电磁加热装置的IGBT驱动方法和电磁加热装置与流程

本发明涉及家用电器技术领域，更具体而言，涉及一种电磁加热装置的IGBT驱动方法和一种电磁加热装置。

背景技术：

在相关技术中，现有电磁炉IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的驱动方案都是固化在控制器的程序中的，通过判锅程序确定锅具的类型，在开启电磁炉进行工作时通过查表找到程序里的驱动方案以控制电磁炉进行加热。对于常用且参数没发生变化的锅具通常可以比较好的匹配其对应功率下的工作时间，但对于不常使用的锅具的材质参数与通用锅具的材质参数有较大偏差，则难通过查表获得程序里的驱动方案，导致锅具不能很好的兼容，造成输出功率偏差相对比较大，产品可靠性差。

因此，如何确定IGBT的过零导通时间进而确定不同锅具的加热模式成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于，提出了一种新的电磁加热装置的IGBT驱动方法。

本发明的另一个目的在于提出了一种电磁加热装置。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种电磁加热装置的IGBT驱动方法，所述IGBT包括发射极、集电极和集电极，所述驱动方法包括：在对所述集电极施加指定占空比的电负载信号后的指定时间内，获取所述集电极的采样信号；根据所述采样信号判断是否有过零导通 信号出现；在判定出现所述过零导通信号时，确定所述过零导通信号的持续时间；在确定所述持续时间和相应的所述指定占空比后，叠加处理至少两种占空比不相同的驱动信号，以生成混频驱动信号，其中，所述指定占空比处于所述至少两种占空比确定的占空比范围之内；将所述混频驱动信号施加于所述集电极，以驱动所述IGBT周期性循环地工作于多个指定工作模式，所述多个指定工作模式包括超前导通工作模式、过零导通工作模式和滞后导通工作模式。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过将混频电压施加于集电极，使IGBT循环工作于超前导通工作模式、过零导通工作模式和滞后导通工作模式等多种工作模式，释放了IGBT的内部积累应力，改善损伤积累，降低了故障率。

具体地，对于电磁炉等电磁加热装置而言，前IGBT开通的时间长短，决定了LC(线圈盘与谐振电容)回路能量的强度，能量强度决定LC震荡的波幅，进而可以预测V_CE(集电极与发射极之间的电压)的电压变化幅度，关断后晶闸管LC(线圈盘与谐振电容)自然震荡时晶闸管的V_CE(集电极与发射极之间的电压)电压跟随波动，其中，V_CE的幅值较大，而集电极的采样信号与V_CE正相关，因此，采用集电极的采样信号作为判断过零导通的依据，降低了检测量程，提高了检测过程的可靠性。

其中，通过获取IGBT的集电极的采样信号，并且将所得的采样信号输入单片机自带的AD转换模块(数模转换模块)或者先通过AD转换芯片再将所得信号输入给单片机，实现了模拟信号和数字信号之间的转换，并且将得到的数字信号直接赋值到程序，使得单片机能够快速地判断出是否存在过零导通点，即触发点的电信号由零值或者负值变为正值时的点，单片机通过识别过零导通这个点，并且将关断后的自谐振电压与设定的基准电压进行比较，让单片机判断并自动找到IGBT的最优的过零导通时间。

另外，根据本发明上述实施例提供的电磁加热装置的IGBT驱动方法，还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，优选地，在对所述集电极施加指定占空比的电负载信号后的指定时间内，获取所述集电极的采样信号，包括以下具 体步骤：对所述集电极施加所述电负载信号后，在停止施加所述电负载信号的指定时间内，采集所述集电极的信号，对所述集电极的信号进行数模转换处理，以获取所述采样信号。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过在电负载信号停止对基极供电后的指定时间内采集基极信号，降低了检测量程，提高了检测过程的可靠性。

具体地，在获取IGBT的集电极的采样信号时，并且将所得的采样信号输入单片机自带的AD转换模块(数模转换模块)或者先通过AD转换芯片再将所得信号输入给单片机，将得到的数字信号直接赋值到程序，使得单片机能够判断出存在过零导通点，即触发的电压至由零值变为正值时的点，从而可以确定过零导通时间。

