電磁加熱裝置及其的諧振電路的製作方法
2023-12-01 18:04:01 2
本發明涉及電磁加熱技術領域，特別涉及一種電磁加熱裝置的諧振電路以及一種具有該諧振電路的電磁加熱裝置。
背景技術：
目前，單IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型電晶體)電磁諧振電路一般採用並聯諧振方式，其採用運行在實現大功率前提下的諧振參數時，如果在連續低功率段運行，則會出現以下問題：
(1)IGBT超前開通，開通瞬間IGBT瞬態電流峰值高，容易超過IGBT電流峰值規格限制，從而損壞IGBT；
(2)IGBT發熱嚴重，需要加強對IGBT散熱(如增大散熱片、增加風機轉速等)以實現IGBT的溫升要求。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。
為此，本發明的一個目的在於提出一種採用串聯諧振方式的電磁加熱裝置的諧振電路，能夠改變電磁加熱裝置的諧振頻率，降低諧振開關管開通時的超前電壓，並降低諧振開關管的溫升。
本發明的另一個目的在於提出一種電磁加熱裝置。
為達到上述目的，本發明實施例提出的一種電磁加熱裝置的諧振電路，包括：諧振開關管，所述諧振開關管的發射極接地；諧振電容，所述諧振電容並聯在所述諧振開關管的發射極與集電極之間；N個諧振線圈，所述N個諧振線圈串聯連接後與所述諧振開關管的集電極相連，其中，N為大於等於2的整數；N-1個轉換開關，所述N-1個轉換開關與所述N個諧振線圈中的N-1個諧振線圈一一對應並聯；控制器，所述控制器分別與每個轉換開關的控制端相連，所述控制器通過控制所述N-1個轉換開關以控制進行諧振工作的諧振線圈的數量，以改變所述電磁加熱裝置的諧振頻率。
根據本發明實施例的電磁加熱裝置的諧振電路，控制器通過控制N-1個轉換開關以控制進行諧振工作的諧振線圈的數量，並且進行諧振工作的諧振線圈串聯連接後與諧振開關 管的集電極相連，諧振電容並聯在諧振開關管的發射極與集電極之間，因此，本發明實施例的電磁加熱裝置的諧振電路採用串聯諧振方式進行諧振工作，諧振線圈串聯參與諧振，使得電感量增大，能夠很好地降低諧振開關管開通時的超前電壓和降低諧振開關管的溫升，避免諧振開關管損壞，使得電路能夠安全、可靠地工作。並且，通過改變參加諧振工作的諧振線圈的數量來改變諧振電感感量值，從而可改變電磁加熱裝置的諧振頻率，以實現電磁加熱裝置連續低功率加熱，拓寬了電磁加熱裝置的加熱功率範圍。
根據本發明的一個實施例，當N＝2時，所述N個諧振線圈為第一諧振線圈和第二諧振線圈，所述N-1個轉換開關為第一轉換開關。
一方面，所述第一轉換開關與所述第一諧振線圈並聯，其中，當所述第一轉換開關斷開時，所述第一諧振線圈和所述第二諧振線圈串聯後再進行諧振工作，以使所述電磁加熱裝置進行低功率加熱；當所述第一轉換開關閉合時，所述第二諧振線圈單獨進行諧振工作，以使所述電磁加熱裝置進行高功率加熱。
另一方面，所述第一轉換開關與所述第二諧振線圈並聯，其中，當所述第一轉換開關斷開時，所述第一諧振線圈和所述第二諧振線圈串聯後再進行諧振工作，以使所述電磁加熱裝置進行低功率加熱；當所述第一轉換開關閉合時，所述第一諧振線圈單獨進行諧振工作，以使所述電磁加熱裝置進行高功率加熱。
在本發明的一些實施例中，所述轉換開關可以為繼電器、MOS管、可控矽或者IGBT。
根據本發明的一個實施例，所述諧振開關管可以為IGBT。
此外，本發明的實施例還提出了一種電磁加熱裝置，其包括上述的電磁加熱裝置的諧振電路。
本發明實施例的電磁加熱裝置，採用串聯諧振方式進行諧振加熱工作，其中諧振電路中的諧振線圈串聯參與諧振，使得電感量增大，能夠很好地降低諧振開關管開通時的超前電壓和降低諧振開關管的溫升，避免諧振開關管損壞，使得整個電路能夠安全、可靠地工作。並且，能夠通過改變參加諧振工作的諧振線圈的數量來改變諧振電感感量值，從而可改變諧振頻率，以實現電磁加熱裝置連續低功率加熱，拓寬了電磁加熱裝置的加熱功率範圍。
其中，所述電磁加熱裝置可包括電磁電飯煲、電磁壓力鍋和電磁爐。
附圖說明
圖1為根據本發明實施例的電磁加熱裝置的諧振電路的電路圖；
圖2為根據本發明一個實施例的第一轉換開關斷開時電磁加熱裝置的諧振電路的電路圖；
圖3為根據本發明一個實施例的第一轉換開關閉合時電磁加熱裝置的諧振電路的電路圖；以及
圖4為根據本發明另一個實施例的第一轉換開關斷開時電磁加熱裝置的諧振電路的電路圖。
附圖標記：
諧振電路100；
