多灶頭電磁爐及其功率控制方法與流程
2023-05-12 03:44:12 3
本發明涉及電磁加熱技術領域，更具體地說，涉及一種多灶頭電磁爐及其功率控制方法。
背景技術：
在電磁加熱技術領域，多灶頭電磁爐的應用範圍越來越廣，但當多個灶頭同時工作，各灶頭加熱的功率不一致時，其工作頻率也不同。雖然各灶頭的默認的工作頻率通常在人耳的聽覺範圍外，但灶頭之間的工作頻率差易落入人耳的聽覺範圍，產生用戶可聽到的噪聲，影響用戶體驗。現有技術1(申請號：CN201210279872.7)公開了一種多頭電磁灶的加熱控制方法，通過在一定周期T內，各灶頭分別以目標功率P輪流工作，工作時間的計算方法為t＝P/∑P*T。現有技術2(申請號CN200680023003.0)公開了一種為多個感應線圈提供功率的方法，多個感應線圈在同頻和差頻模式下交替運行。以上兩種方法在一定程度上，可以起到防止幹擾噪音產生的效果，但現有技術1中感應線圈能夠感應的功率必須是多灶頭最大功率的幾倍(例如為N灶頭則為N倍)，造成感應線圈容量的極大浪費，且諧振電容的耐壓值很高，對器件的選型和產品的穩定性極其不利；現有技術2中，採用差頻與同頻相互轉換進行工作，在採用差頻工作時，由於工作頻率較高者遠離諧振頻率，其線盤工作時的功率一般較低，因此，當所設目標功率較大時，差頻工作難以達到目標功率，同時也會存在現有技術1中的問題。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的缺陷，提供一種多灶頭電磁爐及其功率控制方法，避免了因各灶頭工作頻率不一致而產生噪音。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：提供一種多灶頭電磁爐的功率控制方法，該方法包括以下步驟：
S1：根據用戶選擇，獲取至少兩個灶頭工作時每個灶頭的目標功率Pn以及最大功率Pnmax，所述每個灶頭的最大功率Pnmax相同，即Pnmax＝Pmax；
S2：根據所述目標功率Pn計算所述多灶頭電磁爐的總目標功率P＝∑Pn；
S3：根據所述總目標功率P與所述最大功率Pmax之間的大小關係，控制所述每個灶頭的實際輸出功率。
優選地，所述步驟S3包括以下步驟：
S31：判斷所述總目標功率P是否大於所述最大功率Pmax，若是則執行步驟S33，否則執行S32；
S32：當P≤Pmax時，所述每個灶頭以總目標功率P輪流工作，當其中一個灶頭工作時，其它灶頭不工作；
S33：當P＞Pmax時，所述每個灶頭分別以不同頻率共同運行；所述頻率之間的差值超出人耳的聽覺範圍。
優選地，所述步驟S32包括以下步驟：
S321：設定所述多灶頭電磁爐的工作周期T1；
S322：計算所述每個灶頭在工作周期T1內以總目標功率P工作的時間tn1＝Pn/P*T1；
S323：根據所述工作時間tn1控制相應灶頭工作。
優選地，所述步驟S33包括以下步驟：
S331：設定所述多灶頭電磁爐的工作周期T2與目標頻率差Δf，f1≤Δf≤f2；
S332：獲取其中一個灶頭以最大功率Pmax工作時的頻率f1a，以及為達到總目標功率，同時運行的另一個灶頭的工作頻率f2b；
獲取所述另一個灶頭以最大功率Pmax工作時的頻率f2a，以及為達到總目標功率，同時運行的所述其中一個灶頭的工作頻率f1b；
計算同時工作的兩個灶頭之間頻率差Δf1＝f2b-f1a與Δf2＝f1b-f2a；
S333：判斷所述頻率差Δf1以及Δf2是否位於目標頻率差Δf的範圍內，若是則執行步驟S334，否則執行步驟S335；
S334：計算所述每個灶頭在工作周期T2內以最大功率Pmax工作的時間：進入步驟S336；
S335：調整所述同時工作的兩個灶頭的工作頻率，進入步驟S333；
S336：根據所述工作時間tn2控制相應灶頭工作。
