【正文】 GBT1內(nèi)部阻尼管的存在，C2不能繼續(xù)反向充電，而是經(jīng)過IGBT1內(nèi)部阻尼管回流，形成電流i4。在t3時(shí)間，C2電荷充滿，電流減小到0，這時(shí)感應(yīng)線圈的電感量Ls的磁場能量全部轉(zhuǎn)為C2的電場能量，在電容兩端的電壓出現(xiàn)左負(fù)右正，幅度達(dá)到峰值電壓。圖213中，Ug為IGBT1驅(qū)動(dòng)電壓即脈寬調(diào)制方波(PWM，Pulse Width Modulation），Uc為IGBT1集電極C的電壓，IL為流經(jīng)感應(yīng)線圈的電流。功率開關(guān)管具有輸入阻抗高,柵驅(qū)動(dòng)功率極小,開關(guān)速度快，關(guān)斷時(shí)間短，驅(qū)動(dòng)電路簡單等優(yōu)點(diǎn)，是極佳的高速高壓半導(dǎo)體功率器件。220V/50H交流電經(jīng)過保險(xiǎn)管FUSE1，再通過安穩(wěn)電容C1和壓敏電阻CNR1加在整流橋BRIDGE1的兩個(gè)輸入端，整流橋輸出的脈動(dòng)直流電壓經(jīng)濾波電容C3后變?yōu)楸容^平滑的直流電壓Ud，直流電壓Ud直接加在由Rs和Ls串聯(lián)代表的感應(yīng)線圈和補(bǔ)償電容C2組成的并聯(lián)諧振電路的輸入端。根據(jù)安培定則，在感應(yīng)線圈周圍會(huì)產(chǎn)生高頻交變的磁場。導(dǎo)體的徑向厚度與圓環(huán)直徑之比越大，這種效應(yīng)就越顯著。假如在任何瞬間兩平行導(dǎo)體中的電流方向相反時(shí)，在導(dǎo)體之間由兩電流所建立的磁場方向相同，總磁場增大，而兩導(dǎo)體外側(cè)的磁場卻減弱。電流總是沿著阻抗最小的路徑流動(dòng)，所以電流會(huì)聚集到導(dǎo)體的表面。 (1)集膚效應(yīng) 當(dāng)交流電流流過導(dǎo)體的時(shí)候，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流如圖24所示，從而導(dǎo)致電流向?qū)w表面擴(kuò)散，電流沿導(dǎo)體截面上的分布是不均勻的。根據(jù)安培定則，當(dāng)感應(yīng)線圈中通以交變電流I時(shí)，在感應(yīng)線圈的周圍，會(huì)產(chǎn)生與交變電流同頻率的交變磁通φ，交變磁通φ又會(huì)在金屬工件中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢e。如圖所示，在長直螺線管中通以交變的電流，螺線管的周圍會(huì)產(chǎn)生交變的磁場。當(dāng)次級(jí)線圈匝數(shù)為1且短路時(shí)，次級(jí)線圈電路會(huì)顯著增加，因此會(huì)在負(fù)載ZL上產(chǎn)生明顯的熱損耗如圖22所示。電磁感應(yīng)加熱的過程是：根據(jù)安培定則，當(dāng)線圈中通過交變的電流時(shí)會(huì)在其周圍產(chǎn)生交變的磁場，當(dāng)金屬工件置于這個(gè)交變的磁場中的時(shí)候，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律及其三個(gè)效應(yīng)，在金屬工件的表面會(huì)產(chǎn)生渦流電流。第二章 電磁感應(yīng)加熱原理及其在電飯煲中的應(yīng)用 電磁感應(yīng)加熱原理1831年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并且提出了相應(yīng)的解釋理論即電磁感應(yīng)定律，其內(nèi)容為，當(dāng)電路圍繞的區(qū)域內(nèi)存在交變的磁場時(shí)，電路兩端就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢，如果電路閉合就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。完成原理圖的繪制、元器件的選型、印制電路板的設(shè)計(jì)、樣機(jī)制作、硬件調(diào)試等工作。討論串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振電路，并根據(jù)并聯(lián)諧振電路設(shè)計(jì)主加熱電路并進(jìn)行電壓諧振逆變電路工作過程的分析。目前我國國內(nèi)市場上的電磁電飯煲產(chǎn)品種類非常單一，能夠研發(fā)電磁電飯煲控制系統(tǒng)并且擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的廠商非常少，市場上所賣電磁電飯煲產(chǎn)品多為國外品牌且產(chǎn)品價(jià)格昂貴，與市場的需求相矛盾。電磁家電產(chǎn)品作為家電產(chǎn)品領(lǐng)域中的新興產(chǎn)品，產(chǎn)品已由導(dǎo)入期進(jìn)入上升期，尚有巨大的市場發(fā)展空間，并且可派生一系列相關(guān)的新產(chǎn)品。電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在家電應(yīng)用中的一個(gè)重要發(fā)展方向是智能化控制。 電磁感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展趨勢電磁感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展與功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展密切相關(guān)。電磁感應(yīng)技術(shù)與當(dāng)前最流行的納米技術(shù)相結(jié)合，用在醫(yī)療上可以開發(fā)出治療關(guān)節(jié)、骨骼方面的特種設(shè)備，對人體可以有加熱和磁療的同步效果；用在裝飾材料上可以開發(fā)出新一代采暖系統(tǒng)，替換當(dāng)前高能耗的水暖裝置，響應(yīng)國家節(jié)能號(hào)召；用在冶煉行業(yè)可以開發(fā)出新型超高功率煉鋼煉鐵裝置，取代當(dāng)前低效率高消耗的冶煉過程。近些年來，國外通過對電磁感應(yīng)加熱技術(shù)的研究不斷深入和發(fā)展，應(yīng)用電磁技術(shù)的產(chǎn)品種類繁多，新興的專利和產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，如松下公司推出“”電磁電飯煲的第二代產(chǎn)品，即所謂雙電磁感應(yīng)加熱電飯煲，它是分別在鍋底部和鍋蓋上設(shè)有各自獨(dú)立工作的電磁感應(yīng)線圈，火力大小均可調(diào)節(jié)(自動(dòng))，上部的感應(yīng)加熱線圈使上加熱器向下輻射熱量，好像電烤箱一樣。