电磁炉的工作原理和故障分析（第一部分）

目录

第一章电磁炉基本工作原理简介

第二章电磁炉的装配

第3章电磁炉的基本加热和保护功能简介

第4章电磁炉原理图的功能部分分析

第5章电磁炉“向日葵采集”常见异常故障分析

第6章电磁炉部件的识别和测量方法

电磁炉组件的规格和功能简介

由于电磁炉的热效率高，使用方便，无烟，无气体污染，安全卫生等特点，非常适合现代家庭

第一章电磁炉基本工作原理简介

电磁炉的加热原理电磁炉也称为电磁炉，分为工频（低频）和高频. 其中，工频电磁炉工作简单可靠，但噪声大，热效率低. 这里所说的电磁炉是指高频电磁炉. 电磁炉是一种利用电磁感应原理将电能转换成热能的工作原理. 整流电路将50 / 60Hz交流电压转换为直流电压（AC-DC-AC，AC-DC-AC），然后通过控制电路将直流电压转换为频率为20〜35KHz的高频电压. 电流流过线圈以产生高速变化的磁场. 当磁场中的磁力线穿过金属容器底部的金属体时，会产生无数的小涡流，从而使容器本身产生高速热量，然后加热容器中的物料以达到用户使用的结果. 图1

图2

如图2所示. 电磁感应加热的基本过程至少需要诸如整流器单元，电源开关管，电源开关管驱动控制单元，加圈单元和炊具之类的组件. 电磁炉通过高频电磁感应原理加热. 它将通过整流和滤波得到的脉动DC转换为城市电流，通过加圈建立高频磁场，磁场线通过由电磁炉形成的磁路穿透炉灶表面. 线圈和金属器皿的底部作用在锅的底部. 短路加热效应会产生热量，在锅的底部形成涡流，并产生热量，在加热盘中起到食物的作用. 一般而言，器皿通常由钢铁材料加热. 铝和铜不易加热，因为表面电阻率太小. 陶瓷，木材等，因为表面电阻率太大，电流太小. 因此不容易加热.

第二章电磁炉的装配

电磁炉零件通常包括以下内容:

1. 陶瓷板: 也称为微晶玻璃板. 它位于电磁炉的顶部. 用于放置花盆. 2.上盖: 由耐热塑料制成，作为设备的外壳.

3. 面罩: 塑料膜制成，用于功能显示和按键操作说明.

4. 灯板: 也称为显示控制板. 它位于外壳中，并执行功能显示和功能键操作.

5. 炉灶传感器组件: 位于炉壳中，并嵌入加热板的中间. 用于用橡皮头或其他方式固定陶瓷板，以控制炉灶的温度.

6. 电热丝线圈: 位于外壳中的主要工作装置会发出磁场线，该工作装置也会加热自身.

7. 主控板: 也称为电源板和主板. 它位于外壳中，是电气转换控制的主要工作部分.

8. 电源线和线卡: 连接电源和电磁炉，并提供电源通道.

9. 电风扇: 位于外壳内，通过抽吸将炉内的热量带出外壳，以降低温度.

10. 下盖: 由耐高温塑料制成，用作电器的下保护壳，并支撑内部设备和锅具.

第3章电磁炉的基本控制功能和保护功能介绍

电磁炉分为显示部分和主板控制部分

1. 通用功能说明1）. 显示界有LED显示模式，数字管，LCD液晶和VFD荧光屏显示模式. 2）操作模式包括触摸按钮，薄膜按钮，触摸按钮，编码器，电位器和其他模式. 3）. 操作功能包括加热功率调节，自动恒温设置，定时器启动，定时开/关，电源和电压查询，自动功能和功能（蒸，煮粥，汤，煮饭）电磁炉电路图讲解，手动功能（油炸，油炸，复制，烘烤，火锅）和其他烹饪功能. 4）使用电压范围分为两个不同的电压部分. 220VAC〜240VAC型号可在100VAC〜280VAC或100VAC〜120VAC型号在85VAC〜144VAC之间连续工作，适用于50 / 60Hz电压频率. 使用环境温度为-20℃〜45℃. 注意: a）功率输出: 120W至2200W. B）温度控制: 恒温控制. c），定时控制: 时间设置可以关闭或打开. d）大小物体的检测: 小于特定区域的金属将不会被加热. Φ60〜Φ100，Φ80〜Φ120