優選地，所述步驟S335包括以下步驟：
S335a：當Δf1＞f2或Δf2＞f2，保持總目標功率P不變，調整f1a與f2b、f1b與f2a的值，使f1≤Δf1≤f2，f1≤Δf2≤f2，進入步驟S333；
S335b：當Δf1＜f1或Δf2＜f1，比較所述同時工作的兩個灶頭以目標功率Pn工作時的頻率，得到較小值fn，控制所述兩個灶頭以fn同頻工作，並調整其中一個灶頭的佔空比。
優選地，所述步驟S335a包括以下步驟：
a1：將f2b與f1b的值降低至f2B與f1B；
a2：將f1a與f2a的值增加至f1A與f2A,保持總目標功率P不變，使f1≤Δf1≤f2，f1≤Δf2≤f2。
優選地，所述目標頻率差的範圍為16KHz≤Δf≤26KHz。
本發明還提供一種使用上述控制方法的多灶頭電磁爐，包括：
操作面板：用於選擇工作灶頭及灶頭的目標功率；
控制單元：根據用戶選擇，獲取至少兩個灶頭工作時每個灶頭的目標功率Pn以及最大功率Pnmax，所述每個灶頭的最大功率Pnmax相同，即Pnmax＝Pmax；根據所述目標功率Pn計算所述多灶頭電磁爐的總目標功率P＝∑Pn；根據所述總目標功率P與所述最大功率Pmax之間的大小關係，控制所述每個灶頭的實際輸出功率。
優選地，所述控制所述每個灶頭的實際輸出功率包括：當P≤Pmax時，所述每個灶頭以總目標功率P輪流工作，當其中一個灶頭工作時，其它灶頭不工作；當P＞Pmax時，所述每個灶頭分別以不同頻率共同運行；所述頻率之間的差值Δf超出人耳的聽覺範圍。
優選地，所述頻率之間的差值範圍為16KHz≤Δf≤26KHz。
實施本發明的多灶頭電磁爐功率控制方法，可有效避免各灶頭工作在不同目標功率下而產生的噪音，不受灶頭中電磁感應線圈的限制，各灶頭均能達到所需的目標工作功率，且有效減少了功率開關的損耗。
附圖說明
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
圖1是本發明控制方法的流程圖；
圖2是在P≤Pmax情況下一個灶頭的工作周期示意圖；
圖3是圖2所示工作狀態下另一個灶頭的工作周期示意圖；
圖4是在P＞Pmax情況下一個灶頭的工作周期示意圖；
圖5是在圖3所示工作狀態下另一個灶頭的工作周期示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖描述本發明實施例提出的多灶頭電磁爐功率控制方法和多灶頭電磁爐。
如圖1所示，在本發明提出的多灶頭電磁爐的功率控制方法包括以下步驟：
S1：根據用戶選擇，獲取至少兩個灶頭工作時每個灶頭的目標功率Pn以及最大功率Pnmax，每個灶頭的最大功率Pnmax相同，即Pnmax＝Pmax；
S2：根據目標功率Pn計算多灶頭電磁爐的總目標功率P＝∑Pn；
S3：根據總目標功率P與最大功率Pmax之間的大小關係，控制每個灶頭的實際輸出功率。
進一步地，步驟S3包括以下步驟：
S31：判斷總目標功率P是否大於最大功率Pmax，若是則執行步驟S33，否則執行S32；
S32：當P≤Pmax時，每個灶頭以總目標功率P輪流工作，當其中一個灶頭工作時，其它灶頭不工作；
S33：當P＞Pmax時，每個灶頭分別以不同頻率共同運行；頻率之間的差值超出人耳的聽覺範圍。
當各灶頭輪流工作時，可避免各灶頭同時工作時因頻率不同而產生噪音。每個灶頭分別以不同頻率共同運行時，各灶頭頻率之間的差值超出人耳的聽覺範圍也可有效減少噪音給用戶帶來的影響。
進一步地，步驟S32包括以下步驟：
S321：設定多灶頭電磁爐的工作周期T1；
S322：計算每個灶頭在工作周期T1內以總目標功率P工作的時間tn1＝Pn/P*T1；
S323：根據工作時間tn1控制相應灶頭工作。
進一步地，步驟S33包括以下步驟：
