电磁加热设备、电磁加热系统及其补偿装置的制作方法

本实用新型涉及家用电器技术领域，特别涉及一种电磁加热系统的补偿装置、一种具有该补偿装置的电磁加热系统和一种具有该电磁加热系统的电磁加热设备。

背景技术：

图1是相关技术中电磁加热系统的电路图。如图1所示，在电磁加热系统工作的过程中，整流桥堆D将交流市电AC转换为直流电，并通过电容C10和电感L2滤波后存储至电容C11中，谐振电路中的电感L3和电容C5的主要能量均从电容C11的一端A点获取，控制器通过控制谐振开关管Q2的导通和关断以实现谐振加热。其中，A点的包络波形如图2所示，其电压在150V～320V之间变化，由于A点电压变化比较大，使得谐振开关管Q2工作在纹波系数较大的交流电压下，降低了器件的工作稳定性和可靠性。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少从一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种电磁加热系统的补偿装置，通过升压电路来提高交流市电的谷底电压，使得谐振单元工作在低纹波系数的交流电压下，从而提高了系统的工作稳定性和可靠性。

本实用新型的第二个目的在于提出一种电磁加热系统。

本实用新型的第三个目的在于提出一种电磁加热设备。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提出了一种电磁加热系统的补偿装置，所述电磁加热系统包括第一整流单元、滤波单元和谐振单元，所述第一整流单元的输入端与交流市电的输入端对应相连，所述第一整流单元用以将所述交流市电转换第一直流电，所述第一整流单元的输出端与所述滤波单元的一端相连，所述滤波单元的另一端与所述谐振单元相连，所述补偿装置包括：第二整流单元，所述第二整流单元的输入端与所述交流市电的输入端对应相连，所述第二整流单元用以将所述交流市电转换第二直流电；升压电路，所述升压电路的输入端与所述第二整流单元的输出端相连，所述升压电路的输出端与所述滤波单元的另一端相连，所述升压电路用以对所述第二直流电的电压进行升压；电压检测单元，所述电压检测单元用以检测所述交流市电的电压；控制单元，所述控制单元分别与所述升压电路和所述电压检测单元相连，其中，当所述交流市电的电压绝对值大于预设电压阈值时，所述控制单元控制所述升压电路关闭，以通过所述第一整流单元给所述谐振单元供电；当所述交流市电的电压绝对值小于等于所述预设电压阈值时控制所述升压电路开启，以通过所述升压电路给所述谐振单元供电。

根据本实用新型的电磁加热系统的补偿装置，当交流市电的电压绝对值大于预设电压阈值时，控制单元控制升压电路关闭，以通过第一整流单元给谐振单元供电；当交流市电的电压绝对值小于等于预设电压阈值时控制升压电路开启，以通过升压电路给谐振单元供电。该装置通过升压电路来提高交流市电的谷底电压，使得谐振单元工作在低纹波系数的交流电压下，从而提高了系统的工作稳定性和可靠性。

另外，根据本实用新型上述的电磁加热系统的补偿装置还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述第二整流单元包括：第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阳极分别与所述交流市电的输入端对应相连，所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极分别与所述升压电路的输入端相连。

进一步地，所述第二整流单元还包括：第一电容，所述第一电容的一端与所述第一二极管的阳极或者所述第二二极管的阳极相连，所述第一电容的另一端与所述升压电路的输入端相连。

具体地，所述升压电路包括：第一电感，所述第一电感的一端与所述第二整流单元的输出端相连；第一开关管，所述第一开关管的第一端与所述第一电感的另一端相连，所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的控制端与所述控制单元相连；第三二极管，所述第三二极管的阳极分别与所述第一电感的另一端和所述第一开关管的第一端相连，所述第三二极管的阴极与所述滤波单元的另一端相连。

进一步地，所述的电磁加热系统的补偿装置，还包括：分压电路，所述分压电路的输入端与所述第一整流单元的输出端对应相连，所述分压电路的输出端与所述滤波单元的一端相连，所述分压电路用以对所述第一整流单元输出的第一直流电的电压进行分压。

