物联网条件下电磁炉的驱动模式构想

《物联网条件下电磁炉的驱动模式构想》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、物联网条件下电磁炉的驱动模式构想摘要：本文介绍一种电磁炉功率管igbt的零压同步驱动新模式，即利用单片机的中断功能，当单片机检测到igbt集电极电压为零时立即产生中断，迅速发出驱动脉冲，实现零压同步驱动的目的，以利于物联网的实时监控。关键词：物联网零压同步驱动振荡回路中断新模式物联网即万物联网，所有家电产品今后必然与互联网连接，以实现物联网。电磁炉功率管igbt必须采取零压同步驱动方式，即当igbt的集电极电压为零时，才从栅极施加同步驱动脉冲的方式，如图1所示。一、常规电磁炉振荡回路原理（东芝技术零压同步驱动模式）图2为常规电磁炉振荡回路原理框图。由图中看出，振荡回路

2、主要由集电极电压过零检测电路、振荡电路、驱动电路、大功率开关管igbt以及加热线圈的lc谐振回路构成。1.lc谐振回路电磁炉的加热线圈lc谐振回路基本上决定了电磁炉的工作频率，电磁炉功率（火力）增大时，即同步驱动脉冲变宽时，工作频率稍微变低些。一般而言，国产电磁炉工作频率约为28～30khz左右。图1中t1～t4为电磁炉的一个工作周期。lc谐振回路一般连接成lc并联谐振，如图3所示。下面以一个周期为例，分析电磁炉的谐振工作过程。电磁炉插上插头通电，在开始工作前，桥式整流滤波后输出约310v的直流电压；开始工作后，输出脉动的直流电压u。可以认为lc谐振回路的供电即是脉动

3、的直流电压u，其脉动频率为市电频率的两倍，即100hz。电磁炉正式工作前要点火，点火是靠一个驱动脉冲完成的（同时完成检锅功能）。因此，igbt获得的第一个驱动脉冲是点火脉冲，此后的驱动脉冲是谐振回路产生的一连串的同步驱动脉冲。在t1时刻，驱动脉冲结束，加热线圈l中的电流达到最大值imax，谐振电容c的电压为-u。在t2时刻，加热线圈l中的电流达到最小值imin，谐振电容c的电压为ucm，igbt功率管q的集电极电压达最大值uh=ucm+u。在t3时刻，由于阻尼二极管d的钳位作用，使igbt功率管q的集电极电压最小，约-3～-6v。[t1，t3]谐振阶段的等效电路如图3

4、所示。r消耗的功率为电磁炉的输出功率。（a）[t1，t2]谐振阶段（b）[t2，t3]谐振阶段图3[t1，t3]谐振阶段等效电路[t3，t4]阶段为igbt功率管q的开通阶段，此时加热线圈进行充电，为下次谐振作好准备。 由图3可列出如下方程：初始条件：il（0）=im，uc（0）=-u解方程组（1），并代入初始条件，可得如下结果：主开关q上的电压：t1≤t≤t3（6）上式中为衰减系数,,为衰减振荡角频率。由上面的结果可以看到，当主开关断开之后，uc和il呈现衰减的正弦振荡，uh是uc和u的叠加，它表现为以u为轴心的衰减正弦振荡。2.电磁炉振荡回路原理参见任一完整的电磁

5、炉整机电路图。目前，所有电磁炉的振荡回路，基本上都采用所谓的“东芝技术”，如图2所示。二、物联网条件下电磁炉功率管igbt的零压同步驱动新模式从上述“东芝技术”电磁炉振荡回路原理看出，只要在lc谐振、使igbt功率管的集电极电压回零时，给功率管的栅极施加一个驱动脉冲即可。为此，特设计了如图4所示的电磁炉功率管igbt的零压同步驱动新模式。新模式的工作原理：由r1、r2、r3分压，获得q0的集电极电压信息。当q0的集电极电压为零时，信号送到单片机的外中断口，单片机产生中断，输出一个脉冲到驱动电路，驱动q0开通，实现功率管的零压同步驱动。三、新驱动模式下相关功能的设置1.

6、驱动脉冲延迟输出的时间设置由于新模式采用外中断触发方式，中断的产生需要时间。对于51系列单片机，响应中断最短需要3个机器周期（一条长调用指令2个机器周期、查询1个机器周期）。最长时间由下列情况决定:若中断查询时正在执行reti或者访问ie或ip指令的第一个机器周期,这样连查询在内需要2个机器周期(以上3条指令均需2个机器周期)；若紧接着要执行的指令正好是mul或div指令(两者均为4周期指令),则需等该指令执行完后才能进入中断响应周期,再用2个机器周期执行一条长调用指令转入中断服务程序,这样最长时间总共需要8个机器周期。因此，中断的产生若采用边沿触发方式，为了准确实现

7、功率管igbt的零压同步驱动，必须设置驱动脉冲输出的延迟时间。2.驱动脉冲宽度的设置“东芝技术”驱动脉冲的宽度是由电路决定的。而新模式驱动脉冲的宽度是由软件设定的，与电路无直接关系。3.主控单片机工作效率的设置当采用电平触发的中断方式时，可用两种办法提高主控单片机工作效率：（1）外接电路来撤除中断请求信号；（2）中断服务程序中尽量插入有用的指令。第一种办法需要增加元件成本，因此最好使用第二种办法。4.新模式一般应采用外中断的边沿触发方式假设一个机器周期为1μs，响应中断需要3～8个机器周期，即需要3～8μs。若电磁炉加热谐振回路的谐振频率为30khz