S331：設定多灶頭電磁爐的工作周期T2與目標頻率差Δf，f1≤Δf≤f2；
S332：獲取其中一個灶頭以最大功率Pmax工作時的頻率f1a，以及為達到總目標功率，同時運行的另一個灶頭的工作頻率f2b；
獲取所述另一個灶頭以最大功率Pmax工作時的頻率f2a，以及為達到總目標功率，同時運行的所述其中一個灶頭的工作頻率f1b；
計算同時工作的兩個灶頭之間頻率差Δf1＝f2b-f1a與Δf2＝f1b-f2a；
S333：判斷頻率差Δf1以及Δf2是否位於目標頻率差Δf的範圍內，若是則執行步驟S334，否則執行步驟S335；
S334：計算每個灶頭在工作周期T2內以最大功率Pmax工作的時間：進入步驟S336；
S335：調整同時工作的兩個灶頭的工作頻率，進入步驟S333；
S336：根據工作時間tn2控制相應灶頭工作。
在一些實施例中，由於多灶頭電磁爐的差頻噪聲通常因相鄰的灶頭差頻工作而產生，而距離較遠的兩個灶頭差頻工作時不易產生人耳能聽到的噪聲，所以上述實施例中的功率控制方法優選地應用於恰好兩個灶頭同時工作的情況。
在一些實施例中，當三個灶頭同時工作時，可先判斷三個灶頭的位置，若每個灶頭相聚較遠時，可直接工作，若其中兩個灶頭緊鄰，則按上述方法控制功率；若三個灶頭相鄰，且相鄰兩個灶頭的目標功率之和大於最大功率時，可按上述方法兩兩比較工作頻率，保證兩兩灶頭之間的頻率差值在人耳可聽範圍範圍之外。
進一步地，步驟S33包括以下步驟：
S335a：當Δf1＞f2或Δf2＞f2，保持總目標功率P不變，調整f1a與f2b、f1b與f2a的值，使f1≤Δf1≤f2，f1≤Δf2≤f2，進入步驟S333；
要使頻率差位於目標頻率差範圍內，調整時，可減小f2b、f1b或增大f1a、f2a，也可減小f2b、f1b並增大f1a、f2a。由於電磁爐在設計時，各灶頭的默認的最低工作頻率通常大於或等於諧振頻率f0，所以當Δf1＝f2b-f1a＞f2時，可知f2b＞f2+f0。由於在灶頭工作頻率f2b遠離諧振頻率的情況下，繼續調整該頻率所能引起的功率變化比較小。因此，可將f2b的值設為f2b＝f2+f0，然後在此基礎上再調整f1a，使得總目標功率P不變。同理，對f1b和f2a調整方法與上述f2b與f1a的調整方法相同。
S335b：當Δf1＜f1或Δf2＜f1，比較同時工作的兩個灶頭以目標功率Pn工作時的頻率，得到較小值fn，控制兩個灶頭以fn同頻工作，並調整其中一個灶頭的佔空比。
在此種情況下，通過調整PWM實現輸出功率的調節，使電磁爐的各灶頭工作頻率一致，實現無噪聲的效果。
本發明提供一種應使用上述控制方法的多灶頭電磁爐，該電磁爐包括操作面板以及控制單元：
操作面板：用於選擇工作灶頭及灶頭的目標功率；
控制單元：根據用戶選擇，獲取至少兩個灶頭工作時每個灶頭的目標功率Pn以及最大功率Pnmax，每個灶頭的最大功率Pnmax相同，即Pnmax＝Pmax；根據目標功率Pn計算多灶頭電磁爐的總目標功率P＝∑Pn；根據總目標功率P與最大功率Pmax之間的大小關係，控制每個灶頭的實際輸出功率。
由於多灶頭電磁爐的差頻噪聲通常發生在由相鄰的灶頭差頻工作產生，而距離較遠的兩個灶頭差頻工作時不易產生人耳易聽到的噪聲，所以上述功率控制方法優選地應用於恰好兩個灶頭同時工作的情況。優選地，在本發明一些實施例中的電磁爐為雙灶頭電磁爐，該雙灶頭包括第一灶頭、第二灶頭。用戶通過電磁爐的操作面板選擇第一灶頭與第二灶頭同時工作且設定二者的目標功率。
