本發(fā)明涉及烹飪器具領(lǐng)域，尤其涉及一種電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)以及溫度檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)中不同的磁芯材料具有不同的磁導(dǎo)率，并且有些磁芯的磁導(dǎo)率還會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓鄳?yīng)變化，這些變化進(jìn)而會(huì)影響到電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的振蕩頻率變化，而諧振頻率的變化進(jìn)一步影響到大功率元件性能：若振蕩頻率發(fā)生急劇變化將會(huì)對(duì)大功率元件造成致命的傷害，如何通過(guò)檢測(cè)磁芯材質(zhì)的變化來(lái)選不同的加熱方法、對(duì)某些不適合加熱的材質(zhì)加以控制、避免對(duì)電路元件造成不必要的傷害是本發(fā)明要解決的一個(gè)問(wèn)題。

另一方面，加熱溫度的精確控制對(duì)于電磁加熱系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也十分重要，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，但是這種做法有一定的滯后性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)烹飪器具中的電磁加熱系統(tǒng)中磁芯材質(zhì)變化會(huì)對(duì)大功率開關(guān)元件造成傷害以及在加熱過(guò)程中的溫度控制的問(wèn)題，提出了一種電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)。

本發(fā)明提出了一種電磁加熱系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生渦流、加熱器具的振蕩電路，用于檢測(cè)LC諧振電路振蕩頻率并將頻率變化發(fā)送到SOC集成電路中MCU的檢測(cè)電路以及用于將開關(guān)元件的瞬間峰值電流信號(hào)發(fā)送到SOC集成電路中MCU、對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行保護(hù)的過(guò)載保護(hù)電路；

所述振蕩電路包括用于推算磁芯材質(zhì)變化程度和計(jì)算溫度變化的SOC集成電路，用于將反饋信號(hào)發(fā)送到SOC集成電路中MCU的振蕩反饋電路，用于產(chǎn)生高值振蕩頻率的LC諧振電路以及開關(guān)元件，高值頻率在50K-100K。

所述LC諧振電路包括諧振電容以及電感器；所述電感器包括用于產(chǎn)生磁力線的勵(lì)磁線圈以及與所述勵(lì)磁線圈一起產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流的驅(qū)動(dòng)被加熱器中的分子高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量的磁芯元件。

所述磁芯元件與所述勵(lì)磁線圈同軸、靠近安裝，且所述磁芯元件和所述勵(lì)磁線圈之間間隔有間隙。

所述檢測(cè)電路通過(guò)檢測(cè)所述LC諧振電路的頻率變化，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到所述SOC集成電路中。

所述過(guò)載保護(hù)電路包括用于對(duì)所述開關(guān)元件和勵(lì)磁線圈中的高頻電流進(jìn)行檢測(cè)的高頻互感器以及用于將所述高頻電流的瞬間峰值電流信號(hào)傳輸給SOC集成電路進(jìn)行處理的峰值電流檢測(cè)電路。

所述SOC集成電路分別與所述振蕩反饋電路、檢測(cè)電路、過(guò)載保護(hù)電路中峰值電流檢測(cè)電路和開關(guān)元件的一端連接，所述振蕩反饋電路和檢測(cè)電路的另一端與所述LC諧振電路連接，所述峰值檢測(cè)電路另一端與高頻互感器的二次繞組的一端連接，所述高頻互感器串聯(lián)連接在所述開關(guān)元件與所述勵(lì)磁線圈的中間，所述LC諧振電路中的磁芯元件與所述勵(lì)磁線圈同軸、靠近安裝，所述諧振電容與所述勵(lì)磁線圈并聯(lián)連接。

所述SOC集成電路包括用于根據(jù)諧振頻率變化對(duì)磁芯材質(zhì)和溫度進(jìn)行推算的MCU。

一種電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的溫度檢測(cè)方法，使用檢測(cè)電路、勵(lì)磁線圈、SOC集成電路、MCU、磁芯元件，包括以下步驟：

A、檢測(cè)電路按照設(shè)定的次數(shù)檢測(cè)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的電感量；

B、SOC集成電路中的MCU根據(jù)步驟A中的電感量變化計(jì)算磁芯元件和被加熱器的溫度。

根據(jù)本發(fā)明所述的一種電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的溫度檢測(cè)方法，所述勵(lì)磁線圈與所述磁芯元件之間設(shè)有間隙。

