專利名稱：大功率電磁爐輸出功率控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及大功率電磁爐輸出功率可以在較大范圍內采用變頻的方法進行調節，同時也可以避免功率開關管IGBT在高頻運行條件下因開關損耗劇增而造成發熱的弊病。
背景技術：
目前市場銷售的單灶電磁爐控制線路上，大都是采用單管IGBT自激振蕩的模式，控制系統僅使用電流截止控制而不采用電流電壓閉環控制和功率閉環控制，所以控制精度很差。通常輸出功率均在2000瓦以下，而且功率調節范圍較窄，輸出功率會隨著電網電壓的波動而波動。不同鍋具也會造成輸出功率的大幅度波動。另外，單管電路只能滿足IGBT零電壓開通，不能保證零電壓關閉，所以低功率輸出時IGBT發熱非常嚴重，在不得已情況下，只能采用間歇加熱的方法。這對電磁爐的可靠運行造成負面影響。
發明內容
為解決前述存在的回題，本發明提供一種大功率電磁爐輸出功率控制裝置，包括主電路、變頻電路和回路控制電路，主電路由整流濾波電路輸入，連接至功率開關管，功率開關管與串聯回路LC1、LC2連接，其中L是爐具的線盤電感，電容C1、C2與電感L構成的串聯諧振回路，其諧振頻率略低于功率開關管的驅動頻率，在串聯諧振回路串接有高頻電流檢測器CT2，作為電流閉環控制回路和電流限制回路的采樣信號，在直流母線回路，串接有直流母線電流檢測器，作為功率閉環控制采樣信號。
功率開關管由一驅動電路驅動，驅動電路的工作頻率受壓控振蕩器控制，壓控振蕩器的振蕩頻率，受電流比較器及功率調節器控制。
電流閉環控制電路由高頻交流檢測器、最大電流限制器和電流比較器構成，當功率開關管的工作電流大于額定值時，電流比較器輸出控制電壓給壓控振蕩器，升高其振蕩頻率。
功率閉環控制回路由直流母線電流檢測器、乘法器和切換開關構成(切換開關實際上是一種電子開關)，切換開關的常閉觸點與乘法器連接，常開觸點與高頻電流檢測器連接，當電源電壓低于額定值的80％時，切換開關的常閉觸點斷開，常開觸點接通，回路處于恒電流閉環控制狀態。
本發明的優點是，可以解決以下問題1，突破了傳統單灶電磁爐輸出功率的限制，使輸出功率由2000瓦以下擴展到3000瓦(雙管半撟式逆變電路)或5000-10000瓦(雙管全撟式逆變電路)為生產大功率電磁爐開創新途徑；2，提高了輸出功率控制精度，減少了輸出功率隨電網電壓波動引起的波動，及適應鍋具(如換鍋)變動造成的輸出功率變動；3，當爐子功率向下調節時，電路始終處于感性負載狀態，所以IGBT都能滿足零電壓開通。因此IGBT的開關損耗一直比較小，這就解決了低功率輸出時IGBT的發熱問題，實現了全功率范圍的連續調節(連續加熱)，使電磁爐更適應中國烹飪中的小火燉、燜等操作；4，顯著降低大功率電磁爐生產成本和提高運行的安全性、可靠性。
附圖1是本發明的主電路。
附圖2是雙閉環控制回路。
具體實施例方式
請參閱附圖1所示，主電路由整流電路1、濾波電路2輸入，連接至功率開關管IGBT1、IGBT2，功率開關管IGBT1、IGBT2與串聯回路LC1、LC2連接，電容C也可不要，其中L是爐具的線盤電感，電容C1、C2與電感L構成的串聯諧振回路的諧振頻率，略低于功率開關管的驅動頻率。在串聯諧振回路串接有高頻交流檢測器CT2，作為電流閉環控制回路的采樣信號，在直流母線回路，串接有直流母線電流檢測器CT1，作為功率閉環控制采樣信號。
功率開關管IGBT1、IGBT2由一驅動電路6驅動，驅動電路6的工作頻率受壓控振蕩器5控制，壓控振蕩器5的振蕩率，受電流比較器9或功率調節器4所控制。
電流閉環控制電路由高頻電流檢測器8(CT2)和電流比較器9構成，高頻電流檢測器8(CT2)檢測出功率開關管IGBT1、IGBT2電流，超過額定的設定值時，電流比較器輸出一控制電壓，改變壓控制蕩器VCO的振蕩頻率，升高其振蕩頻率，使主電路LC1呈感性負載，增大回路感抗ωL，回路電流下降，同時回路的功率因素COSΦ下降，爐子的輸出功率(P＝UICOSφ)中I和COSφ同時降低，造成輸出功率(有功功率部分)下降，電磁爐線盤獲得的功率P＝UICOSΦ進一步下降；功率閉環控制回路由直流母線電流檢測器10(CT1)、乘法器11和切換開關12構成，切換開關12的常閉觸點(右邊的觸點)與乘法器11連接，常開觸點(左邊的觸點)與高頻電流檢測器8連接，當電源電壓低于額定值的80％時，常閉觸點斷開，常開觸點接通，回路處于恒電流閉環控制狀態，此時，回路由輸入信號3控制，輸入信號3是由CPU芯片設置一組脈寬調制的脈沖串，每一個脈沖串有不同的占空比，經整流濾波后成為直流電壓，控制壓控振蕩器的振蕩頻率，從而達到控制功率開關管的工作電流大小，輸入信號3在正常電源電壓時作為控制恒定的功率，但當電源電壓低于80％時作為控制恒定的電流。