2. 保护功能

具有锅的过热保护，锅的干烧保护，炉子表面传感器的开路和短路保护，炉子表面故障保护，IGBT温度传感器的开路和短路保护，IGBT温度极限控制和过热保护，高低压保护，2小时无按键保护，浪涌电压/电流保护，高低温环境工作模式，VCE过压保护，过零检测，大小物体检测，锅料检测. 注意: a）没有平底锅警报，没有平底锅或锅材料错误，小的物体: 停止加热. 如果在1分钟内检测到锅具，它将自动退出警报状态并恢复原始工作状态. b）高/低压保护. 当主电网电压波动超过工作范围时，它应能够停止电源输出并发出警报. 当表面传感器打开时，它将在启动1分钟后进行检测，停止电源输出和报警，并显示“ E3”； d）当炉面传感器短路时，停止电源输出和报警，并显示“ E4”； 5分钟后，停止电源输出并报警并显示“ E5”； f）IGBT传感器短路时，停止功率输出并报警并显示“ E6”； g）当主传感器发生故障时，停止电源输出并报警并显示“ E7”； h）干扰保护. 当在电网上产生瞬时高压或浪涌电流时，电路将停止功率输出并暂停工作2秒钟. 消除干扰后，可以恢复功能输出. i）过热保护/干烧保护. 由于电磁炉是一种加热设备，因此许多内部组件会在运行过程中发热. 温度过高时，可以停止警报，并且可以停止电源输出. 温度下降时，电源指示灯闪烁并恢复加热. j）IGBT温度过热. 当自动增加高压和低功率以降低IGBT的温度升高时，如果发生异常的温度升高，则当温度达到95°C至110°C时，加热保护将停止，并在温度升高时恢复加热低于大约65°C. [页]

以Airmate电磁炉为例

3. 在电路控制中，除具有上述功能的电路外，还应有以下动作电路:

a）交流到直流，通过整流桥电抗器转换；

b）功率转换，将强电流转换为弱电流，并提供18V，5V.

c）过零电路（同步电路），仅当IGBT的反向电压最小时才打开IGBT；

d）IGBT驱动电路

e）谐振电路，

f）功率控制电路，集成了PWM以执行不同档位的功率控制；

g）检查锅电路；

h）背压保护电路，将IGBT的背压控制在合理范围内；

I）高压保护电路

J）通过可调电阻器进行功率校准电路

K）蜂鸣器驱动电路，风扇驱动电路，热敏电阻采样电路

L）主芯片电路

m）显示和按键控制电路

第4章电磁炉原理图的功能部分分析

电磁炉主板框图

主板分为10个部分:

1. 主电路的主谐振电路分析

2. IGBT驱动电路分析: （推挽电路，高电平驱动有效）

3. 电流采样电路

4. 干扰保护电路

5. 电压AD采样电路

6. 同步电路和压控/自激电路

7. 背压保护和PWM控制电路

8. 表面传感器和IGBT热敏电阻采样电路

9. 风扇控制电路

10. 开关电源电路

主电路的主谐振电路的分析

由功率电子电路组成的电磁炉是一种新型电磁炉，它利用电磁感应加热原理使锅体涡旋. 主电路是一个AC / DC / AC转换器，由桥式整流器和电压谐振转换器组成. 当电磁炉负载（锅）的尺寸和材料改变时，负载的等效电感将发生变化，这将导致电磁炉主电路的谐振频率发生变化，从而导致电磁炉的输出功率不稳定，这将导致功率管IGBT过压而损坏. 首先分析了电磁炉主谐振电路的拓扑结构和工作过程. 1）电磁炉主电路的拓扑结构电磁炉的主电路如图1所示. 主电源通过桥式整流器转换为直流电，然后转换为交流电，频率为20至35 kHz的电压谐振转换器. 电压谐振转换器是具有低开关损耗的零电压型（ZVS）转换器. 功率开关管的开关动作由单片机控制，并由驱动电路完成.

电磁炉的加圈板和负载盘可视为空心变压器. 次级负载具有等效的电感和电阻. 如果将次级负载的电阻和电感转换为初级，则可以获得图2所示的结果. 等效电路. 其中，R *是次级电阻反映给初级的等效负载电阻； L *是次级电感反射到初级后与初级电感L叠加后的等效电感.

2）电磁炉主回路的工作过程电磁炉主回路的工作过程可分为三个阶段. 每个阶段的等效电路如图3所示. 分析一个工作周期，并将主开关打开的时间定义为t0. 时序波形如图4所示.

2.1 [t0，t1]主开关导通相位根据主开关上零电压的特性，在时间t0时，主开关上的电压uce = 0，那么Cr上的电压为uc = uce－ Udc = －Udc. 如图3（a）所示，在接通主开关后，电源电压Udc施加在R *和L *分支以及Cr两端. 由于Cr上的电压已经为-Udc，因此Cr中的电流为0. 电流仅流经R *和L *分支. 流过IGBT的电流等于流过L *的电流iL. 式（1）是从图3（a）获得的.