本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的頻率檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的LC諧振電路的頻率發(fā)送到SOC集成電路中，磁芯元件的磁導(dǎo)率隨著溫度的變化而變化，變化的磁導(dǎo)率進(jìn)一步影響到LC諧振電路的頻率變化，SOC集成電路中的MCU通 過(guò)對(duì)接收到的頻率進(jìn)行推算，可知曉磁芯元件的材質(zhì)變化；在磁芯元件材質(zhì)一定的情況下，通過(guò)推算還可以知曉此時(shí)磁芯元件的溫度的變化以及被加熱器的溫度；提供的溫度檢測(cè)方法以達(dá)到對(duì)大功率開關(guān)元件保護(hù)的目的，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的溫度的控制，設(shè)計(jì)巧妙，實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例的電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例的一種電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的方法流程示意圖；

具體實(shí)施方式

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：一方面，電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)中不同的磁芯材料具有不同的磁導(dǎo)率，并且有些磁芯的磁導(dǎo)率還會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓鄳?yīng)變化，這些變化進(jìn)而會(huì)影響到電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的振蕩頻率變化，而諧振頻率的變化進(jìn)一步影響到大功率元件性能：若振蕩頻率發(fā)生急劇變化將會(huì)對(duì)大功率元件造成致命的傷害，如何通過(guò)檢測(cè)磁芯材質(zhì)的變化來(lái)選不同的加熱方法、對(duì)某些不適合加熱的材質(zhì)加以控制、避免對(duì)電路元件造成不必要的傷害是本發(fā)明要解決的一個(gè)問(wèn)題；另一方面，加熱溫度的精確控制對(duì)于電磁加熱系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也十分重要，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，但是這種做法有一定的滯后性。本發(fā)明提出的解決該技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)思路是：提出一種電磁加熱系統(tǒng)100，包括用于產(chǎn)生渦流、加熱器具的振蕩電路110，用于檢測(cè)LC諧振電路振蕩頻率并將頻率變化發(fā)送到SOC集成電路中MCU的檢測(cè)電路120以及用于將開關(guān)元件的瞬間峰值電流信號(hào)發(fā)送到SOC集成電路中MCU、對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行保護(hù)的過(guò)載保護(hù)電路130；LC諧振電路113產(chǎn)生高值頻率，一般的電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)，工作頻率約18K～25K，本發(fā)明中LC諧振電路產(chǎn)生的工作頻率約為50K～100K，甚至更高，高值的工作頻率才能適應(yīng)磁芯元件的材質(zhì)的變化。進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，磁芯元件和勵(lì)磁線圈構(gòu)成電感器；一方面，該電感器的電感量與磁芯元件的相對(duì)磁導(dǎo)率具有正相關(guān)函數(shù)關(guān)系、與LC諧振電路的諧振頻率具有反相關(guān)函數(shù)關(guān)系；另一方面，而磁芯元件的相對(duì)磁導(dǎo)率與該磁芯元件 的溫度具有一元函數(shù)關(guān)系。進(jìn)一步地，本發(fā)明中設(shè)有SOC集成電路111和檢測(cè)電路120，SOC集成電路中設(shè)有MCU1111，檢測(cè)電路120將LC諧振電路113的頻率及其變化發(fā)送到MCU1111，MCU1111根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系推算出磁芯元件材質(zhì)、溫度變化以及被加熱器的溫度變化。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例的電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，該電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生渦流、加熱器具的振蕩電路110，用于檢測(cè)LC諧振電路振蕩頻率并將頻率變化發(fā)送到SOC集成電路中MCU的檢測(cè)電路120以及用于將開關(guān)元件的瞬間峰值電流信號(hào)發(fā)送到SOC集成電路中MCU、對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行保護(hù)的過(guò)載保護(hù)電路130。在這里，振蕩電路110包括包括用于推算磁芯材質(zhì)變化程度和計(jì)算溫度變化的SOC集成電路111，用于將反饋信號(hào)發(fā)送到SOC集成電路中MCU的振蕩反饋電路112，用于產(chǎn)生高值振蕩頻率的LC諧振電路113以及開關(guān)元件114；振蕩電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)被加熱器的熱量的產(chǎn)生，主要是利用了電磁渦流的熱效應(yīng)，具體來(lái)說(shuō)，流經(jīng)勵(lì)磁線圈1132中的交流電頻率在50～100kHz。當(dāng)勵(lì)磁線圈1132中通以高頻交流電時(shí)，線圈周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在高頻交變磁場(chǎng)的作用下，被加熱器產(chǎn)生大量的渦流，渦流驅(qū)動(dòng)被加熱器中的分子高速運(yùn)動(dòng)，使被加熱器迅速釋放出大量熱量，電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)100的勵(lì)磁線圈線圈以及磁芯元件自身并不是熱源，也就是說(shuō)電磁爐并不是利用熱傳導(dǎo)的方式來(lái)加熱被加熱器，而是通過(guò)電磁感應(yīng)使得被加熱器自身迅速產(chǎn)生熱量。在這一過(guò)程中，勵(lì)磁線圈1132實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁芯元件1133的非接觸式加熱。可以理解，流過(guò)電感勵(lì)磁線圈1132的電流為變化的電流。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的工作頻率為50K～100K，電感器的電感量與磁芯元件1133的相對(duì)磁導(dǎo)率具有正相關(guān)函數(shù)關(guān)系、與LC諧振電路113的諧振頻率具有反相關(guān)函數(shù)關(guān)系，可以看出，磁芯元件1133的磁導(dǎo)率與LC諧振電路113的諧振頻率具有反相關(guān)函數(shù)關(guān)系，若為一般的電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的工作頻率18K～30K，在磁芯元件1133材質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，檢測(cè)電路120的檢測(cè)精度將會(huì)降低。本發(fā)明中產(chǎn)生的高值高值頻率使得檢測(cè)電路120更加適應(yīng)于磁芯元件的材質(zhì)的變化，并且檢測(cè)精度高、噪音低。