因此，本課題采用電磁感應(yīng)加熱原理和模糊控制技術(shù)開發(fā)一款性價(jià)比較高的電磁感應(yīng)加熱電飯煲，具有較高的研究意義和很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前，雖然電磁電飯煲市場容量發(fā)展速度比較快，但國內(nèi)市場上電磁電飯煲的產(chǎn)品種類還較少，市場占有率不高，電磁感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，特點(diǎn)是：價(jià)格高，產(chǎn)品功率不大，連續(xù)功率調(diào)節(jié)范圍窄。由于電磁感應(yīng)加熱具有以上的優(yōu)點(diǎn)，電磁加熱技術(shù)得到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界極大的關(guān)注，大量的學(xué)者和工程技術(shù)人員對此進(jìn)行了研究，使電磁加熱技術(shù)在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用日益廣泛，如電磁爐等已經(jīng)在現(xiàn)代廚房中得到普及。(3)容易控制溫度，提高加工精度。同時(shí)，運(yùn)用電磁感應(yīng)加熱技術(shù)與傳統(tǒng)的煤、油、氣以及使用電熱管的用電設(shè)備相比，在環(huán)境保護(hù)、使用壽命、安全性能等方面都具有獨(dú)特優(yōu)勢。但是由于市場前景廣闊，所以研究電磁感應(yīng)加熱的科學(xué)技術(shù)人員逐漸增加。長期以來，科學(xué)技術(shù)人員都對這一現(xiàn)象有較好地了解，并且在各種場合盡量抑止這種發(fā)熱現(xiàn)象，來減少損耗。電磁感應(yīng)定律是1831年英國物理學(xué)家法拉第根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象提出的，即當(dāng)電路圍繞的區(qū)域內(nèi)存在交變的磁場時(shí)，電路兩端就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢，如果閉合就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。在軟件設(shè)計(jì)中，先論述了程序總體構(gòu)架，然后具體分析了主程序、各個(gè)子程序以及中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)方法。課題以電磁感應(yīng)加熱原理和模糊控制理論為基礎(chǔ)，研究了電磁電飯煲的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括硬件電路設(shè)計(jì)及其各部分電路的工作原理、軟件設(shè)計(jì)及模糊控制理論的應(yīng)用和電磁兼容性設(shè)計(jì)。20設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性或?qū)嵱脙r(jià)值。15外文應(yīng)用能正確引用外文文獻(xiàn)，翻譯準(zhǔn)確，文字流暢。完成答辯完成課題的現(xiàn)有條件圖書館以及網(wǎng)上相關(guān)方面的資料，指導(dǎo)教師的指導(dǎo)。了解模糊控制理論第910周完成電磁電飯煲控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)。(5) 分析電磁電飯煲控制系統(tǒng)的電磁兼容問題，提出解決電磁干擾的具體措施并進(jìn)行驗(yàn)證。而且既節(jié)約了電能，有節(jié)省了時(shí)間。第1113周 完成電磁電飯煲控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)。而且既節(jié)約了電能，有節(jié)省了時(shí)間。電磁感應(yīng)加熱與傳統(tǒng)的加熱技術(shù)相比，起環(huán)境保護(hù)、使用壽命、安全性能等方面有獨(dú)特的優(yōu)勢。第910周 了解模糊控制理論及其在電磁電飯煲中的應(yīng)用。電磁感應(yīng)加熱與傳統(tǒng)的加熱技術(shù)相比，起環(huán)境保護(hù)、使用壽命、安全性能等方面有獨(dú)特的優(yōu)勢。(3) 進(jìn)行電磁電飯煲控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)(4) 進(jìn)行電磁電飯煲控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，完成電磁電飯煲控制系統(tǒng)功能的程序開發(fā)。了解電磁感應(yīng)加熱原理第68周了解模糊控制理論及其在電磁電飯煲中的應(yīng)用。修改設(shè)計(jì)第16周畢業(yè)答辯。10課題調(diào)研文獻(xiàn)檢索能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)以及從事其它形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務(wù)并提出實(shí)施方案；有分析整理各類信息從中獲取新知識(shí)的能力。15能根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對數(shù)據(jù)的運(yùn)算及處理正確無差錯(cuò)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析準(zhǔn)確。本課題從理論分析的角度出發(fā)，對電磁感應(yīng)加熱原理和模糊控制理論進(jìn)行了探討。根據(jù)煮飯專家提出的最佳煮飯的工藝過程曲線，首先通過模糊控制器來判斷米量，然后根據(jù)米量來設(shè)定相應(yīng)的煮飯加熱工藝過程。