具体地，所述分压电路包括：串联的第二电容和第三电容，所述第二电容的一端和所述第三电容的一端分别与所述第一整流单元的输出端对应相连，所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端相连后与所述滤波单元的一端相连。

具体地，所述第一电容的容值取值范围为1uf～100uf。

具体地，所述第二电容和所述第三电容的容值取值范围为1uf～100uf。

为实现上述目的，本实用新型第二方面提出了一种电磁加热系统，其包括上述的电磁加热系统的补偿装置。

本实用新型的电磁加热系统，通过上述的电磁加热系统的补偿装置，能够使得谐振单元工作在低纹波系数的交流电压下，从而提高了系统的工作稳定性和可靠性。

为实现上述目的，本实用新型第三方面提出了一种电磁加热设备，其包括上述的电磁加热系统。

本实用新型的电磁加热设备，通过上述的电磁加热系统，能够使得谐振单元工作在低纹波系数的交流电压下，从而提高了系统的工作稳定性和可靠性。

附图说明

图1是相关技术中电磁加热系统的电路图；

图2是相关技术中交流市电和A点的包络波形图；

图3是根据本实用新型一个实施例的电磁加热系统的补偿装置的电路图；

图4是根据本实用新型一个实施例的电磁加热系统中交流市电、A点和C点的包络波形图；

图5是根据本实用新型另一个实施例的电磁加热系统的补偿装置的电路图；以及

图6是根据本实用新型一个实施例的电磁加热系统中交流市电、A点、B点和C点的包络波形图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图来描述根据本实用新型提出的电磁加热系统的补偿装置、具有该补偿装置的电磁加热系统和具有该电磁加热系统的电磁加热设备。

图3是根据本实用新型一个实施例的电磁加热系统的补偿装置的电路图。

在本实用新型的实施例中，如图3所示，电磁加热系统可包括第一整流单元10、滤波单元20和谐振单元30，第一整流单元10的输入端与交流市电AC的输入端对应相连，第一整流单元10用以将交流市电AC转换第一直流电，第一整流单元10的输出端与滤波单元20的一端相连，滤波单元20的另一端与谐振单元30相连。其中，第一整流单元10可以为整流桥堆，滤波单元20可包括电容C3和电感L2(如扼流圈，防止电位互串扰)，谐振单元30可包括储能电容C4、谐振开关管Q2和并联连接的加热线圈L3和谐振电容C5。

如图3所示，该电磁加热系统的补偿装置可包括：第二整流单元40、升压电路50、电压检测单元(图中未示出)和控制单元(图中未示出)。

其中，第二整流单元40的输入端与交流市电AC的输入端对应相连，第二整流单元40用以将交流市电AC转换第二直流电。升压电路50的输入端与第二整流单元40的输出端相连，升压电路50的输出端与滤波单元20的另一端相连，升压电路50用以对第二直流电的电压进行升压。电压检测单元用以检测交流市电AC的电压，控制单元分别与升压电路50和电压检测单元相连，其中，当交流市电AC的电压绝对值大于预设电压阈值时，控制单元控制升压电路50关闭，以通过第一整流单元10给谐振单元30供电；当交流市电AC的电压绝对值小于等于预设电压阈值时，控制升压电路50开启，以通过升压电路50给谐振单元30供电。其中，预设电压阈值可根据实际情况进行标定。

