電磁爐工作時(shí)，雖然輸入信號是市電的220 v交流電，但是為了保持功率恒定和內(nèi)部穩(wěn)定工作，需要對各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測和控制，以有效地實(shí)現(xiàn)鍋具超溫保護(hù)、鍋具干燒保護(hù)、鍋具傳感器開／短路保護(hù)、忘記關(guān)機(jī)保護(hù)、igbt溫度限制、igbt溫度過高保護(hù)、低溫環(huán)境工作模式、igbt測溫傳感器開／短路保護(hù)、高低電壓保護(hù)、浪涌電壓保護(hù)、vce抑制、vce過高保護(hù)、過零檢測、小物檢測、鍋具材質(zhì)檢測、定時(shí)等功能。

     這些參數(shù)中有很多是互相關(guān)聯(lián)、互相影響的，因此，使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)檢測和控制，無論從成本上，還是從可靠性、實(shí)現(xiàn)方案上，均是較好的選擇。

     1 控制參數(shù)及其相互關(guān)系

     1.1 電磁爐的工作原理

     電磁爐是一種利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的廚房電器。它有兩種類型：一種是利用工頻電流進(jìn)行感應(yīng)加熱；另一種是利用15 khz以上的高頻電流進(jìn)行感應(yīng)加熱。前者稱為"工頻電磁爐"，后者稱為"高頻電磁爐"。工頻電磁爐無需進(jìn)行工頻到高頻的變換電路，電路復(fù)雜性較��；但是，需要特殊的復(fù)合材料(一般為不銹鋼、鐵、不銹鋼、鋁四層復(fù)合)制成的烹飪鍋具才能正常工作。高頻電磁爐需要設(shè)置高頻變換和控制電路，但無需復(fù)合材料制成鍋體。家用電磁爐一般采用高頻模式。

     高頻電磁爐熱效率高達(dá)83％。在電磁爐內(nèi)部的主諧振部分，由整流電路將50 hz／60 hz的交流電壓變成直流電壓，再經(jīng)過控制電路將直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率為20～50 khz的高頻電壓。高速變化的電流流過線圈時(shí)，產(chǎn)生高速交變的磁場；當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過金屬器皿時(shí)，底部會產(chǎn)生巨大的渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱器皿內(nèi)的物質(zhì)。

     1.2 電磁爐的檢測和控制參數(shù)

     電磁爐工作時(shí)需要檢測、控制的信號或參數(shù)有以下14種：工作電壓(輸入、模擬量)，工作電流(輸入、模擬量)，igbt工作溫度(輸入、模擬量)，輸出到器皿的溫度(輸入、模擬量)，交流電過零(輸入、數(shù)字量)．同步(輸入、數(shù)字量)，風(fēng)扇(輸出、數(shù)字量)，蜂鳴器(輸出、pwm)．ig-bt導(dǎo)通和截止(輸出、pwm)，電源浪涌(輸入／輸出、數(shù)字量)，igbt之c端的過壓(輸入／輸出、數(shù)字量)，試探信號(輸出、數(shù)字量)，按鍵監(jiān)測(輸入／輸出、數(shù)字量)，顯示控制(輸出、數(shù)字量)。

     1.3 控制參數(shù)的相互關(guān)系

     以上參數(shù)除后兩項(xiàng)屬于人機(jī)交互界面外，其他12項(xiàng)參數(shù)均互相關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖1所示。

     在圖1中，參數(shù)i、v、vp-p、vce、t1、t2分別為：工作電流設(shè)定值、工作電壓設(shè)定值、浪涌電壓設(shè)定值、igbt最大擊穿電壓設(shè)定值、igbt溫度值和加熱線圈溫度值。所有參數(shù)的加入均以使igbt可靠、正常地工作為中心。igbt可靠、正常地工作是指：輸出功率恒定，發(fā)熱和鍋底溫度在允許的范圍內(nèi)。

     2 綜合控制的實(shí)現(xiàn)

     2.1 單片機(jī)sh69p42

     sh69p42是中穎公司基于sh6610d內(nèi)核的4位risc指令集的單片機(jī)。它帶有4通道8位sar a／d轉(zhuǎn)換器，2通道10位pwm輸出，2級3種中斷(a／d中斷、端口中斷和定時(shí)器中斷)，2個(gè)8位定時(shí)器，16個(gè)i／o引腳；內(nèi)有otp型rom(3 072×16位)和ram(192×4位)；還有低電壓監(jiān)視復(fù)位和內(nèi)置看門狗電路，振蕩器工作頻率為32 768 hz～8 mhz。sh69p42共有43條指令，每條指令的執(zhí)行時(shí)間均等，為振蕩器周期的4倍。

     sh69p42適合工業(yè)級，應(yīng)用于對系統(tǒng)抗干擾能力要求極高的場合，家電應(yīng)用是它的一個(gè)重要方面。從sh69p42的單片機(jī)資源分析，結(jié)合1.2節(jié)給出的參數(shù)可以看到，該單片機(jī)非常適合于電磁爐的控制。

     2.2 綜合控制的策略

     2.2.1 輸出功率的控制

     控制igbt的信號是一個(gè)周期固定的pwm脈沖。由文獻(xiàn)[2]可知，電磁爐的輸出瞬時(shí)功率決定于一個(gè)pwm周期中高電平的占空比，此期間導(dǎo)通的igbt所流過電流的大小決定功率的大小。因此，電磁爐的輸出功率可以間接地使用pwm周期的占空比來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算方法可以簡單地使用線性對應(yīng)。

     sh69p42有2個(gè)10位pwm，可以通過簡單的編程來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的占空比輸出。

     pwm0：對應(yīng)的周期寄存器為$22、$23、$24三個(gè)單元，分別對應(yīng)低4位、中4位和高2位；

     pwm1：對應(yīng)的周期寄存器為$28、$29、$2a三個(gè)單元，分別對應(yīng)低4位、中4位和高2位。

     對應(yīng)的pwm周期=3個(gè)單元連起來的10位二進(jìn)制數(shù)×pwm時(shí)鐘

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