商用电磁炉控制系统的设计与实现

摘要

商用电磁炉是现在发展最快的家电产品之一，主要利用高频谐振电流在锅具底部产生涡流，从而达到加热锅具的目的。这种新型的厨房设备安全环保，市场占有率稳步上升。本文基于设计高效率、低功耗、快反应的商用电磁炉，对其控制电路展开研究。通过分析商用电磁炉的工作原理和运行过程，设计了商用电磁炉控制系统的硬件软件电路，最终整机调试成功。
　　本文主要内容分为以下几个方面:
　　一、结合商用电磁炉国内外发展现状，论述了商用电磁炉的拓扑结构、工作原理、功率控制方式以及负载输出等效电路，针对商用电磁炉工作特点以及输出效率低的缺陷，提出逆变电路采用串联谐振逆变电路，采用PWM与PFM相结合的功率调节方式。
　　二根据商用电磁炉工作原理和设计要求，选用STC12C5410AD单片机作为系统的主控制芯片，具体的设计了商用电磁炉的主电路。同时，详细介绍了电路中具体参数的计算和元器件的选取。在电路设计过程中重点介绍了：脉冲变压器驱动IGBT的电路设计，SG3525实现PWM与PFM两种方式相结合的功率控制方法，电流互感器的具体设计与绕线制作过程。
　　三、针对模糊控制策略适用于非线性时变系统的特性以及PID控制的简单性，采用模糊控制与PID控制相结合的混合控制方式，并结合PW M和PFM两种调功方式，建立了一种新型的控制方式。在此基础上，对商用电磁炉各部分的软件控制作了详细的介绍。
　　四、通过对商用电磁炉硬件软件的设计制作样机，根据设计要求对样机调试，并分别分析各部分电路的测试波形。
　　波形测试和实验结果表明，本文设计的商用电磁炉输出功率效率达95％以上、检测速度33哗、输出功率达20kW、功率调节速度快、锅具检测准确度高，从而减少了电磁炉工作时的电磁污染与电能浪费。本设计符合节能减排的政策导向。

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第一章绪论

1 .1课题的意义

1 .2商用电磁炉国内外发展现状

1 .3商用电磁炉的发展趋势

1 .4本文的主要研究内容

第二章商用电磁炉感应加热原理

2 .1电磁感应加热的基本原理

2 .2商用电磁炉的工作原理

2 .3商用电磁炉功率调节方式

2 .4本章小结

第三章商用电磁炉硬件电路设计与参数计算

3 .1商用电磁炉主电路原理

3 .2主控制器I/O端口分配

3 .3主电路设计与参数计算

3 .4驱动电路设计与参数设置

3 .5检测保护电路

3 .6辅助电源电路

3 .7散热器

3 .8本章小结

第四章商用电磁炉软件设计

4 .1模糊控制与PID控制相结合在商用电磁炉功率控制中的应用

4 .2总程序结构

4 .3本章小结

第五章样机调试与测试结果分析

5 .1机芯调试

5 .2整机运行结果测试

5 .3本章小结

第六章总结与展望

6 .1总结

6 .2展望

参考文献

硕士期间参与课题和发表论文

致谢