一种电磁加热设备的功率控制方法、装置及电磁加热设备与流程

本发明属于家用电器领域，尤其涉及一种电磁加热设备的功率控制方法、装置及电磁加热设备。

背景技术：

电磁炉、电磁灶等电磁加热设备已成为人们生活不可或缺的产品。在使用这些电磁加热设备时，经常需要使用小功率来进行加热，比如煎鸡蛋、煲汤时，如果加热功率过大会导致食材破坏，影响食物的口感甚至用户的食欲。

目前，电磁加热设备通常采用拓扑式半桥加热原理，一般工作频率越高加热功率越低，所以通过调高工作频率可以达到降低加热功率的目的，但是由于电路以及元器件自身特性的限制，比如工作频率越高，igbt开关功率管的耗损越大、发热越严重，且当频率升高到一定程度时，igbt开关功率管将由软开关工作模式落入硬开关工作模式，降低了其工作的稳定性能以及安全性能，所以工作频率不能再继续升高，因而电磁加热设备的最小加热功率受此限制。一般情况下，工作频率不能超过60khz，而此时的加热功率仍然只能降到300-500w。为了获取更低的加热功率，则只能采用间歇式加热方法，即让电磁加热设备对食物加热一段时间然后关闭一段时间，重复该操作以达到和更低加热功率相似的加热效果，但该方法会使炊具受热不够均匀，用户体验不好。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电磁加热设备的功率控制方法，旨在解决现有电磁加热设备只能通过间歇式加热来降低加热功率的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电磁加热设备的功率控制方法，应用于半桥拓扑结构的电磁加热设备，所述方法包括如下步骤：

获取目标功率以及预设功率并将所述目标功率与所述预设功率进行比对；

若所述目标功率小于或等于预设功率，则调整pwm控制信号的占空比，使所述电磁加热设备的当前实际功率达到所述目标功率。

本发明还提供了一种电磁加热设备的功率控制装置，应用于半桥拓扑结构的电磁加热设备，所述装置包括：

功率获取单元，用于获取目标功率以及预设功率，并将所述目标功率与所述预设功率进行比对；

第一功率控制单元，用于若所述目标功率小于或等于预设功率，则调整pwm控制信号的占空比，使所述电磁加热设备的当前实际功率达到所述目标功率。

本发明实施例还提供了一种电磁加热设备，所述电磁加热设备包括：

控制部，所述控制部包含上述任意一项所述的电磁加热设备的功率控制装置；

与所述控制部相连的半桥拓扑结构电路；以及

与所述半桥拓扑结构电路相连的感应线圈。

本发明提供的电磁加热设备的功率控制方法，在目标功率小于预设功率时，通过降低pwm控制信号占空比的方式实现电磁加热设备输出小功率的目的，无需间歇式加热，使对食物的煮制、烹饪效果更好，使用户获得更好的使用体验。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电磁加热设备的功率控制方法的一种控制方式流程图；

图2是本发明实施例提供的电磁加热设备的功率控制方法的另一种控制方式流程图；

图3是本发明实施例提供的通过控制pwm控制信号的占空比来调节功率的流程图；

图4是本发明实施例提供的控制装置的功能模块图；

图5是本发明实施例提供的控制装置的另一种功能模块图；

图6是本发明实施例提供的一种pwm控制信号的波形图；

图7是本发明实施例提供的另一种pwm控制信号的波形图；

图8是本发明实施例提供的电磁加热设备加热部分的部分电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的电磁加热设备的功率控制方法，在目标功率低于预设功率时，通过降低pwm信号占空比的方式控制电磁加热设备的工作，可以在不提高工作频率的情况下降低电磁加热设备的加热功率。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

本发明提供的电磁加热设备的功率控制方法，应用于半桥拓扑结构的电磁加热设备，具体的如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤s1，获取目标功率以及预设功率，并将所述目标功率与所述预设功率进行比对；

在本发明提供的实施例中，目标功率是指用户向电磁加热设备输入的所需要的加热功率，用户对加热功率的设定输入可以是通过触控按压、旋转旋钮、手势识别等方式，本发明在此不作任何限制。

另外，预设功率是指电磁加热设备预先存储的一个加热功率，该预设功率用于判断电磁加热设备将进入何种功率控制模式，本发明涉及两种功率控制模式，一种是小功率控制模式，另一种是非小功率控制模式。预设功率的大小一般设定在200w-500w之间，当目标功率小于或等于预设功率时，进入小功率控制模式；当目标功率大于预设功率时，进入非小功率控制模式。