具体地，当电磁加热系统上电工作时，第一整流单元10将交流市电AC转换为第一直流电至滤波单元20，通过滤波单元20滤波后给谐振单元30提供能量，其中A点的包络波形如图4所示，A点的电压Va在150V～320V之间变化。控制单元通过电压检测单元实时检测交流市电AC的电压，例如，可通过设置在第一整流单元10输入侧的电阻分压电路来检测交流市电AC的电压，其中，当交流市电AC的电压绝对值大于预设电压阈值时，如图4中的h～n区间，控制单元输出持续低电平信号至升压电路50，以使升压电路50处于关闭状态，此时由第一整流单元10给谐振单元30提供能量，控制单元输出电磁加热驱动信号PWM1至谐振开关管Q2，以进行加热控制，同时通过改变PWM1的占空比和频率实现功率的调节；当交流市电AC的电压绝对值小于等于预设电压阈值时，如图4中的n～m区间，控制单元通过输出升压驱动信号至升压电路50，以使升压电路50处于开启状态，以对第二整流单元40输出的第二直流电的电压进行升压，使得交流市电AC的谷底电压升高至Vc1，C点的包络波形如图4所示，此时谐振开关管Q2工作在低纹波系数的交流电压下，保证了器件的工作稳定性和可靠性。其中，h≤π*1/2，π*1/2≤n≤π，π≤m≤π*3/2。

可以理解的是，在本实用新型的实施例中，也可以通过检测A点的电压来判断是否需要开启升压电路50，其判断过程与交流市电AC的判断相同，具体这里不再赘述。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，第二整流单元40可包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阳极分别与交流市电AC的输入端对应相连，第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极分别与升压电路50的输入端相连。

进一步地，如图3所示，第二整流单元40还可包括第一电容C1，第一电容C1的一端与第一二极管D1的阳极或者第二二极管D2的阳极相连，第一电容C1的另一端与升压电路50的输入端相连。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，升压电路50可包括：第一电感L1、第一开关管Q1和第三二极管D3。其中，第一电感L1的一端与第二整流单元40的输出端相连。第一开关管Q1的第一端与第一电感L1的另一端相连，第一开关管Q1的第二端接地GND，第一开关管Q1的控制端与控制单元相连。第三二极管D3的阳极分别与第一电感L1的另一端和第一开关管Q1的第一端相连，第三二极管D3的阴极与滤波单元20的另一端相连。

具体而言，第一二极管D1和第二二极管D2为整流二极管，用于将交流市电AC转换为第二直流电给升压电路50提供能量。第一电容C1为升压电路50的滤波储能电容，为升压电路50中的第一电感L1和第一开关管Q1提供能量和滤除噪音，第一电容C1的容值取值范围为1uf～100uf。第一电感L1为升压电路50的储能电感，用于储存能量和提高输出电压。第一开关管Q1为升压电路50的开关管如MOS管或者IGBT，控制单元输出升压驱动信号PWM2至第一开关管Q1，通过改变升压驱动信号PWM2的占空比和频率来改变输出功率和输出电位。第三二极管D3为整流二极管，用于防止电流倒置流出。

如图4所示，当电磁加热系统上电工作时，第一整流单元10将交流市电AC转换为第一直流电至滤波单元20，通过滤波单元20滤波后给谐振单元30提供能量，并且第一二极管D1和第二二极管D2将交流市电AC转换为第二直流电至第一电容C1，通过第一电容C1给升压电路50提供能量。同时，控制单元通过电压检测单元实时检测交流市电AC的电压，当交流市电AC的电压绝对值大于预设电压阈值时，如图4中的h～n区间，控制单元输出持续低电平信号至第一开关管Q1，以使升压电路50处于关闭状态，此时由第一整流单元10给谐振单元30提供能量，控制单元输出电磁加热驱动信号PWM1至谐振开关管Q2，以进行加热控制，同时通过改变PWM1的占空比和频率实现功率的调节；当交流市电AC的电压绝对值小于等于预设电压阈值时，如图4中的n～m区间，控制单元通过输出升压驱动信号PWM2至第一开关管Q1，以使升压电路50处于开启状态，并通过调节第一开关管Q1的占空比来改变第一电感L1的输出电位，以使C点的电压升高至Vc1，进而使得C点的电压Vc波形变得平滑，从而使得电磁加热系统能够工作在较平滑的电压范围内。

因此，根据本实用新型实施例的电磁加热系统的补偿装置，通过升压电路来提高交流市电的谷底电压，使得谐振单元工作在低纹波系数的交流电压下，从而提高了系统的工作稳定性和可靠性。