當輸出功率在3KW以下時，整流電路中的虛線框內二極管可以不用，直接用單相230伏接在A-C端子上。如果輸出功率大于3KW，則宜采用三相供電。
LPCP為瀘波電容，主要是瀘去25KHz以上的高頻信號；LC1的諧振頻率通常為20KHz左右，而IGBT1和IGBT2的驅動頻率則必須大于諧振頻率。
CT1為低頻電流傳感器，可以是用無感分流器或霍爾電流傳感器。CT2為高頻電流傳感器，一般用繞有線圈的鐵氧體構成，但是也可以用霍爾電流傳感器。CT2測得的是通過IGBT的電流，用以保護IGBT。而CT1測得的電流用以提供乘法器(功率傳感器)運算。
電感L2要求用帶大氣隙的鐵芯繞制成的電感，它能在通過數十安培直流電流的情況下，鐵芯不會飽和。
CP為Tanδ(介質損耗角)極小的聚丙烯薄膜電容，要求介質損耗小，高頻特性優良，C和C1、C2除有同樣要求外，還要求耐高壓特性。
在交流電源的輸入端，還應該根據具體情況接入適當的EMC抗干擾濾波器。
本發明電路的特點是在正常交流電壓時，自動切換開關向右接通，此時由CPU來的主令信號，作為功率的給定信號，此時整個系統處于恒功率調節系統，也就是說輸出功率不會隨電源電壓波動或鍋具變化而變化。一旦電源電壓低于80％額定值時，自動切換開關轉向左邊，此時系統處于恒電流閉環控制狀態，它仍能保證IGBT電流不超過額定值，也就是說，當低電壓時仍能保證IGBT不受損壞，但加熱尚能維持一定功率。如果交流檢測值超過了Imax則電流比較器馬上翻轉，它直接控制VCO使電流迅速下降。
這種采用硬件直接控制的方法，反應速度要比CPU閉環控制快得多，而且輸出功率的穩定性甚佳，它幾乎不受鍋具變更或電源電壓波動的影響。
權利要求
1.一種大功率電磁爐輸出功率控制裝置，包括主電路、變頻電路和回路控制電路，其特征在于主電路由整流濾波電路輸入，連接至功率開關管，功率開關管與主回路串聯電路LC1、LC2連接，其中L是爐具的線盤電感，電容C1、C2與電感L構成的串聯諧振回路的諧振頻率，略低于功率開關管的工作頻率，使主電路呈感性負載，在串聯諧振回路串接有高頻交流檢測器CT2，作為電流閉環控制回路的采樣裝置，在直流母線回路，串接有直流母線電流檢測器CT1，作為功率閉環控制采樣信號。
2.按權利要求1所述的大功率電磁爐輸出功率控制裝置，其特征在于功率開關管由一驅動電路驅動，驅動電路的工作頻率受壓控振蕩器控制，壓控振蕩器的振蕩率，受電流比較器或功率調節器所控制。
3.按權利要求1所述的大功率電磁爐輸出功率控制裝置，其特征在于電流閉環控制電路由高頻交流檢測器、最大電流限制器和電流比較器構成，當功率開關管的工作電流大于額定值時，電流比較器輸出控制電壓給壓控振蕩器，升高其振蕩頻率。
4.按權利要求1所述的大功率電磁爐輸出功率控制裝置，其特征在于功率閉環控制回路由直流母線電流檢測器、乘法器和切換開關構成，切換開關的常閉觸點與乘法器連接，常開觸點與高頻電流檢測器連接，當電源電壓低于額定值的80％時，使切換開關的常閉觸點斷開，常開觸點接通，回路處于恒電流閉環控制狀態。
全文摘要
本發明提供一種大功率電磁爐寬范圍調節輸出功率的裝置；該裝置是一種變頻調功的裝置，在最大功率輸出時，LC回路(L為電磁爐的線盤的電感)處于串聯諧振狀態附近，其諧振頻率略低于功率開關管的工作頻率，使主回路LC呈感性負載，便增大回路感抗ωL，回路電流下降，同時回路的功率因素COSΦ下降，爐子的輸出功率(P＝UICOSφ)中I和COSφ同時降低，造成輸出功率(有功功率部分)下降，電磁爐線盤獲得的功率P＝UICOSΦ進一步下降；反之，降低回路的工作頻率，又會提高爐子的輸出功率。所以輸出功率越小，IGBT的發熱就降低。這就解決了電磁爐發展的一個瓶頸。
文檔編號F24C7/08GK1802045SQ200610023358
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月17日 優先權日2006年1月17日
發明者蔡志峰 申請人:帝磁電子科技(上海)有限公司