根据本发明的一个实施例，优选地，根据所述采样信号判断是否有过零导通信号出现，包括以下具体步骤：判断所述采样信号是否大于或等于预设基准信号；在判定所述采样信号大于或等于所述预设基准信号时，确定有所述过零导通信号出现。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过判断采样信号是否大于或等于预设基准信号，以确定过零导通信号出现，实现了快速地判断并自动找到IGBT的最优的过零导通时间，进而根据过零导通时间来调整驱动同步方案，也即实现了电磁加热装置与不同锅具的加热模式的匹配过程，降低了功耗。

根据本发明的一个实施例，优选地，判断所述采样信号是否大于或等于预设基准信号，包括以下具体步骤：在判定所述采样信号小于所述预设基准信号时，确定无所述过零导通信号出现。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过设定在判定采样信号小于预设基准信号时，确定无过零导通信号出现，进一步地确保了确定过零导通时间的可靠性和准确性，同时，便于提高检测过零导通信号的效率。

根据本发明的一个实施例，优选地，还包括以下具体步骤：在判定未产生所述过零导通信号时，增大电负载信号的占空比，并将增大占空比的 电负载信号作为所述指定占空比的电负载信号。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过在未检测到过零导通信号触发时，提高电负载信号的占空比，也即提高了施加于IGBT的功率，从而加快了确定过零导通时间的效率，其中，占空比的提高可以是根据预设步进值，或者根据预设的功率曲线进行测试，直至产生过零导通信号触发为止。

根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种电磁加热装置，包括IGBT，所述IGBT包括发射极、集电极和集电极，所述电磁加热装置还包括：获取单元，用于在对所述集电极施加指定占空比的电负载信号后的指定时间内，获取所述集电极的采样信号；判断单元，用于根据所述采样信号判断是否有过零导通信号出现；确定单元，用于在判定出现所述过零导通信号时，确定所述过零导通信号的持续时间；叠加单元，用于在确定所述持续时间和相应的所述指定占空比后，叠加处理至少两种占空比不相同的驱动信号，以生成混频驱动信号，其中，所述指定占空比处于所述至少两种占空比确定的占空比范围之内；驱动单元，用于将所述混频驱动信号施加于所述集电极，以驱动所述IGBT周期性循环地工作于多个指定工作模式，所述多个指定工作模式包括超前导通工作模式、过零导通工作模式和滞后导通工作模式。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过将混频电压施加于集电极，使IGBT循环工作于超前导通工作模式、过零导通工作模式和滞后导通工作模式等多种工作模式，释放了IGBT的内部积累应力，改善损伤积累，降低了故障率。

具体地，对于电磁炉等电磁加热装置而言，IGBT开通的时间长短，决定了LC(线圈盘与谐振电容)回路能量的强度，能量强度决定LC震荡的波幅，进而可以预测V_CE(集电极与发射极之间的电压)的电压变化幅度，关断后晶闸管LC(线圈盘与谐振电容)自然震荡时晶闸管的V_CE(集电极与发射极之间的电压)电压跟随波动，其中，V_CE的幅值较大，而集电极的采样信号与V_CE正相关，因此，采用集电极的采样信号作为判断过零导通的依据，降低了检测量程，提高了检测过程的可靠性。

其中，通过获取IGBT的集电极的采样信号，并且将所得的采样信号输入单片机自带的AD转换模块(数模转换模块)或者先通过AD转换芯片再将所得信号输入给单片机，实现了模拟信号和数字信号之间的转换，并且将得到的数字信号直接赋值到程序，使得单片机能够快速地判断出是否存在过零导通点，即触发点的电信号由零值或者负值变为正值时的点，单片机通过识别过零导通这个点，并且将关断后的自谐振电压与设定的基准电压进行比较，让单片机判断并自动找到IGBT的最优的过零导通时间。

根据本发明的一个实施例，优选地，所述获取单元还包括：采集单元，用于对所述集电极施加所述电负载信号后，在停止施加所述电负载信号的指定时间内，采集所述集电极的信号，对所述集电极的信号进行数模转换处理，以获取所述采样信号。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过在电负载信号停止对基极供电后的指定时间内采集基极信号，降低了检测量程，提高了检测过程的可靠性。

具体地，在获取IGBT的集电极的采样信号时，并且将所得的采样信号输入单片机自带的AD转换模块(数模转换模块)或者先通过AD转换芯片再将所得信号输入给单片机，将得到的数字信号直接赋值到程序，使得单片机能够判断出存在过零导通点，即触发的电压至由零值变为正值时的点，从而可以确定过零导通时间。

