专利名称：商用电磁炉控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁炉技术领域，更具体地说，是涉及一种商用式电磁炉控制系统。
背景技术：
电磁炉(灶)是根据电磁感应加热原理，利用交变电流通过线圈产生交变磁场，交变磁场在铁质锅的铁质底部产生感应电流(涡流)，涡流使锅体迅速发热，从而可实现烹调食物的功能。电磁炉分开家用和商用两种，商用电磁炉控制系统无明火、无明烟、无废气、清洁卫生，可大大改善厨房工作环境，随着控制技术的发展，在商业用途上将会逐渐替代传统商用燃气具，因而有着广阔的应用前景。传统商用电磁炉控制系统功率在10 — 60kW之间，目前的商用电磁炉控制系统大多采用半桥、模拟式控制，当功率较大时，内部电流也比较高，容易出现内部线圈烧毁的现象，可靠性不高。为解决这问题，目前也有个别厂家采用全桥方式，使内部电流降低，该方案必须采用两控制板、两电源，使产品成本增加。参见图1，现有的商用电磁炉控制系统电气控制系统采用单片机26控制，包括顺序连接三相电源输入1、三相交流滤波2、三相整流滤波3、IGBT模块4 (绝缘栅双极型晶体管)、半桥电流输出16等电路，从三相整流滤波3的另一输出端连接电流电压检测电路6和过压过流保护电路22，过压过流保护电路22的输出分别连接IGBT驱动电路和单片机26，而三相电源输入连接浪涌保护电路21和缺相保护电路，后两者分别与单片机26连接，温度传感电路连接单片机的输入口，单片机的输出口连接显示电路、功率控制开关、功率控制电路25，而功率控制电路25的输出端连接矩形波产生电路24，后者的输出连接IGBT驱动电路。半桥电流输出16连接相位检测电路23，相位检测电路23的输出端连接矩形波产生电路24。从图上看，为实现电磁炉的加热控制，在单片机的外围需要较多的功能电路构成现有的商用电磁炉控制系统电气控制系统，对于不同型号的商用电磁炉控制系统，难于实现控制系统的通用化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种可靠性高、通用性强的商用电磁炉控制系统，以克服现有技术的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种商用电磁炉控制系统，包括相互连接的三相电源输入、三相交流滤波电路、三相整流滤波电路、IGBT模块，还包括嵌入式控制器，温度传感电路连接嵌入式控制器的输入口，所述三相整流滤波电路的输出端还连接有电流电压检测电路，所述电流电压检测电路连接嵌入式控制器的输入口，所述IGBT模块连接半桥电流输出或全桥电流输出，嵌入式控制器的输出口连接IGBT驱动电路、显示电路和功率控制开关，所述IGBT驱动电路的输出端连接IGBT模块。所述IGBT模块至少包括两个IGBT，其中一个IGBT的E极与另一 IGBT的C极连接，其中一个IGBT的C极连接电流电压检测电路的霍尔电流互感器初极线圈CT101，另一IGBT的E极连接三相整流滤波电路的整流桥负极。
所述IGBT模块还包括第三个IGBT和第四个IGBT，第三个IGBT的E极与第四个IGBT的C极连接，所述第三、第四个IGBT的公共端连接全桥电流输出电路，第三个IGBT的C极连接电流电压检测电路的霍尔电流互感器初极线圈CT101，第四个IGBT的E极连接三相整流滤波电路的整流桥负极。所述全桥电流输出包括串联连接线圈盘LI和电容Cl，所述第三、第四个IGBT的公共端连接电容Cl，所述线圈盘LI连接霍尔电流互感器初极线圈CT102。所述IGBT模块连接半桥电流输出，所述半桥电流输出包括串联连接线圈盘L1、电容Cl和电容C4，电容Cl和电容C4的公共端连接线圈盘LI，电容Cl的另一端连接霍尔电流互感器初极线圈CT101，电容C4的另一端连接三相整流滤波电路的整流桥负极。