包含多段电磁加热单元的加热系统及电磁加热设备的制作方法

1.本实用新型涉及电器设备技术领域，具体涉及一种包含多段电磁加热单元的加热系统及电磁加热设备。


背景技术：

2.ih电饭煲，是一种利用电磁感应使内胆自己发热加热食物的器具，具有加热快、火力大、更省电、热对流好的优点。近年来，多段ih饭煲开始进入市场，多段ih饭煲具有煮饭均匀性好、保温性能好等优势。因多段ih包含多个加热线圈。各个线圈之间通过开关切换控制，若某个开关器件电路出现问题，就无法达到预期煮饭效果甚至出现安全事故。特别时当开关采用继电器时，其电气寿命有限以及存在瞬时故障风险。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种包含多段电磁加热单元的加热系统及电磁加热设备，以解决现有多段ih产品控制开关切换电路失效无法检测的问题。
4.根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种包含多段电磁加热单元的加热系统，包括第一加热单元和第二加热单元；所述第一加热单元包括第一加热元件、第一电容和第一功率开关，其中，所述第一加热元件与所述第一电容并联连接后与所述第一功率开关串联连接；所述第二加热单元与所述第一加热单元并联连接，所述第二加热单元包括第二电容、第二功率开关、控制开关和至少两个并联连接的第二加热元件，所述控制开关与所述至少两个并联连接的第二加热元件串联连接构成加热电路，所述加热电路与所述第二电容并联连接后与所述第二功率开关串联连接。
5.结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述第二加热单元包括两个并联连接的第二加热元件。
6.结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述控制开关为单刀双掷开关。
7.结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，加热系统还包括供电单元，所述供电单元用于为所述第一加热单元和所述第二加热单元供电。
8.结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述供电单元包括第一滤波电路、与所述第一滤波电路连接的整流电路、与所述整流电路连接的第二滤波电路，所述第二滤波电路与所述第一加热单元和所述第二加热单元连接；所述第一滤波电路用于滤除电网的干扰以及电网对电磁加热的干扰；所述整流电路用于实现交流电到直流电的变化；所述第二滤波电路用于将脉动的直流电变为平滑的直流电。
9.结合第一方面第实四施方式，在第一方面第五实施方式中，所述第一滤波电路为emc滤波电路；和/或，所述整流电路为桥式整流电路。
10.结合第一方面，在第一方面第六实施方式中，所述第一功率开关和所述第二功率开关均为绝缘栅双极型晶体管。
11.结合第一方面，在第一方面第七实施方式中，所述第一电容和所述第二电容均为谐振电容。
12.根据第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电磁加热设备，所述电磁加热设备包含第一方面或第一方面任一实施方式所述的加热系统。
13.结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述电磁加热设备包括电饭煲、电磁炉和电压力锅。
14.在本实用新型实施例提供的包含多段电磁加热单元的加热系统和电磁加热设备，第二加热单元中的至少两个第二加热元件中在同一时刻只有一个加热元件能接入电路中；第二加热单元中的每个第二加热元件均可与第一加热单元中的第一加热元件发生耦合作用，但每个第二加热元件与第一加热元件的耦合结果均不相同，具体的，每个第二加热元件与第一加热元件的耦合后，第一功率开关的频率并不相同，并可以将每个第二加热元件与第一加热元件的耦合时第一功率开关的频率记录下来。因此可以根据第一功率开关的频率来判断控制开关、第一加热单元或第二加热单元是否失效，解决了现有多段ih产品控制开关切换电路失效无法检测的问题。
附图说明
15.通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
16.图1为包含多段电磁加热单元的加热系统的一具体示例的结构示意图；
17.图2为包含多段电磁加热单元的加热系统的另一具体示例的结构示意图；
18.图3为包含多段电磁加热单元的加热系统的再一具体示例的结构示意图；
19.图4为本实用新型实施例2中包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测方法的流程示意图；
20.图5为包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测方法一具体示例的流程示意图；
21.图6为本实用新型实施例3中包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测装置的结构示意图。
具体实施方式
22.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例1
24.本实用新型实施例1提供了一种包含多段电磁加热单元的加热系统，包括第一加热单元和第二加热单元。其中，所述第一加热单元包括第一加热元件、第一电容和第一功率开关，其中，所述第一加热元件与所述第一电容并联连接后与所述第一功率开关串联连接；所述第二加热单元与所述第一加热单元并联连接，所述第二加热单元包括第二电容、第二