根据本发明的一个实施例，优选地，所述判断单元还用于，判断所述采样信号是否大于或等于预设基准信号；所述确定单元还用于，在判定所述采样信号大于或等于所述预设基准信号时，确定有所述过零导通信号出现。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过判断采样信号是否大于或等于预设基准信号，以确定过零导通信号出现，实现了快速地判断并自动找到IGBT的最优的过零导通时间，进而根据过零导通时间来调整驱动同步方案，也即实现了电磁加热装置与不同锅具的加热模式的匹配过程，降低了功耗。

根据本发明的一个实施例，优选地，所述确定单元还用于，在判定所述采样信号小于所述预设基准信号时，确定无所述过零导通信号出现。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过设定在判定采样信号小于预设基准信号时，确定无过零导通信号出现，进一步地确保了确定过零导通时间的可靠性和准确性，同时，便于提高检测过零导通信号的效率。

根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：增大单元，用于在判定未产生所述过零导通信号时，增大电负载信号的占空比，并将增大占空比的电负载信号作为所述指定占空比的电负载信号。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过在未检测到过零导通信号触发时，提高电负载信号的占空比，也即提高了施加于IGBT的功率，从而加快了确定过零导通时间的效率，其中，占空比的提高可以是根据预设步进值，或者根据预设的功率曲线进行测试，直至产生过零导通信号触发为止。

本发明提出的一种电磁加热装置，可以是电磁炉，也可以是电磁加热饭煲或电磁加热压力锅等电磁加热烹饪装置。

根据本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法的示意流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的电磁加热装置的示意框图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的电磁加热装置的控制方法的示意流程图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的电磁加热控制的实时测试图；

图5示出了根据本发明的另一个实施例的电磁加热控制的实时测试图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法的示意流程图。

如图1所示，根据本发明实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，所述IGBT包括发射极、集电极和集电极，所述驱动方法包括：步骤102，在对所述集电极施加指定占空比的电负载信号后的指定时间内，获取所述集电极的采样信号；步骤104，根据所述采样信号判断是否有过零导通信号出现；步骤106，在判定出现所述过零导通信号时，确定所述过零导通信号的持续时间；步骤108，在确定所述持续时间和相应的所述指定占空比后，叠加处理至少两种占空比不相同的驱动信号，以生成混频驱动信号，其中，所述指定占空比处于所述至少两种占空比确定的占空比范围之内；步骤110，将所述混频驱动信号施加于所述集电极，以驱动所述IGBT周期性循环地工作于多个指定工作模式，所述多个指定工作模式包括超前导通工作模式、过零导通工作模式和滞后导通工作模式。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过将混频电压施加于集电极，使IGBT循环工作于超前导通工作模式、过零导通工作模式和滞后导通工作模式等多种工作模式，释放了IGBT的内部积累应力，改善损伤积累，降低了故障率。

具体地，对于电磁炉等电磁加热装置而言，IGBT开通的时间长短，决定了LC(线圈盘与谐振电容)回路能量的强度，能量强度决定LC震荡的波幅，进而可以预测V_CE(集电极与发射极之间的电压)的电压变化幅度，关断后晶闸管LC(线圈盘与谐振电容)自然震荡时晶闸管的V_CE(集电极与发射极之间的电压)电压跟随波动，其中，V_CE的幅值较大，而集电极的采样信号与V_CE正相关，因此，采用集电极的采样信号作为判断过零导通的依据，降低了检测量程，提高了检测过程的可靠性。

其中，通过获取IGBT的集电极的采样信号，并且将所得的采样信号输入单片机自带的AD转换模块(数模转换模块)或者先通过AD转换芯片再将所 得信号输入给单片机，实现了模拟信号和数字信号之间的转换，并且将得到的数字信号直接赋值到程序，使得单片机能够快速地判断出是否存在过零导通点，即触发点的电信号由零值或者负值变为正值时的点，单片机通过识别过零导通这个点，并且将关断后的自谐振电压与设定的基准电压进行比较，让单片机判断并自动找到IGBT的最优的过零导通时间。

另外，根据本发明上述实施例提供的电磁加热装置的IGBT驱动方法，还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，优选地，在对所述集电极施加指定占空比的电负载信号后的指定时间内，获取所述集电极的采样信号，包括以下具体步骤：对所述集电极施加所述电负载信号后，在停止施加所述电负载信号的指定时间内，采集所述集电极的信号，对所述集电极的信号进行数模转换处理，以获取所述采样信号。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过在电负载信号停止对基极供电后的指定时间内采集基极信号，降低了检测量程，提高了检测过程的可靠性。