所述电流电压检测电路连接缺相保护电路，所述缺相保护电路的输出端连接嵌入式控制器。与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明的商用电磁炉控制系统对控制系统进行优化，以嵌入式控制器代替现有的单片机及外围电路，以数字式控制代替现有的模拟化控制，提高商用电磁炉控制系统的智能化水平，并降低了控制系统的成本，提高了通用化程度。电磁炉控制系统对功率输出、过压、过流进行实时跟踪检测，在发生故障情况下迅速关闭脉冲输出，保证大功率开关器件IGBT以及整流桥的安全，使整个系统运行更加安全可靠，使商用电磁炉控制系统具有结构科学合理的优点。
图1为现有商用电磁炉控制系统电气控制系统电路原理框图。图2为本发明商用电磁炉控制系统电气控制系统电路原理框图。图3为本发明商用电磁炉控制系统电气控制系统电路图(全桥)。图4为本发明商用电磁炉控制系统电气控制系统电路图(半桥)。图5为本发明的第一个IGBT的驱动电路结构示意图。图6为本发明的第二个IGBT的驱动电路结构示意图。图7为本发明的第三个IGBT的驱动电路结构示意图。图8为本发明的第四个IGBT的驱动电路结构示意图。图9为本发明的显示接口电路示意图。图10为本发明的功率控制开关接口电路示意图。图11为本发明的电磁炉风扇控制电路结构示意图。图12为本发明的温度传感电路测温接口电路一示意图。图13为本发明的温度传感电路测温接口电路二示意图。图14为本发明的温度传感电路测温接口电路三示意图。图15为本发明的嵌入式控制器结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。参见图2，本发明涉及一种商用电磁炉控制系统包括顺序连接的380V三相电源输Λ 1、三相交流滤波电路2、三相整流滤波电路3、IGBT模块4、全桥或半桥的电流输出电路5等，从三相整流滤波3的另一输出端连接电流电压检测电路6，电流电压检测电路6的输出连接缺相保护电路9、嵌入式控制器10，温度传感电路8也连接嵌入式控制器10的输入口，嵌入式控制器10的输出口连接显示电路11、功率控制开关12、IGBT驱动电路7，IGBT驱动电路7用于驱动IGBT模块4。参见图3、图5—15,对于大功率电磁炉,本发明米用全桥电流输出电路,如图所不，IGBT模块4包括有四个IGBT，分别连接四个IGBT驱动电路。三相电流经三相交流滤波后进入三相整流滤波电路,在三相整流滤波电路3中，电感L2连接整流桥BRl的正极，滤波电容C2 一端与电感L2连接，另一端与整流桥的负极连接，电容C2与电感L2的公共端连接第一电流检测电路61内的霍尔电流互感器CTlOl的初极线圈，电流电压检测电路6包括第一电流检测电路61、第二电流检测电路62和电压检测电路63，第一电流检测电路61用于检测直流母线上的电流，霍尔电流互感器CTlOl的初极线圈的另一端连接IGBTl的C极，IGBTl的E极与IGBT2的C极连接，IGBT2的E极连接整流桥的负极。第二电流检测电路62用于检测流经线圈盘的交流电流，它包括有霍尔电流互感器CT102、电容Cll和电阻R16，霍尔电流互感器CT102的初极线圈的一端连接IGBTl的公共端，另一端与线圈盘LI连接，霍尔电流互感器CT102的次极线圈两端并联连接有电容Cll和电阻R16，并与一整流电路连接。IGBT模块4还包括IGBT3与IGBT4，设置在线圈盘LI的另一侧，IGBT3与IGBT4分别连有单独的接驱动电路，IGBT3与IGBT4的公共端连接全桥电流输出电路5，IGBT3的C极连接IGBTl的C极，IGBT3的E极与IGBT4的C极连接，IGBT4的E极连接整流桥的负极。