功率开关、控制开关和至少两个并联连接的第二加热元件，所述控制开关与所述至少两个并联连接的第二加热元件串联连接构成加热电路，所述加热电路与所述第二电容并联连接后与所述第二功率开关串联连接。
25.具体的，所述第二加热单元包括两个并联连接的第二加热元件。所述控制开关为单刀双掷开关。所述第一加热元件和所述第二加热元件可以为加热线圈，所述第一电容和所述第二电容可以为谐振电容。
26.具体的，第一加热元件和第二加热元件采用线盘的形式，例如在锅具底部的结构件上绕漆包线，再增加磁条，以约束磁力线。
27.具体的，加热系统还包括供电单元，所述供电单元用于为所述第一加热单元和所述第二加热单元供电。
28.示例的，包含多段电磁加热单元的加热系统包括供电单元、第一加热单元和第二加热单元，第一加热单元。所述第一加热单元包括第一加热元件、第一电容和第一功率开关；所述第一加热元件的第一端与所述供电单元的第一端连接，第二端与所述第一功率开关的第一端连接；所述第一电容与所述第一加热元件并联，所述第一功率开关的第二端与所述供电单元的第二端连接。所述第二加热单元包括控制开关、第二电容、第二功率开关和至少两个第二加热元件；所述至少两个第二加热元件并联，其中一个第二加热元件的第一端与通过所述控制开关与所述供电单元连接，第二端与所述第二功率开关的第一端连接；所述第二电容与所述至少两个第二加热元件并联，所述第二功率开关的第二端与所述供电单元的第二端连接。
29.具体的，所述供电单元包括第一滤波电路、与所述第一滤波电路连接的整流电路、与所述整流电路连接的第二滤波电路，所述第二滤波电路与所述第一加热单元和所述第二加热单元连接；所述第一滤波电路用于滤除电网的干扰以及电网对电磁加热的干扰；所述整流电路用于实现交流电到直流电的变化；所述第二滤波电路用于将脉动的直流电变为平滑的直流电。
30.也就是说，图1为利用3个加热元件加热的ih饭煲，k2为控制开关，用于控制加热元件2(l2)或者加热元件3(l3)接入加热回路。igbt为功率开关，igbt1用于控制加热元件1(l1)与谐振电容1(c1)谐振加热，igbt2用于控制加热元件2(l2)或者加热元件3(l3)加热与谐振电容2(c2)谐振加热。滤波电路将整流后的脉动直流变为平滑的直流电；桥式整流实现ac-dc的变化；emc滤波电路滤除对电网的干扰以及电网对ih加热的干扰；f1为保险管，r1与压敏电阻；l与n分别为火线与零线的接线端子。
31.需要说明的，在本实用新型实施例1中，在包含多段电磁加热单元的加热系统中第一加热单元和第二加热单元可以采用不同的组合形式，例如图1所示的一个第一加热单元和一个第二加热单元，图2所示的两个第一加热单元和一个第二加热单元，其中igbt1、l1、c1构成其中一个第一加热单元，igbt3、l4、c3构成另一个第一加热单元，igbt2、l2、l3、c2和k2构成第二加热单元。图3所示的一个第一加热单元和两个第二加热单元，其中igbt1、l1、c1构成第一加热单元，igbt2、l2、l3、c2和k2构成一个第二加热单元，igbt3、l4、l5、c3和k3构成另一个第二加热单元。当然，对于第一加热单元和第二加热单元的数量除上述一个、两个外，还可以为其他数量。
32.在本实用新型实施例1提供的包含多段电磁加热单元的加热系统中，第二加热单
元中的至少两个第二加热元件中在同一时刻只有一个加热元件能接入电路中；第二加热单元中的每个第二加热元件均可与第一加热单元中的第一加热元件发生耦合作用，但每个第二加热元件与第一加热元件的耦合结果均不相同，具体的，每个第二加热元件与第一加热元件的耦合后，第一功率开关的频率并不相同，并可以将每个第二加热元件与第一加热元件的耦合时第一功率开关的频率记录下来。因此可以根据第一功率开关的频率来判断控制开关、第一加热单元或第二加热单元是否失效。
33.实施例2
34.在本实用新型实施例1的基础上，本实用新型实施例2提供了一种包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测方法。图4为本实用新型实施例2中包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测方法的流程示意图。如图4所示，包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测方法包括以下步骤：
35.s101：在第二加热单元中的任何一个第二加热元件接入电路中之后，获取所述第一功率开关的频率。
36.s102：判断所述第一功率开关的频率是否符合预设的功率范围，其中所述功率范围根据所述第一加热元件与接入所述电路中的第二加热元件的耦合结果确定。
37.s103：当所述第一功率开关的频率不符合所述功率范围时，判定接入所述电路中的第二加热元件加热失效。
38.进一步的，在判定所述一个第二加热元件加热失效之后，还包括：发出报警提示消息。
39.例如，对于图1中的加热系统，假设在加热元件1(l1)按照功率w1工作的条件下，当加热元件2(l2)接入电路中时，由于加热元件1(l1)与加热元件2(l2)的耦合作用，加热元件1(l1)对应的igbt1的开关频率由f1变为f4；当加热元件3(l3)接入电路中时，由于加热元件1(l1)与加热元件3(l3)的耦合作用，加热元件1(l1)对应的igbt1的开关频率由f1变为f5。
