物吸收。其中有一部分电磁波会反射形成反射波，从而导致被加热物吸收有用功率并不等于半导体放大器的输出功率。该部分反射波的强度与振荡器的振荡频率相关，反射波监控器用于检测不同振荡频率下反射波的强度，从而根据该强度能够计算出反射功率与半导体放大