具体地，在获取IGBT的集电极的采样信号时，并且将所得的采样信号输入单片机自带的AD转换模块(数模转换模块)或者先通过AD转换芯片再将所得信号输入给单片机，将得到的数字信号直接赋值到程序，使得单片机能够判断出存在过零导通点，即触发的电压至由零值变为正值时的点，从而可以确定过零导通时间。

根据本发明的一个实施例，优选地，根据所述采样信号判断是否有过零导通信号出现，包括以下具体步骤：判断所述采样信号是否大于或等于预设基准信号；在判定所述采样信号大于或等于所述预设基准信号时，确定有所述过零导通信号出现。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过判断采样信号是否大于或等于预设基准信号，以确定过零导通信号出现，实现了快速地判断并自动找到IGBT的最优的过零导通时间，进而根据过零导通时间来调整驱动同步方案，也即实现了电磁加热装置与不同锅具的加热模式的匹配过程，降低了功耗。

根据本发明的一个实施例，优选地，判断所述采样信号是否大于或等于预设基准信号，包括以下具体步骤：在判定所述采样信号小于所述预设基准信号时，确定无所述过零导通信号出现。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过设定在判定采样信号小于预设基准信号时，确定无过零导通信号出现，进一步地确保了确定过零导通时间的可靠性和准确性，同时，便于提高检测过零导通信号的效率。

根据本发明的一个实施例，优选地，还包括以下具体步骤：在判定未产生所述过零导通信号时，增大电负载信号的占空比，并将增大占空比的电负载信号作为所述指定占空比的电负载信号。

根据本发明的实施例的电磁加热装置的IGBT驱动方法，通过在未检测到过零导通信号触发时，提高电负载信号的占空比，也即提高了施加于IGBT的功率，从而加快了确定过零导通时间的效率，其中，占空比的提高可以是根据预设步进值，或者根据预设的功率曲线进行测试，直至产生过零导通信号触发为止。

图2示出了根据本发明的一个实施例的电磁加热装置的示意框图。

如图2所示，根据本发明实施例的电磁加热装置200，包括IGBT，所述IGBT包括发射极、集电极和集电极，所述电磁加热装置200还包括：获取单元202，用于在对所述集电极施加指定占空比的电负载信号后的指定时间内，获取所述集电极的采样信号；判断单元204，用于根据所述采样信号判断是否有过零导通信号出现；确定单元206，用于在判定出现所述过零导通信号时，确定所述过零导通信号的持续时间；叠加单元208，用于在确定所述持续时间和相应的所述指定占空比后，叠加处理至少两种占空比不相同的驱动信号，以生成混频驱动信号，其中，所述指定占空比处于所述至少两种占空比确定的占空比范围之内；驱动单元210，用于将所述混频驱动信号施加于所述集电极，以驱动所述IGBT周期性循环地工作于多个指定工作模式，所述多个指定工作模式包括超前导通工作模式、过零导通工作模式和滞后导通工作模式。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过将混频电压施加于集电极， 使IGBT循环工作于超前导通工作模式、过零导通工作模式和滞后导通工作模式等多种工作模式，释放了IGBT的内部积累应力，改善损伤积累，降低了故障率。

具体地，对于电磁炉等电磁加热装置而言，前IGBT开通的时间长短，决定了LC(线圈盘与谐振电容)回路能量的强度，能量强度决定LC震荡的波幅，进而可以预测V_CE(集电极与发射极之间的电压)的电压变化幅度，关断后晶闸管LC(线圈盘与谐振电容)自然震荡时晶闸管的V_CE(集电极与发射极之间的电压)电压跟随波动，其中，V_CE的幅值较大，而集电极的采样信号与V_CE正相关，因此，采用集电极的采样信号作为判断过零导通的依据，降低了检测量程，提高了检测过程的可靠性。

其中，通过获取IGBT的集电极的采样信号，并且将所得的采样信号输入单片机自带的AD转换模块(数模转换模块)或者先通过AD转换芯片再将所得信号输入给单片机，实现了模拟信号和数字信号之间的转换，并且将得到的数字信号直接赋值到程序，使得单片机能够快速地判断出是否存在过零导通点，即触发点的电信号由零值或者负值变为正值时的点，单片机通过识别过零导通这个点，并且将关断后的自谐振电压与设定的基准电压进行比较，让单片机判断并自动找到IGBT的最优的过零导通时间。