步骤s2，若所述目标功率小于或等于预设功率，则调整pwm控制信号的占空比，使所述电磁加热设备的当前实际功率达到所述目标功率。

在本发明提供的实施例中，通过pwm控制方式来控制igbt开关管的导通与关断(pwm是pulsewidthmodulation的缩写，即对脉冲的宽度进行调制)，当目标功率小于或者等于预设的功率时，可以降低pwm控制信号占空比(即降低pwm控制信号的脉冲宽度)，从而降低pwm控制信号有效工作区间，进而达到降低加热功率的目的。即，本发明通过降低pwm控制信号的脉冲宽度来达到降低电磁加热设备加热功率的目的，无需过间歇式加热便可实现电磁加热设备输出用户所需的小的加热功率，这样可以使电磁加热设备连续地输出小功率，不会出现加热温度不均匀的现象，使用户得到更好的使用体验。

同时通过降低pwm控制信号的占空比可以弥补降低pwm控制信号的频率所带来的加热功率的上升，即在通过降低pwm控制信号占空比来降低电磁加热设备的加热功率时，可以适当地降低pwm控制信号的频率，从而降低igbt开关管的损耗，提高整个电路的使用寿命。

如图5所示，在本发明提供的实施例中，pwm控制信号为带死区互补的两路pwm信号。

其中，如图2所示，在本发明提供的实施例中，在步骤s1，获取目标功率以及预设功率的步骤之后还包括：

s2’，若所述目标功率大于所述预设功率，则调整所述pwm控制信号的频率，使所述电磁加热设备的当前实际功率达到目标功率。即，当目标功率大于预设功率时，通过控制pwm控制信号的频率来提高电磁加热设备的加热功率。具体的，通过降低pwm控制信号的频率方式来提高电磁加热设备的加热功率，通过升高pwm控制信号的频率方式来降低电磁加热设备的加热功率。

如图3所示，在本发明提供的实施例中，步骤s2，即“若所述目标功率小于或等于预设功率，则调整pwm控制信号的占空比，使所述电磁加热设备的功率达到所述目标功率”，具体为：

步骤s21，当所述目标功率小于或等于预设功率时，将所述pwm控制信号的频率调至预设频率，并获取所述电磁加热设备的当前实际功率。

在本实施例中，当目标功率小于或等于预设的功率时，会先将pwm控制信号的频率调至预设频率，由于pwm控制信号的频率越高igbt开关管发热越明显，所以为了降低igbt开关管的发热，本实施例将预设频率设置在15khz-60khz之间。此外，当频率低于18khz时落入人耳的听觉范围内，产生较大的噪音，影响人们的身心健康，所以作为进一步优选的，预设频率设置在18khz-25khz之间，比如设置为20khz。

获取电磁加热设备的当前实际功率是为了判断相对于用户设定的功率，是应该在当前实际功率的基础上提高功率还是降低功率。所以，本控制方法还包括以下步骤：

步骤s22，若所述电磁加热设备的当前实际功率小于所述目标功率，则提高所述pwm控制信号的占空比，从而提高pwm控制信号有效工作区间，提高电磁加热设备的加热功率。

步骤s22’，若所述电磁加热设备的当前实际功率大于所述目标功率，则减小所述pwm控制信号的占空比，从而降低pwm控制信号有效工作区间，降低电磁加热设备的加热功率。

此外，实际使用中，在目标功率高于预设功率时，是通过调整pwm控制信号频率的方式调整电磁加热设备的输出功率，若预设功率大小固定，工作电压越高pwm控制信号的频率也越高，igbt开关管的开关损耗也越高，不利于igbt开关管的可靠工作，且能源利用效率也较低。为了改善这个问题，在本发明提供的另一实施例中，在将所述目标功率与预设功率进行比对之前，还包括：判断所述半桥电磁加热装置的工作电压，根据所述工作电压调整所述预设功率。即在本实施例中，预设功率为一变动的值。在工作电压较高时提高预设功率，这样可以尽快进入调整pwm控制信号占空比以调整电磁加热设备的输出功率的模式。因为通过调整pwm控制信号占空比来调整电磁加热设备的输出功率的模式是工作在较低的pwm频率上，igbt开关管的开关损耗较低，发热较小，这样不仅有利于开关管的可靠工作，还能提高能源利用效率。

如图6、图7所示，在本发明提供的实施例中，当pwm控制信号为带死区互补的两路pwm信号时，本功率控制方法还包括如下步骤：

在所述pwm控制信号的一个周期t内，控制第一路pwm信号在t1时间内输出高电平，延迟t1时间后，控制第二路pwm信号在t2时间内输出高电平，经过t2时间后进入下一周期；其中，t1与t2均大于上、下桥臂开关管开通所需的时间，t1与t2均大于所控制的开关管的死区时间，且t1或t2不小于t1与t2中较大者的3倍。