如圖2、圖3所示，具體地，在本發明的一個實施例中，用戶選擇第一灶頭與第二灶頭的工作的目標功率分別為P1＝1500W，P2＝1000W，該電磁爐每個灶頭的額定最大功率相等均為2500W，即P1max＝P2max＝Pmax＝2500W；預設工作周期T1＝400ms。通過計算可得，該電磁爐的總目標功率P＝∑Pn＝P1+P2＝2500W＝Pmax。在此種情況下，第一灶頭與第二灶頭以總目標功率P輪流工作，當其中一個灶頭工作時，另外一個灶頭不工作。根據上述信息，計算第一灶頭在工作周期T1內以功率P工作的時間t11＝P1/P*T1＝1500/2500*400＝240ms。計算第二灶頭在工作周期T1內以功率P工作的時間t12＝P2/P*T1＝1000/2500*400＝160ms。第一灶頭與第二灶頭在工作周期T1內輪流工作，T1＝t11+t12。電磁爐控制單元根據計算所得功率、時間控制相應的灶頭進行工作。
如圖4、圖5所示，具體地，在本發明的一個實施例中，用戶選擇第一灶頭與第二灶頭的工作的目標功率分別為P1＝2000W，P2＝1000W，該電磁爐每個灶頭的額定最大功率相等均為2500W，即P1max＝P2max＝Pmax＝2500W；預設工作周期T2＝400ms；目標頻率差Δf的範圍設置在人耳不可聽的區域，本實施例中的優選範圍為16KHz≤Δf≤26KHz。通過計算可得，該電磁爐的總目標功率P＝∑Pn＝P1+P2＝3000W＞Pmax。在此種情況下，第一灶頭與第二灶頭共同運行，且分別以最大功率Pmax輪流工作，當其中一個灶頭以功率Pmax工作時，另外一個灶頭的工作功率為P-Pmax。根據上述信息，計算第一灶頭以最大功率Pmax工作時的頻率f1a，以及此時第二灶頭的工作頻率f2b；計算第二灶頭以最大功率Pmax工作時的頻率f2a，以及此時第一灶頭的工作頻率f1b；計算兩個工作狀態下的頻率差Δf1＝f2b-f1a與Δf2＝f1b-f2a；若Δf1以及Δf2都在目標頻率差範圍內，則計算第一灶頭在工作周期T2內以功率Pmax工作的時間
計算第二灶頭在工作周期T2內以功率Pmax工作的時間
第一灶頭與第二灶頭在工作周期T2內共同運行，T2＝t12+t22。電磁爐控制單元根據計算所得功率、時間控制相應的灶頭進行工作。
在一些實施例中，會出現Δf1＞f2或Δf2＞f2的情況，此時應保持總目標功率P不變，調整f1a與f2b、f1b與f2a的值，使f1≤Δf1≤f2，f1≤Δf2≤f2；具體地，各灶頭的默認的最低工作頻率通常大於或等於諧振頻率f0，優選地諧振頻率f0＝20KHz，所以當Δf1＝f2b-f1a＞26KHz時，可知f2b＞46KHz。由於在灶頭工作頻率f2b遠離諧振頻率的情況下，繼續調整該頻率所能引起的功率變化比較小。因此，可將f2b的值設為f2b＝46KHz，然後在此基礎上再調整f1a，使得總目標功率P不變。同理，對f1b和f2a調整方法與上述f2b與f1a的調整方法相同。
在一些實施例中，會出現Δf1＜f1或Δf2＜f1情況，在此情況下，第一灶頭與第二灶頭可同頻工作。具體地，計算第一灶頭與第二灶頭分別以各自的目標功率工作時的頻率，並對二者進行比較得到較小的頻率值，兩個灶頭均以該較小的頻率值工作。在此種情況下，通過調整PWM實現輸出功率的調節，使電磁爐的各灶頭工作頻率一致，實現無噪聲的效果。
實施本發明的多灶頭電磁爐功率控制方法，可有效避免各灶頭工作在不同目標功率下而產生的噪音，不受灶頭中電磁感應線圈的限制，各灶頭均能達到所需的目標工作功率，且有效減少了功率開關的損耗。
可以理解的，以上實施例僅表達了本發明的優選實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制；應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，可以對上述技術特點進行自由組合，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍；因此，凡跟本發明權利要求範圍所做的等同變換與修飾，均應屬於本發明權利要求的涵蓋範圍。