根据本发明的一个实施例，优选地，所述获取单元202还包括：采集单元2022，用于对所述集电极施加所述电负载信号后，在停止施加所述电负载信号的指定时间内，采集所述集电极的信号，对所述集电极的信号进行数模转换处理，以获取所述采样信号。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过在电负载信号停止对基极供电后的指定时间内采集基极信号，降低了检测量程，提高了检测过程的可靠性。

具体地，在获取IGBT的集电极的采样信号时，并且将所得的采样信号输入单片机自带的AD转换模块(数模转换模块)或者先通过AD转换芯片再将所得信号输入给单片机，将得到的数字信号直接赋值到程序，使得单片机能够判断出存在过零导通点，即触发的电压至由零值变为正值时的点，从而可以确定过零导通时间。

根据本发明的一个实施例，优选地，所述判断单元204还用于，判断所述采样信号是否大于或等于预设基准信号；所述确定单元还用于，在判定所述采样信号大于或等于所述预设基准信号时，确定有所述过零导通信号出现。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过判断采样信号是否大于或等于预设基准信号，以确定过零导通信号出现，实现了快速地判断并自动找到IGBT的最优的过零导通时间，进而根据过零导通时间来调整驱动同步方案，也即实现了电磁加热装置与不同锅具的加热模式的匹配过程，降低了功耗。

根据本发明的一个实施例，优选地，所述确定单元206还用于，在判定所述采样信号小于所述预设基准信号时，确定无所述过零导通信号出现。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过设定在判定采样信号小于预设基准信号时，确定无过零导通信号出现，进一步地确保了确定过零导通时间的可靠性和准确性，同时，便于提高检测过零导通信号的效率。

根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：增大单元212，用于在判定未产生所述过零导通信号时，增大电负载信号的占空比，并将增大占空比的电负载信号作为所述指定占空比的电负载信号。

根据本发明的实施例的电磁加热装置，通过在未检测到过零导通信号触发时，提高电负载信号的占空比，也即提高了施加于IGBT的功率，从而加快了确定过零导通时间的效率，其中，占空比的提高可以是根据预设步进值，或者根据预设的功率曲线进行测试，直至产生过零导通信号触发为止。

图3示出了根据本发明的一个实施例的电磁加热装置的控制方法的示意流程图。

如图3所示，根据本发明的一个实施例的电磁加热装置的控制方法，包括：步骤402，对集电极施加N频驱动信号，N频驱动信号的功率P＝(Um1+Um2+……+Umn)/(Im1+Im2+……+Imn)，其中，Umn-Imn信号为周期性负载的波形，其中，通过对于Umn-Imn信号进行调整，可以快速实现对N频驱动信号的功率P的准确调节。

如图4和图5所示，具体地，控制电磁加热装置在预设加热时间下进行加热，在加热结束后电磁加热装置进入自谐振状态，也即上述的自振荡状态，自谐振电压开始随自谐振时间的增长而不断减小，以至于低于基准电 压时进行时间记录，利用磁炉停机后(IGBT相对长时间关断)LC(线圈盘与谐振电容)自震荡时IGBT的V_CE电压跟随波动的原理来实现。关断前IGBT开通的时间长短，决定了LC回路能量的强度，能量强度决定LC震荡的波幅，进而V_CE的变化幅度也可以预期。当关断前IGBT开通时长达到一定程度后，V_CE的电压波动最低到一定程度之后，IGBT呈现过零导通，也会产生如图5所示的触发信号1，而之前IGBT都是超前导通，当然再低就会出现滞后导通，记录触发信号1至自振荡状态的开始时间，以此确定基准加热时间，若在IGBT的自谐振电压减小至零的过程中，未出现触发信号1，则控制增大PPG的占空比并实时测试是否存在触发信号1。根据本发明的电磁加热控制方案就是要让单片机识别过零导通这个点，并记录下此时IGBT开通的时间，其中，不同的线圈盘、谐振电容、盘间距与锅具的组合使IGBT过零导通时IGBT开通的时间不同。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到如何确定IGBT的过零导通时间进而确定不同锅具的加热模式的技术问题，本发明提出了一种电磁加热装置的IGBT驱动方法和一种电磁加热装置，通过将混频电压施加于集电极，使IGBT循环工作于超前导通工作模式、过零导通工作模式和滞后导通工作模式等多种工作模式，释放了IGBT的内部积累应力，改善损伤积累，降低了故障率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。