即，如图8所示，在pwm控制信号的一个工作周期t内，为了降低加热功率，分别降低了第一路pwm信号(即控制上桥臂的igbt开关管q1的pwm控制信号)以及第二路pwm信号(即控制下桥臂的igbt开关管q2的pwm控制信号)的脉冲宽度，其中为了使上、下桥臂的igbt开关管能够正常工作，t1与t2的时间均大于igbt开关管导通的时间。为了避免上、下桥臂的igbt开关管q1和q2同时导通，导致电路短路，t1与t2均大于igbt开关管的死区时间。为了使电磁加热设备的加热功率可以降低至一个理想的数值，在本实施例中，将t1或t2的时间设置的不小于t1与t2中较大者的3倍。

另外，如图6所示，在本实施例的一种具体实施方式中，为了方便软件控制，降低软件编写难度，两路pwm信号对称设置，即将ti与t2的数值设置的相等，将t1与t2的数值设置的相等。

如图7所示，在本实施例的另一种具体实施方式中，两路pwm信号也可以采用非对称设置，这样可以使igbt开关管更容易进入软开关，降低igbt开关管的发热。具体的，在本实施方式中，将ti与t2的数值设置的相等，将t1与t2的数值设置的不相等。

综上所述，本发明提供的电磁加热设备的功率控制方法，在目标功率小于预设功率时，通过降低pwm控制信号占空比的方式(即降低脉冲宽度)来实现降低电磁加热设备的功率来实现，同时降低pwm控制信号脉冲宽度可以降低加热功率，降低pwm控制信号脉冲频率可以降低igbt开关管的耗损，但是会提高加热功率，所以在实际控制过程中，可以将pwm控制信号的频率降低至预设的频率，并通过降低pwm控制信号的脉冲宽度来降低加热功率(可以弥补降低pwm控制信号的频率所带来的加热功率的上升)，通过对二者的合理设置可以达到降低加热功率，无需间歇式加热，同时还能降低igbt开关管耗损的效果。

本发明还提供了一种电磁加热设备的功率控制装置，该功率控制装置应用于半桥拓扑结构的电磁加热设备，其中，如图4所示，该功率控制装置包括：

功率获取单元100，用于获取目标功率以及预设功率，并将所述目标功率与所述预设功率进行比对；第一功率控制单元200，用于若目标功率小于或等于预设功率，则调整pwm控制信号的占空比，使电磁加热设备的当前实际功率达到所述目标功率。

在本发明提供的实施例中，目标功率是指用户向电磁加热设备输入的所需要的加热功率，用户对加热功率的设定输入可以是通过触控按压、旋转旋钮、手势识别等方式，与之对应的，功率获取单元可是触控感应装置、旋钮装置、手势识别装置等。

另外，预设功率是指电磁加热设备生产时预先存储的一个加热功率，该预设功率用于判断电磁加热设备将进入何种功率控制模式，本实用发明涉及两种功率控制模式，一种是小功率控制模式，另一种是非小功率控制模式。预设功率的大小可以一般在设定在200w-500w之间，当目标功率小于或等于预设功率时，进入小功率控制模式；当目标功率大于预设功率时，进入非小功率控制模式。

在本发明提供的实施例中，通过pwm控制方式来控制igbt开关管的导通与关断(pwm是pulsewidthmodulation的缩写，即对脉冲的宽度进行调制)，当目标功率小于或者等于预设的功率时，可以通过第一功率控制单元降低pwm控制信号占空比(即降低pwm控制信号的脉冲宽度)，从而降低pwm控制信号有效工作区间，进而达到降低加热功率的目的。即，本发明通过降低pwm控制信号的脉冲宽度来达到降低电磁加热设备加热功率的目的，无需过间歇式加热便可实现电磁加热设备输出用户所需的小的加热功率，这样可以使电磁加热设备连续地输出小功率，不会出现加热温度忽大忽小的现象，使用户得到更好的使用体验。

同时通过降低pwm控制信号的占空比可以弥补降低pwm控制信号的频率所带来的加热功率的上升，即在通过降低pwm控制信号占空比来降低电磁加热设备的加热功率时，可以适当地降低pwm控制信号的频率，从而降低igbt开关管的损耗，提高整个电路的使用寿命。

如图7所示，在本发明提供的实施例中，pwm控制信号为带死区互补的两路pwm信号。具体的如图6所示，通过pwm控制信号控制两个igbt开关管q1、q2的导通与关断，进而控制电感l分别与两个电容c1、c2构成震荡电路。

如图5所示在本发明提供的实施例中，该功率控制装置还包括：

第二功率控制单元200’，用于若所述目标功率大于所述预设功率，则调整所述pwm控制信号的频率，使所述电磁加热设备的当前实际功率达到目标功率。即，当输入功率大于预设功率时，通过第二功率控制单元控制pwm控制信号的频率来提高电磁加热设备的加热功率。具体的，通过降低pwm控制信号的频率方式来提高电磁加热设备的加热功率，通过升高pwm控制信号的频率方式来降低电磁加热设备的加热功率。

