大功率电磁炉电控系统设计与实现

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1、武汉理T大学硕士学位论文摘要大功率电磁炉是用来加热和烹饪食物的厨房加热设备，它利用高频交变电流通过线圈产生交变磁场，交变磁场在铁质锅的底部产生感应电流——涡流，涡流使锅体高速发热，其具有加热速度快、热效率高、加热均匀、清洁卫生、节能环保等一系列优点。大功率电磁炉是目前发展最快的，市场增长幅度最高的家电产品之一。本文基于感应加热原理，设计开发了大功率电磁炉的控制系统，完成了大功率电磁炉控制系统的硬件和软件设计，本文主要研究内容如下：详细介绍了大功率电磁炉的加热原理，研究了系统的负载等效电路，确定了大功率电磁炉系统的整体框架。设计了以PICl8F458为核心控制器、三相不可控整流电路和单

2、相半桥电压型逆变电路为主电路的硬件平台，并提出了脉冲频率调制(PFM)方式调节输出功率的解决方案。在上述研究的基础上，进行大功率电磁炉系统硬件平台的设计，包括主电路、主控制器，电压、电流、温度信号检测，IGBT的隔离驱动及保护电路、人机接口电路等。采用专用集成驱动模块EXB841驱动IGBT，设计IGBT的硬件死区控制电路以及改进优化驱动电路，设计IGBT的过流保护电路及采取相应的抗干扰措施，提高了IGBT工作的安全性和可靠性。提出了基于模糊一PI复合控制的准电压、电流双闭环恒功率输出控制策略，综合应用模糊控制、PI控制与准电压、电流双闭环控制的优点，对脉冲频率进行调制，使系统具有较

3、好的瞬态性能和稳态性能，输出功率总是跟随输入档位的给定功率，保持加热火力的稳定。在软件设计上，采用模块化程序设计的思想，对大功率电磁炉系统的各个功能模块进行划分和设计。研究智能锅具检测技术，提高了锅具检测的快速性和准确性，减少电磁污染并节约了电能。最后，对整个系统进行组装、调试和性能测试。实验结果表明，该控制系统设计合理，输出功率稳定，安全、可靠性高。关键词：大功率电磁炉，感应加热，EXB841，模糊～Pl复合控制，模块化软件设计AbstractHi曲．powerinductioncookerisakindofheatingequipmentwhichisusedforheating

4、andcookingfoodinthekitchen．Itusesthehighfrequencyalternatingcurrenttoproducethealternatingmagneticfieldwhenitrunsthroughthecoil．Alternatingmagneticfieldinthebottomofaferricpanwillgenerationinductioncurrentsnamededdycurrent，whichcausesthepantoheatwithhighspeed．High—powerinductioncookerhasaseries

5、ofadvantagessuchasheatingspeed，highefficiency,uniformheating,sanitation，environmentalprotectionandenergy—saving．Itisoneofhouseholdelectricalapplianceswhosedevelopmentisquickestandthemarketgrowthrateishighestatthepresent．Thispaperdesignedthecontrolsystembasedontheprincipleofinductionheatingandco

6、mpletedthecontrolsystem’Shardwareandthesoftwaredesignofthehigh．powerinductioncooker．Themaincontentisasfollows：Inthispaper,theheatingprincipleofthehigh—powerinductioncookerisintroducedbriefly．Itresearchedtheloadequivalentcircuitandensuredtheentiresolutionforthecontrolsystem．ThissolutionUSePICl8F

7、458asthecoreprocessor,three．phaseuncontrolledrectifiercircuitandsingle-phasebridgevoltagemodelinvertercircuitasthemaincircuitonhardwarelevelandpulsefrequencymodulation(PFM)asthemodetoadjusttheoutputpower．Thehardwareplatformofthehi