諧振開關管10，控制器20，諧振電容C1，N個諧振線圈L1、L2、L3、……、Ln，N-1個轉換開關S1、S2、S3、……、Sn-1；
濾波電路200；
濾波電感L0，濾波電容C0。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
下面參考附圖描述本發明實施例提出的電磁加熱裝置的諧振電路和具有該諧振電路的電磁加熱裝置。
圖1為根據本發明實施例的電磁加熱裝置的諧振電路的電路圖。如圖1所示，該電磁加熱裝置的諧振電路100包括：諧振開關管10，控制器20，諧振電容C1，N個諧振線圈L1、L2、L3、……、Ln，以及N-1個轉換開關S1、S2、S3、……、Sn-1。其中，N為大於等於2的整數。
如圖1所示，諧振開關管10的發射極接地，諧振電容C1並聯在諧振開關管10的發射極與集電極之間。N個諧振線圈L1、L2、L3、……、Ln串聯連接後與諧振開關管10的集電極相連，N-1個轉換開關S1、S2、S3、……、Sn-1與N個諧振線圈中的N-1個諧振線圈一一對應並聯。控制器20分別與每個轉換開關的控制端相連，控制器20通過控制N-1個轉換開關S1、S2、S3、……、Sn-1以控制進行諧振工作的諧振線圈的數量，以改變電磁加熱裝置的諧振頻率。其中，諧振線圈一般為線圈盤。
根據本發明的一個實施例，如圖1、圖2、圖3或圖4所示，諧振開關管10可以為IGBT。
這樣，本發明實施例的電磁加熱裝置的諧振電路通過將諧振電容C1與IGBT並聯，從而構成串聯諧振的方式。
具體地，如圖2、圖3或圖4所示，當N＝2時，N個諧振線圈為第一諧振線圈L1和第二諧振線圈L2，N-1個轉換開關為第一轉換開關S1。
根據本發明的一個實施例，如圖2或圖3所示，第一轉換開關S1與第一諧振線圈L1並聯。其中，當第一轉換開關S1斷開時，第一諧振線圈L1和第二諧振線圈L2串聯後再進行諧振工作，以使電磁加熱裝置進行低功率加熱，具體如圖2所示；當第一轉換開關S閉合時，第二諧振線圈L2單獨進行諧振工作，以使電磁加熱裝置進行高功率加熱，具體如圖3所示。
也就是說，通過控制第一轉換開關S1的斷開和閉合，可改變諧振電路運行的諧振電感值。當第一轉換開關S1斷開時，L1和L2串聯參與諧振，如圖2所示；當第一轉換開關S1閉合時，L1處於短路狀態，不參與諧振電路的運行，L2單獨參與電路的諧振，如圖3所示。因此，當第一轉換開關S1閉合時，L2單獨參與諧振，可以使諧振電路運行在高功率狀態，即電磁加熱裝置進行高功率加熱；當第一轉換開關S1斷開時，L1與L2串聯後再參與諧振，進行諧振的電感量增大，能很好地降低IGBT開通時的超前電壓，降低IGBT溫升，可以使諧振電路運行在低功率狀態，即電磁加熱裝置進行低功率加熱，從而可拓寬電磁加熱裝置的加熱功率範圍。
具體而言，在本發明的一個示例中，加熱功率低於或等於1000W時，電磁加熱裝置的主控晶片即控制器默認為低功率狀態，否則為高功率狀態。當用戶操作電磁加熱裝置運行某大功率(例如2000W)加熱時，主控晶片控制第一轉換開關S1閉合，諧振電路以L2參與諧振的方式運行。當用戶操作電磁加熱裝置運行某小功率(例如500W)加熱時，主控晶片控制第一轉換開關S1斷開，諧振電路以L2+L1(L2和L1串聯)參與諧振的方式運行。
根據本發明的另一個實施例，如圖4所示，第一轉換開關S1與第二諧振線圈L2並聯，其中，當第一轉換開關S1斷開時，第一諧振線圈L1和第二諧振線圈L2串聯後再進行諧振工作，以使電磁加熱裝置進行低功率加熱；當第一轉換開關S1閉合時，第一諧振線圈L1單獨進行諧振工作，以使電磁加熱裝置進行高功率加熱。
其中，如圖1、圖2、圖3或圖4所示，電磁加熱裝置還包括由濾波電感L0和濾波電容C0構成的濾波模塊200，用於對310V的供電電源進行濾波穩壓處理。
在本發明的實施例中，轉換開關為大功率的繼電器、MOS管、可控矽或者IGBT。
綜上所述，本發明實施例的電磁加熱裝置的諧振電路通過改變其拓撲結構，改變諧振方式，並能通過控制轉換開關的閉合和斷開來改變參與諧振的諧振線圈的數量，以改變諧振電感的感量值，從而改變電磁加熱裝置的諧振頻率。
根據本發明實施例的電磁加熱裝置的諧振電路，通過控制N-1個轉換開關以控制進行諧振工作的諧振線圈的數量，並且進行諧振工作的諧振線圈串聯連接後與諧振開關管的集電極相連，諧振電容並聯在諧振開關管的發射極與集電極之間，因此，本發明實施例的電磁加熱裝置的諧振電路採用串聯諧振方式進行諧振工作，諧振線圈串聯參與諧振，使得電 感量增大，能夠很好地降低諧振開關管開通時的超前電壓和降低諧振開關管的溫升，避免諧振開關管損壞，使得電路能夠安全、可靠地工作。並且，通過改變參加諧振工作的諧振線圈的數量來改變諧振電感感量值，從而可改變電磁加熱裝置的諧振頻率，以實現電磁加熱裝置連續低功率加熱，拓寬了電磁加熱裝置的加熱功率範圍。