40.由此，当控制加热元件2(l2)接入电路中且加热元件1(l1)按照功率w1加热时，此时igbt1的开关频率如果不等于f4，则可判断对应的加热元件未接入到电路中，即单刀双掷继电器失效或其控制电路故障导致其无法动作。或者，当控制加热元件3(l3)接入电路中且加热元件1(l1)按照功率w1加热时，此时igbt1的开关频率不等于f5，则可判断对应的加热元件未接入到电路中，即单刀双掷继电器失效或其控制电路故障导致其无法动作。
41.这是因为，加热元件1(l1)布局在锅具底部、加热元件2(l2)布局在锅具的r角、加热元件3(l3)布局在锅具的顶侧部。加热元件1(l1)对应的加热功率为w1、igbt1开关频率为f1；加热元件2(l2)对应的加热功率为w2，igbt2开关频率为f2；加热元件3(l3)对应的加热功率为w3，igbt2开关频率为f3。当加热系统确定时，整机的额定功率确定的，各加热元件的加热功率w1、w2、w3是确定的、f1、f2、f3也是确定的。
42.设开关k2为单刀双掷继电器，常闭端接加热元件2(l2)，常开端接加热元件3(l3)。
43.加热元件1(l1)与加热元件2(l2)之间的耦合大于加热元件1(l1)与加热元件3(l3)之间的耦合，加热元件2(l2)与加热元件3(l3)同一时刻只有一个加热元件能接入电路中。因耦合不同当其中某个加热元件加热中，其余加热元件若未按照控制目标接入电路时会导致对应加热元件加热的igbt开关频率不同。基于此可判断开关器件或其控制电路失效。
44.因每台产品会有差异。加热元件的加热元件量会有偏差，谐振电容会有偏差，加热元件与锅具的距离、锅具材质等都会影响igbt开关频率。但每台产品的每个加热元件的加热功率是确定的，出厂前都会校准到额定功率范围内，当功率确定时，其加热元件对应的igbt开关频率就已确定。此时控制芯片可记忆此时每个加热元件对应的igbt开关频率作为初始频率f1。
45.本实用新型实施例2提供的包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测方法，在第二加热单元中的任何一个第二加热元件接入电路中之后，通过获取所述第一功率开关的频率；判断所述第一功率开关的频率是否符合预设的功率范围，其中所述功率范围根据所述第一加热元件与接入所述电路中的第二加热元件的耦合结果确定；当所述第一功率开关的频率不符合所述功率范围时，判定接入所述电路中的第二加热元件加热失效。由此根据第一功率开关的频率来判断控制开关、第一加热单元或第二加热单元是否失效，使产品的可靠性和安全性得到保障，同时提高了用户体验感。
46.实施例3
47.与本实用新型实施例2相对应，本实用新型实施例3提供了一种包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测装置。图6为本实用新型实施例3中包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测装置的结构示意图。如图6所示，包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测装置包括获取模块20、判断模块21和处理模块22。
48.具体的，在第二加热单元中的任何一个第二加热元件接入电路中之后，获取模块20用于获取所述第一功率开关的频率；
49.判断模块21，用于判断所述第一功率开关的频率是否符合预设的功率范围，其中所述功率范围根据所述第一加热元件与接入所述电路中的第二加热元件的耦合结果确定；
50.处理模块22，当所述第一功率开关的频率不符合所述功率范围时，处理模块22用于判定所述一个第二加热元件加热失效。
51.上述包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测装置具体细节可以对应参阅图1至图5所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
52.实施例4
53.本实用新型实施例还提供了一种电磁加热设备，电磁加热设备，包括第一方面所述的加热系统和控制器，所述控制器与所述第一功率开关、第二功率开关之间互相通信连接；所述控制器包括处理器和存储器。
54.具体的，控制器输出控制信号，此信号再通过驱动电路驱动放大第一功率开关和第二功率开关。
55.处理器可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
56.存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本实用新型实施例中的包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测方法对应的程序指令/模块(例如，图6所示的获取模块20、判断模块21和处理模
块22。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测方法。
57.存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
58.所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行如图1-5所示实施例中的包含多段电磁加热单元加热系统的失效检测方法。
59.上述电磁加热设备具体细节可以对应参阅图1至图5所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
60.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
61.虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。