進(jìn)一步地，本發(fā)明設(shè)有過(guò)載保護(hù)電路130，因?yàn)椴煌拇判驹?133的 磁導(dǎo)率變化將會(huì)影響到諧振頻率的變化，諧振頻率的急劇變化對(duì)大功率開關(guān)元件114的傷害是致命的，因此，過(guò)載保護(hù)電路130對(duì)大功率開關(guān)元件有著重要的保護(hù)作用，它包括峰值電流檢測(cè)電路131以及高頻互感器132，高頻互感器132用于檢測(cè)經(jīng)過(guò)開關(guān)元件114和勵(lì)磁線圈1132的高頻電流，峰值電流檢測(cè)電路131用于將瞬間峰值電流信號(hào)傳輸給SOC集成電路111，SOC集成電路111中的MCU1111進(jìn)行判斷計(jì)算，對(duì)開關(guān)元件114進(jìn)行控制和保護(hù)。

進(jìn)一步地，SOC集成電路111分別與振蕩反饋電路112、檢測(cè)電路120、過(guò)載保護(hù)電路中峰值電流檢測(cè)電路131和開關(guān)元件的一端連接，振蕩反饋電路112和檢測(cè)電路120的另一端與LC諧振電路113連接，峰值檢測(cè)電路131另一端與高頻互感器132的二次繞組的一端連接，高頻互感器132串聯(lián)連接在開關(guān)元件與勵(lì)磁線圈1132的中間，LC諧振電路113中的磁芯元件1133與勵(lì)磁線圈1132同軸、靠近安裝，諧振電容1131與勵(lì)磁線圈1132和磁芯元件1133組成的電感器并聯(lián)連接。

進(jìn)一步地，如圖1所示，LC諧振電路113包括諧振電容1131、用于產(chǎn)生磁力線的勵(lì)磁線圈1132以及與勵(lì)磁線圈1132一起產(chǎn)生大量渦流的驅(qū)動(dòng)被加熱器中的分子高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量的磁芯元件1133，勵(lì)磁線圈1132與磁芯元件1133組成電感器，磁芯元件1133與勵(lì)磁線圈1132同軸、靠近安裝，且磁芯元件1133和勵(lì)磁線圈1132之間間隔有間隙。在這里，檢測(cè)電路120為現(xiàn)有技術(shù)，可見于專利CN201220639073.1等。

磁芯元件1133溫度T為：

$T=f^{-1}\left(\frac{l}{4{\mathrm{\π}}^2{f}_0^2{N}^2{\mathrm{k\μ}}_{0}CS}\right)$

其中，f為軟磁磁芯元件1133的溫度映射為磁芯元件1133的相對(duì)磁導(dǎo)率的映射關(guān)系；

l為勵(lì)磁線圈1132的長(zhǎng)度；

f₀為L(zhǎng)C諧振電路113的諧振頻率；

N為勵(lì)磁線圈1132的匝數(shù)；

k為k系數(shù)，取決于勵(lì)磁線圈1132的半徑R與其長(zhǎng)度l的比值，通過(guò)查k值 表得到；k值表為公知常識(shí)，這里就不再贅述。

μ₀為真空磁導(dǎo)率，具體為4π×10^-7H/m；

C為諧振電容1131的電容量；

S為勵(lì)磁線圈1132的截面積。

磁芯元件1133溫度T的具體推導(dǎo)過(guò)程如下：

在LC諧振電路113中，有：

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{LC}}---\left(1\right)$

其中，f₀為L(zhǎng)C諧振電路113的諧振頻率；

L為電感器的電感量；

C為諧振電容1131的電容量。

在上述公式中，由于LC諧振電路113的諧振頻率f₀可以由諧振檢測(cè)模塊8測(cè)量得到；諧振電容1131的電容量C已知，于是，電感器的電感量L便可計(jì)算得到。