IGBT3的C极连接还连接电压检测电路63，电压检测电路63连接缺相保护电路9。参见图5— 8，IGBTl的驱动电路包括IC1，输入电压是3.3V,与R56串联。IGBT2的驱动电路包括IC2，输入电压是3.3V,与R53串联。IGBT3的驱动电路包括IC3，输入电压是3.3V,与R54串联。IGBT4的驱动电路包括IC4，输入电压是3.3V,与R55串联。参见图9，图9是电磁炉显示接口电路示意图。XH-7A插座的管脚上分别引出多条引线与嵌入式控制器的芯片管脚(分别是COMl、COM2、STB、RXD、TXD管脚)连接。参见图10，图10为电磁炉功率控制开关接口电路示意图。外部模拟信号从XH-3A插座的I脚进入，经过由R45与C31组成的滤波电路后，通过连接导线进入嵌入式控制器的芯片ADO管脚，经A/D采样接口向控制器输入信息，从而控制功率开关的动作和档位控制。参见图11，图11为电磁炉风扇控制接口电路示意图。嵌入式控制器通过芯片上的FAN管脚输出控制信号，控制三极管的判断与接通，从而控制风扇电机的继电器的得电与失电，实现风扇电机的开关控制。参见图12 —14，图中，插座CN5、CN6、CN7上分别插接有热敏电阻，以图12为例说明如下:R87与插座XH-2A组成分压电路，R49与C112形成简单滤波电路，热敏电阻的模拟信息经采样、滤波后，进入芯片的TMAIN101管脚，经A/D转换后向控制器提供电磁炉温度采样点的温度信号。图15示出电磁炉嵌入式控制器的芯片电路连接及管脚的情况。参见图4，对于小功率电磁炉，本发明采用半桥电流输出电路，如图所示，IGBT模块4包括有两个IGBT，分别单独连接有IGBT驱动电路。三相电流经三相交流滤波后进入三相整流滤波电路，在三相整流滤波电路3中，电感L2连接整流桥BRl的正极，滤波电容C2 —端与电感L2连接，另一端与整流桥的负极连接，电容C2与电感L2的公共端连接第一电流检测电路61内的霍尔电流互感器CTlOl的初极线圈，电流电压检测电路6包括第一电流检测电路61、第二电流检测电路62和电压检测电路63，第一电流检测电路61用于检测直流母线上的电流，霍尔电流互感器CTlOl的初极线圈的另一端连接IGBTl的C极，IGBTl的E极与IGBT2的C极连接，IGBT2的E极连接整流桥的负极。与全桥电流输出相比较，两者的区别是:在全桥式控制系统的电路结构中，IGBT3与IGBT4分别由谐振电容Cl与C4代替，IGBT3与IGBT4的连接端连接线圈盘LI，谐振电容Cl的另一端连接IGBTl的C极，谐振电容C4的另一端连接整流桥的负极。第二电流检测电路62用于检测流经线圈盘的交流电流，它包括有霍尔电流互感器CT102、电容Cll和电阻R16，霍尔电流互感器CT102的初极线圈的一端连接IGBTl的公共端，另一端与线圈盘LI连接，霍尔电流互感器CT102的次极线圈两端并联连接有电容Cll和电阻R16，并与一整流电路连接。对于半桥电流输出，电磁炉控制系统的IGBT驱动电路、显示接口电路、功率控制开关接口电路、风扇控制、测温接口等电路结构与全桥电流输出的相同，在此，不再重复描述。本发明的商用电磁炉控制系统电气控制系统中，将现有系统的过压过流保护电路、矩形波产生电路、功率控制电路等单片机的外围电路高度集成于嵌入式控制器内，以数字式控制技术实现电磁炉的电气控制，降低了电气控制成本。在本发明中，电流输入经整流滤波和谐振后，可输出一个比较稳定的电流给加热板(线圈盘)，对于不同加热功率的电磁炉，可通过调整谐振电容来匹配，在嵌入式控制器的芯片内可写入半桥、全桥程序，因此，对于不同型号的产品，可通过外部选择调用不同程序，使硬件部分直接通用。通常，15kW以下的电磁炉采用半桥方式，而15kW以上则采用全桥方式。