關(guān)鍵詞:電磁感應(yīng)加熱；模糊控制；開關(guān)電源；電磁電飯煲；電磁兼容Abstract This thesis focuses on the design and realization of the induction heating rice cooker control system using fuzzy control algorithm. It has increasingly bee one of indispensable kitchen wares in a modern kitchen and the market opportunities are huge. From the perspective of theoretical analysis, this thesis does an indepth discussion on the principle of electromagnetic induction heating and fuzzy control theory. Based on the principle of electromagnetic induction heating and fuzzy control theory, this thesis studies the control system design of the induction rice cooker, mainly including hardware circuit design and function principles of every part, software design and application of fuzzy control theory, and the design of electromagnetic patibility. Hardware circuit design mainly includes MCU system, switching power supply, main resonant circuit, IGBT control circuit, sensor detection circuit, key detection circuit, LCD and LED display circuit, and all kinds of protection and alarm circuits. Functions and working principles of every part are described in detail. In the part of software design, fuzzy controller is designed based on fuzzy control theory to realize ricequantity deduction, temperature control, and power control. According to the rice cooking process curve advised by expert, ricequantity is first deduced by fuzzy controller, then the corresponding rice heating process is set according to the rice quantity. In electromagnetic patibility design, the sources of electromagnetic interference are analyzed. Measures are proposed to overe electromagnetic interference and the electromagnetic patibility characteristics of the induction cooker are improved. Design on the control system of the induction rice cooker covers many fields such as intelligent control theory, power electronics, electromagnetic induction heating and sensors etc. Compared with traditional rice cooker that adopts resistance heating, induction rice cooker has many superior advantages and thus has high research values and social significance. After a long period running test, the control system functions well and runs stably and reliably.Keywords: electromagnetic induction heating, fuzzy control, switching power supply, induction rice cooker, electromagnetic patibility 目 錄第一章 緒論 1 1 課題背景 1 課題研究的目的及意義 1 國內(nèi)外電磁感應(yīng)加熱技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2 國內(nèi)外電磁感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 2 電磁感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展趨勢 3 課題來源與研究的主要內(nèi)容 4第二章 電磁感應(yīng)加熱原理及其在電飯煲中的應(yīng)用 5 電磁感應(yīng)加熱原理 5 電磁感應(yīng)加熱原理 5 6 電磁電飯煲電磁感應(yīng)加熱電路的組成 7 電磁電飯煲主加熱電路及電壓逆變電路工作過程分析 8第三章 模糊控制理論及其在電磁電飯煲中的應(yīng)用 11 11 11 12 12 13 14 17第四章 電磁電飯煲控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì) 19 電磁電飯煲控制系統(tǒng)硬件電路整體性設(shè)計(jì) 19 MCU 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 單片機(jī) MC9S08AW32 簡介 20 單片機(jī) I/O 口資源分配 20 單片機(jī)電源、復(fù)位、晶振電路 21 顯示電路和鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì) 21 開關(guān)電源的設(shè)計(jì) 23 同步電路的設(shè)計(jì) 24 側(cè)面和頂蓋加熱電路的設(shè)計(jì) 25 浪涌保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 26 鍋底、頂蓋和 IGBT 溫度檢測電路的設(shè)計(jì) 26 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì) 27 IGBT 控制電路的設(shè)計(jì) 28第五章 電磁電飯煲控制系統(tǒng)的