此外，本發明的實施例還提出了一種電磁加熱裝置，其包括上述的電磁加熱裝置的諧振電路。
其中，電磁加熱裝置可包括電磁電飯煲、電磁壓力鍋和電磁爐。
本發明實施例的電磁加熱裝置，採用串聯諧振方式進行諧振加熱工作，其中諧振電路中的諧振線圈串聯參與諧振，使得電感量增大，能夠很好地降低諧振開關管開通時的超前電壓和降低諧振開關管的溫升，避免諧振開關管損壞，使得整個電路能夠安全、可靠地工作。並且，能夠通過改變參加諧振工作的諧振線圈的數量來改變諧振電感感量值，從而可改變諧振頻率，以實現電磁加熱裝置連續低功率加熱，拓寬了電磁加熱裝置的加熱功率範圍。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用於實現特定邏輯功能或過程的步驟的可執行指令的代碼的模塊、片段或部分，並且本發明的優選實施方式的範圍包括另外的實現，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執行功能，這應被本發明的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。
在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認為是用於實現邏輯功能的可執行指令的定序列表，可以具體實現在任何計算機可讀介質中，以供指令執行系統、裝置或設備(如基於計算機的系統、包括處理器的系統或其他可以從指令執行 系統、裝置或設備取指令並執行指令的系統)使用，或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用。就本說明書而言，"計算機可讀介質"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執行系統、裝置或設備或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用的裝置。計算機可讀介質的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，可攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(RAM)，只讀存儲器(ROM)，可擦除可編輯只讀存儲器(EPROM或閃速存儲器)，光纖裝置，以及可攜式光碟只讀存儲器(CDROM)。另外，計算機可讀介質甚至可以是可在其上列印所述程序的紙或其他合適的介質，因為可以例如通過對紙或其他介質進行光學掃描，接著進行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然後將其存儲在計算機存儲器中。
應當理解，本發明的各部分可以用硬體、軟體、固件或它們的組合來實現。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執行系統執行的軟體或固件來實現。例如，如果用硬體來實現，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現：具有用於對數據信號實現邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現場可編程門陣列(FPGA)等。
本技術領域的普通技術人員可以理解實現上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機可讀存儲介質中，該程序在執行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。
此外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模塊的形式實現。所述集成的模塊如果以軟體功能模塊的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。
上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。