根据本实用新型的一个实施例，如图5所示，上述的电磁加热系统的补偿装置还可包括分压电路60，分压电路60的输入端与第一整流单元10的输出端对应相连，分压电路60的输出端与滤波单元20的一端相连，分压电路60用以对第一整流单元10输出的第一直流电的电压进行分压。

进一步地，如图5所示，分压电路60可包括串联的第二电容C2和第三电容C3，第二电容C2的一端和第三电容C3的一端分别与第一整流单元10的输出端对应相连，第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端相连后与滤波单元20的一端相连。其中，第二电容C2和第三电容C3的容值取值范围为1uf～100uf，此时电容C4的容值取值范围可以为1uf～1000uf。

具体地，第二电容C2和第三电容C3为分压电容，第一直流电的电压经第二电容C2和第三电容C3分压后，得到B点的电压Vb＝Va*C2/(C2+C3)，具体包络波形如图6所示，这样通过电容分压的方式使得交流市电的电压降低，从而使得系统的工作电压降低，进而能够有效提高系统工作的可靠性。

具体而言，如图6所示，当电磁加热系统上电工作时，第一整流单元10将交流市电AC转换为第一直流电至分压电路60，通过分压电路60分压后，获得比A点电压低但与A点电压同步的电压，即B点电压。同时，第一二极管D1和第二二极管D2将交流市电AC转换为第二直流电至第一电容C1，通过第一电容C1给升压电路50提供能量。这样，当交流市电AC的电压绝对值大于预设电压阈值时，如图6中的h～n区间，控制单元输出持续低电平信号至第一开关管Q1，以使升压电路50处于关闭状态，此时Vc≈Vb；当交流市电AC的电压绝对值小于等于预设电压阈值时，如图6中的n～m区间，控制单元通过输出升压驱动信号PWM2至第一开关管Q1，以使升压电路50处于开启状态，并通过调节第一开关管Q1的占空比来改变第一电感L1的输出电位，以使C点的电压升高至Vc1，直至再次出现交流市电AC的电压绝对值大于预设电压阈值之前，Vc1一直维持以gv电压为波动的直流电，其中，0≤Vc1≤Vc，0≤gV≤100V。当再次出现交流市电AC的电压绝对值大于预设电压阈值时，控制升压电路50处于关闭状态，C点的电位恢复至Vc，此时Vc≈Vb。由此，通过升压电路能够使得系统工作在较为平滑的电压范围内，同时通过分压电路能够降低整个系统的工作电压，从而降低器件的工作电压，使得器件更稳定的工作，从而提高整个系统的可靠性，而且在整个过程中，电流和电压的相位能够保持较好的同步，因而可有效提高整个系统的功率因数。

综上所述，根据本实用新型的电磁加热系统的补偿装置，当交流市电的电压绝对值大于预设电压阈值时，控制单元控制升压电路关闭，以通过第一整流单元给谐振单元供电；当交流市电的电压绝对值小于等于预设电压阈值时控制升压电路开启，以通过升压电路给谐振单元供电。该装置通过升压电路来提高交流市电的谷底电压，使得谐振单元工作在低纹波系数的交流电压下，从而提高了系统的工作稳定性和可靠性。

另外，本实用新型的实施例还提出了一种电磁加热系统，其包括上述的电磁加热系统的补偿装置。

本实用新型的电磁加热系统，通过上述的电磁加热系统的补偿装置，通过升压电路来提高交流市电的谷底电压，使得谐振单元工作在低纹波系数的交流电压下，从而提高了系统的工作稳定性和可靠性。

此外，本实用新型的实施例还提出了一种电磁加热设备，其包括上述的电磁加热系统。

本实用新型的电磁加热设备，通过上述的电磁加热系统，通过升压电路来提高交流市电的谷底电压，使得谐振单元工作在低纹波系数的交流电压下，从而提高了系统的工作稳定性和可靠性。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

另外，在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。