而在電感器中，有經(jīng)驗(yàn)公式：

$L=\frac{{\mathrm{k\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_s{N}^{2}S}{l}---\left(2\right)$

其中，L為電感器的電感量；

μ₀為真空磁導(dǎo)率，具體為4π×10^-7H/m；

μ_s為磁芯元件1133的相對(duì)磁導(dǎo)率；

N為勵(lì)磁線圈1132的匝數(shù)；

S為勵(lì)磁線圈1132的截面積；

l為勵(lì)磁線圈1132的長(zhǎng)度；

k為k系數(shù)，取決于勵(lì)磁線圈1132的半徑R與其長(zhǎng)度l的比值，可查k值表得到。

在電感器電感量的經(jīng)驗(yàn)公式中，由于k、μ₀、N、S以及l(fā)都已知，這樣，在計(jì)算得到L后，即可求得μ_s。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，磁芯元件1133采用鐵磁體或亞鐵磁體。對(duì)于 鐵磁體或亞鐵磁體，當(dāng)溫度在其居里點(diǎn)以下時(shí)，其相對(duì)磁導(dǎo)率μ_s與溫度T存在一元函數(shù)關(guān)系，這樣，相對(duì)磁導(dǎo)率μ_s與溫度T的一元函數(shù)關(guān)系可以表示為：

μ_s＝f(T)； (3)

通過(guò)式子(1)、(2)和(3)，可以得到上述磁芯元件1133溫度T的計(jì)算公式：

由公式(1)、(2)、(3)知不同的磁芯元件1133具有不同的磁導(dǎo)率，并且有些磁芯元件1133的磁導(dǎo)率還會(huì)隨著溫度的變化而變化，這些變化的磁導(dǎo)率都會(huì)影響到LC諧振電路113的電感的變化，進(jìn)而影響到電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)100的振蕩頻率的變化，檢測(cè)電路120將這些諧振頻率的變化發(fā)送到集成電路中的MCU，經(jīng)過(guò)計(jì)算和判斷，即可知曉磁芯元件1133材質(zhì)的變化；在磁芯元件1133材質(zhì)不變的情況下，也可知曉磁芯元件1133此時(shí)的溫度以及推算出被加熱器的溫度。

一種電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的溫度檢測(cè)方法，使用檢測(cè)電路120、勵(lì)磁線圈1132、SOC集成電路111、MCU1111、磁芯元件1133、包括以下步驟：

A、檢測(cè)電路120按照設(shè)定的次數(shù)檢測(cè)勵(lì)磁線圈1132產(chǎn)生的電感量；

B、SOC集成電路111中的MCU1111根據(jù)步驟A中的電感量變化計(jì)算磁芯元件1133和被加熱器的溫度。

檢測(cè)電路120檢測(cè)出勵(lì)磁線圈與磁芯元件產(chǎn)生的電感量，MCU1111根據(jù)公式(1)計(jì)算出LC諧振電路的頻率，由公式(3)MCU可以計(jì)算出磁芯元件1133的溫度，磁芯元件與被加熱器直接接觸，由此可以推算出被加熱器的溫度，可以根據(jù)并對(duì)溫度進(jìn)行控制，勵(lì)磁線圈1132與磁芯元件1133之間設(shè)有間隙，本方法通過(guò)計(jì)算勵(lì)磁線圈的電感量的變化就可計(jì)算出被加熱器的溫度，實(shí)現(xiàn)了間接測(cè)量溫度的目的，設(shè)計(jì)十分巧妙。

本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的頻率檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的LC諧振電路的頻率發(fā)送到SOC集成電路中，磁芯元件的磁導(dǎo)率隨著溫度的變化而變化，變化 的磁導(dǎo)率進(jìn)一步影響到LC諧振電路的頻率變化，SOC集成電路中的MCU通過(guò)對(duì)接收到的頻率進(jìn)行推算，可知曉磁芯元件的材質(zhì)變化；在磁芯元件材質(zhì)一定的情況下，通過(guò)推算還可以知曉此時(shí)磁芯元件的溫度的變化以及被加熱器的溫度；由以上方案可以選擇合適的加熱方法以達(dá)到對(duì)大功率開關(guān)元件保護(hù)的目的，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)的溫度的控制，提供的對(duì)被加熱器的間接溫度測(cè)量方法，可以使用戶根據(jù)需要對(duì)溫度進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)巧妙，實(shí)用性強(qiáng)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。