对于半桥方式，可将全桥系统的IGBT模块的IGBT3与IGBT4及其驱动电路分别以两谐振电容代替。当采用半桥电路时，只需把IGBT3与IGBT4更换为两谐振电容即可，电气控制系统通用性强。以上公开仅为本发明的具体实施例，并不构成对本发明保护范围的限制，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的整体构思前提下，依据本发明技术方案所作的无需经过创造性劳动的变化和替换，都应落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种商用电磁炉控制系统，包括相互连接的三相电源输入、三相交流滤波电路、三相整流滤波电路、IGBT模块，其特征在于:还包括嵌入式控制器，温度传感电路连接嵌入式控制器的输入口，所述三相整流滤波电路的输出端还连接有电流电压检测电路，所述电流电压检测电路连接嵌入式控制器的输入口，所述IGBT模块连接半桥电流输出或全桥电流输出，嵌入式控制器的输出口连接IGBT驱动电路、显示电路和功率控制开关，所述IGBT驱动电路的输出端连接IGBT模块。
2.根据权利要求1所述的商用电磁炉控制系统，其特征在于:所述IGBT模块至少包括两个IGBT，其中一个IGBT的E极与另一 IGBT的C极连接，其中一个IGBT的C极连接电流电压检测电路的霍尔电流互感器初极线圈CT101，另一 IGBT的E极连接三相整流滤波电路的整流桥负极。
3.根据权利要求2所述的商用电磁炉控制系统，其特征在于:所述IGBT模块还包括第三个IGBT和第四个IGBT，第三个IGBT的E极与第四个IGBT的C极连接，所述第三、第四个IGBT的公共端连接全桥电流输出电路，第三个IGBT的C极连接电流电压检测电路的霍尔电流互感器初极线圈CT101，第四个IGBT的E极连接三相整流滤波电路的整流桥负极。
4.根据权利要求3所述的商用电磁炉控制系统，其特征在于:所述全桥电流输出包括串联连接线圈盘LI和电容Cl，所述第三、第四个IGBT的公共端连接电容Cl，所述线圈盘LI连接霍尔电流互感器初极线圈CT102。
5.根据权利要求2所述的商用电磁炉控制系统，其特征在于:所述IGBT模块连接半桥电流输出，所述半桥电流输出包括串联连接线圈盘L1、电容Cl和电容C4，电容Cl和电容C4的公共端连接线圈盘LI，电容Cl的另一端连接霍尔电流互感器初极线圈CT101，电容C4的另一端连接三相整流滤波电路的整流桥负极。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的商用电磁炉控制系统，其特征在于:所述电流电压检测电路连接缺相保护电路，所述缺相保护电路的输出端连接嵌入式控制器。
全文摘要
本发明公开一种商用电磁炉控制系统，包括相互连接的三相电源输入、三相交流滤波电路、三相整流滤波电路、IGBT模块，还包括嵌入式控制器，温度传感电路连接嵌入式控制器的输入口，所述三相整流滤波电路的输出端还连接有电流电压检测电路，所述电流电压检测电路连接嵌入式控制器的输入口，所述IGBT模块连接半桥电流输出或全桥电流输出，嵌入式控制器的输出口连接IGBT驱动电路、显示电路和功率控制开关，所述IGBT驱动电路的输出端连接IGBT模块。本发明的商用电磁炉控制系统对控制系统进行优化，以嵌入式控制器代替现有的单片机及外围电路，以数字式控制代替现有的模拟化控制，提高商用电磁炉控制系统的智能化水平，并降低了控制系统的成本，提高了通用化程度。
文档编号H05B6/06GK103179711SQ20131008581
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者杨传全, 刘杰 申请人:佛山市顺德区海明晖电子有限公司