可以看出电磁炉电路图讲解，iL根据指数定律单调增加. 流经R *形成功率输出，流经L *储存能量. 在t1时，IGBT关闭，iL达到最大值Im. 此时，仍然存在uc = -Udc，uce =0. iL换向开始流入Cr，但是Cr两端的电压不能突然变化，因此IGBT在零电压下关闭.

2.2 [t1，t2]谐振阶段IGBT关闭后，L *和Cr相互交换能量进行谐振，同时消耗R *上的能量以形成功率输出. 等效电路如图3（b）和图3（c）所示. 我们还将其分为两个阶段进行讨论. 波形在图4中显示为iL和uc.

可以从图3（b）和图3（c）的等效电路获得方程式（3）的系统. L *（di / dt）＋ iLR * ＋ uc = 0 Cr（duc / dt）= iL（3）从初始条件iL（t1）= Im，uc（t1）= － Udc，求解微分方程（3 ）并替换初始条件，可获得以下结果:

IGBT上的电压

在公式中: δ= R * / 2L *是衰减系数；

φ是由电路的初始状态和电路参数确定的初始相位角，β是iL滞后于仅由电路参数确定的uc的相位角. 从以上结果可以看出，当IGBT关断时，uc和iL呈现衰减的正弦振荡. Uce是Udc和uc的叠加. 它以Udc为轴呈现衰减的正弦振动. 第一个正峰值是施加到IGBT的最高电压. 首先是L *释放能量，Cr吸收能量，iL正向流动，R *上消耗了一些能量. 在时间t1a，ω（t-t1a）= +β，iL = 0，L *的能量释放完成，uc达到最大值Ucm，因此IGBT上的电压也达到最大值uce = Ucm + Udc . 此时，Cr开始放电，L *吸收能量. 当ω（t-t1）=，uc = 0时，Cr的能量释放完成，L *开始再次释放能量，并且其中的一些在R *上消耗，并且其中的一些充入Cr. ，因此uc沿相反方向上升，如图4所示. 然后，Cr开始释放能量，导致iL沿相反方向流动，其一部分在R *上消耗，一部分转化为磁性. 场能. 在uc接近0之前，当ω（t-t1）=φ+2β时，iL达到负最大值. 当ω（t-t1）=π+φ，uc = 0时，Cr的能量释放完成，并且能量由L *释放，因此iL继续沿相反方向流动，部分能量被消耗. R *，并将其部分反向充电至Cr. 由于电源将Cr左端的电势钳位在Udc，因此右端的电势一直在下降. 当ω（t-t1）=ω（t2-t1）时，即t = t2，uc = -Udc，uce = 0时，二极管D开始导通，因此Cr左端的电位不能再下降并固定在0. 结果，uc不再变化，充电结束. 但是，在L *处有剩余能量，iL不为0，并且在时间t2处iL（t2）= -I2. 此时，在主控制器的控制下，主开关开始导通. 因此，它以零电压导通. [页面]

2.3 [t2，t3]感应放电级如图3（d）所示，等式: L * ＋ iLR * = Udc初始条件为: iL（t2）= － I2. 求解该微分方程并将其代入初始条件，得出: L *中的剩余能量在R *上被部分消耗，有些能量返回电源. iL的绝对值是指数衰减. 在时间t3，iL = 0，L *中的能量被释放，二极管自然被阻塞. 当uc = -Udc，即uce = 0时，主开关已打开. 在电源Udc的激励下，iL从0开始再次向前流动，重复[t0，t1]阶段的过程.

二，IGBT驱动电路分析: （推挽电路，高电平驱动有效）

功能: 保护IGBT可靠地导通和关断. IGBT驱动电压至少需要16V. Q1（PNP管）和Q2（NPN管）构成推挽驱动电路. 它们的工作原理是: 1.当输入信号为高电平时，Q2打开，Q1关闭，电压为18VDC. 栅极电压被提供给IGBT的G极，并且IGBT导通. 线圈开始存储能量. 2.当输入信号为低电平时，Q2断开，Q1接通，IGBT的G极接地，IGBT断开. 此时，线盘上的感应电压使谐波电容器放电，形成LC振荡. 3.当R6电阻器关闭时，IGBT的G极残余电压会迅速下拉. C11电容器用作高频旁路，还用作平滑的驱动电路波形. ZD1稳压器可稳定IGBT的G极电压，并防止在输入电压过高时损坏IGBT. 如图2.1所示，在检查锅时，波形并不理想，并且有些失真. 如图2.2所示，当检测到电位器时，控制推挽电路的波形与驱动IGBT的波形非常相似. 功率越大，波形的高电平宽度越大，并且点B处的波形底部平坦. 由一个控制的内部三极管导通并接地. A点处的波形底部略高于地面. 回到零电压. 在该电路中容易出现的问题是通电和老化，这是由于驱动电路的输出高电平，温度升高以及陶瓷电容器出现问题所致.

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