在本发明提供的实施例中，第一功率控制单元还用于：

当所述目标功率小于或等于预设功率时，将所述pwm控制信号的频率调至预设频率，并获取所述电磁加热设备的当前实际功率；若所述电磁加热设备的当前实际功率小于所述目标功率，则提高所述pwm控制信号的占空比；若所述电磁加热设备的当前实际功率大于所述目标功率，则减小所述pwm控制信号的占空比。

即，在本实施例中，当目标功率小于或等于预设的功率时，会通过第一功率控制单元将pwm控制信号的频率调至预设的频率，由于pwm控制信号的频率越高igbt开关管发热越明显，所以为了降低igbt开关管的发热，本实施例将预设频率设置在15khz-60khz之间。此外，当频率低于18khz时落入人耳的听觉范围内，产生较大的噪音，影响人们的身心健康，所以作为进一步优选的，预设频率设置在18khz-25khz之间，比如设置为20khz。

获取电磁加热设备的当前实际功率是为了判断相对于目标功率，是应该在当前实际功率的基础上提高功率还是降低功率，当当前实际功率小于目标功率，则增大pwm控制信号的占空比，从而提高pwm控制信号有效工作区间，提高电磁加热设备的加热功率；若当前实际功率大于目标功率，则降低怕pwm控制信号的占空比，从而降低pwm控制信号有效工作区间，降低电磁加热设备的加热功率。

此外，实际使用中，在目标功率高于预设功率时，是通过调整pwm控制信号频率的方式调整电磁加热设备的输出功率，若预设功率大小固定，工作电压越高pwm控制信号的频率也越高，igbt开关管的开关损耗也越高，不利于igbt开关管的可靠工作，且能源利用效率也较低。为了改善这个问题，在本发明提供的另一实施例中，本设备还包括：电压判断单元，用于在所述功率获取单元将所述目标功率与所述预设功率进行比对之前，判断所述半桥电磁加热装置的工作电压，并根据所述工作电压调整所述预设功率。即在本实施例中，预设功率为一变动的值。在工作电压较高时提高预设功率，这样可以尽快进入调整pwm控制信号占空比以调整电磁加热设备的输出功率的模式。因为通过调整pwm控制信号占空比来调整电磁加热设备的输出功率的模式是工作在较低的pwm频率上，igbt开关管的开关损耗较低，发热较小，这样不仅有利于开关管的可靠工作，还能提高能源利用效率。

如图6、图7所示，在本发明提供的实施例中，该功率控制装置还包括：pwm控制信号设定单元，用于在pwm控制信号的一个周期t内，控制第一路pwm信号在t1时间内输出高电平，延迟t1时间后，控制第二路pwm信号在t2时间内输出高电平，经过t2时间后进入下一周期；其中，t1与t2均大于上、下桥臂开关管开通所需的时间，t1与t2均大于所控制的开关管的死区时间，且t1或t2不小于t1与t2中较大者的3倍。

即，如图8所示，在pwm控制信号的一个工作周期t内，为了降低加热功率，分别降低了第一路pwm信号(即控制上桥臂的igbt开关管q1的pwm控制信号)以及第二路pwm信号(即控制下桥臂的igbt开关管q2的pwm控制信号)的脉冲宽度，其中为了使上、下桥臂的igbt开关管能够正常工作，t1与t2的时间均大于igbt开关管导通的时间。为了避免上、下桥臂的igbt开关管q1和q2同时导通，导致电路短路，t1与t2均大于igbt开关管的死区时间。为了使电磁加热设备的加热功率可以降低至一个理想的数值，在本实施例中，将t1或t2的时间设置的不小于t1与t2中较大者的3倍。

另外，如图6所示，在本实施例的一种具体实施方式中，为了方便软件控制，降低软件编写难度，两路pwm信号对称设置，即将ti与t2的数值设置的相等，将t1与t2的数值设置的相等。

如图7所示，在本实施例的另一种具体实施方式中，两路pwm信号也可以采用非对称设置，这样可以使igbt开关管更容易进入软开关，降低igbt开关管的发热。具体的，在本实施方式中，将ti与t2的数值设置的相等，将t1与t2的数值设置的不相等。

此外，本发明还提供了一种电磁加热设备，电磁加热设备包括：控制部，所述控制部包含上述实施例所述的电磁加热设备的功率控制装置，为了避免重复累述，本实施例在此不对控制装置做重复说明；与控制部相连的半桥拓扑结构电路；以及与半桥拓扑结构电路相连的感应线圈。

本提供的电磁加热设备使用了上述的功率控制装置，使得本电磁加热设备在工作时，无需间歇式加热便可达到小功率加热的目的，使本电磁加热设备对食物的煮制、烹饪效果更好，提高用户的使用体验。

上述的各单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信号以及软件分发介质等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。