本发明公开一种微波变频电路，包括针对交流电源进行整流的整流电路、将所述第一直流电源转换为第二交流电源逆变电路、在控制电路提供的控制信号控制下控制所述逆变电路输出的第二交流电源功率的功率转换控制电路、检测所述第一交流电源的第一电压检测电路、检测所述第一直流电源的电流的第一电流检测电路，控制电路依据检测获得的第一交流电源的电压与电流的过零点的相位差调整控制信号以校正所述第二交流电压的功率因数。进一步还提供一种前述微波变频电路的控制方法。
整流电路，通过包括有第一输入端和第二输入端的交流输入端接收第一交流电源，并且将所述第一交流电源转换为第一直流电源；
逆变电路，与所述整流电路电性连接，所述逆变电路用于将所述第一直流电源转换为第二交流电源，并且将所述第二交流电源提供给磁控管；
功率转换控制电路，与所述整流电路及所述逆变电路电性连接，所述功率转换控制电路用于依据控制电路提供的控制信号控制所述逆变电路输出的所述第二交流电源的功率；
第一电压检测单元，电性连接所述第一输入端与所述第二输入端，所述第一电压检测电路用于检测所述第一交流电源并且依据检测结果输出第一电压检测信号，所述第一电压检测信号表征所述第一交流电源的电压的相位，所述电压的相位包括过零点；
第一电流检测电路，电性连接所述整流电路与所述功率转换控制电路，所述第一电流检测电路用于检测所述第一直流电源的电流并且对应输出第一电流检测信号，所述第一电流检测信号表征所述第一交流电源的电流的相位，所述电流的相位包括过零点；
所述控制电路与所述功率转换控制电路、所述第一电压检测电路及所述第一电流检测电路电性连接，所述控制电路依据所述第一电压检测信号与所述第一电流检测信号识别所述电压的相位与所述电流的相位中过零点的相位差，并且依据所述相位差输出所述控制信号以校正所述第一交流电源的功率因数，校正所述第一交流电源的功率因数包括调整更新控制信号的占空比，调整所述控制信号占空比包括：获取检测相位差(θa)与理想相位差(θb)的相位差△θ，其中，△θ＝A*θ(t)-B*△θ(t-1)+C*△θ(t-2)，△占空比＝D*△θ，A、B、C、D为常量，在t-1时刻，△θ(t-1)＝△θ(t)；t-2时刻，△θ(t-2)＝△θ(t-1)，调整后t时间段对应的所述控制信号的占空比(t)＝控制信号的占空比(t-1)+△占空比。
2.根据权利要求1所述的微波变频电路，其特征在于，
所述的第一电压检测单元包括第一电压检测电路与过零检测电路；
第一检测端与第二检测端，分别电性连接所述第一、第二输入端；
第一差分运算放大器，包括第一同相输入端、第一反相输入端以及第一放大输出端，所述第一同相输入端通过至少一个第一检测电阻电性连接所述第一检测端，所述第一反相输入端通过至少一个第二检测电阻电性连接所述第二输入端，且所述第一反相输入端通过反馈放大单元电性连接所述第一放大输出端，所述反馈放大单元包括相互并联的第一反馈电阻与第一反馈电容；
所述第一差分运算放大器将所述用于将所述第一交流电源按照第一比例转换为正弦的第一电压检测信号，所述第一电压检测信号表征所述第一交流电源的电压。
3.根据权利要求2所述的微波变频电路，其特征在于，
所述过零检测电路包括过零比较器，所述过零比较器包括第二同相输入端、第二反相输入端以及第一比较输出端，所述第二同相输入端通过第三检测电阻电性连接所述第一放大输出端，且所述第二同相输入端通过第二反馈电阻电性连接所述第一比较输出端；
所述第二反相输入端通过第四检测电阻电性连接第一参考电压；
所述第一比较输出端电性连接第二参考电压，且所述第一放大输出端用于输出第一方波脉冲信号，所述第一方波脉冲信号与所述第一电压检测信号同相位并且用于表征所述第一电压检测信号的过零点。
4.根据权利要求1所述的微波变频电路，其特征在于，所述微波变频电路还包括第一保护单元，用于检测所述整流电路输出的第一直流电源中高边电流，当所述高边电流超过高边阈值电流时，所述控制电路控制所述逆变电路停止将所述第一直流电源转换为第二交流电源。
5.根据权利要求4所述的微波变频电路，其特征在于，
所述第一保护单元包括第一分流电阻，所述第一分流电阻电性连接于所述整流电路与所述逆变电路之间；或者，所述第一保护单元包括第一电流互感元件，所述第一电流互感元件电性连接于所述整流电路与所述逆变电路之间。
6.根据权利要求1所述的微波变频电路，其特征在于，
所述微波变频电路还包括第一反馈检测单元，所述第一反馈检测单元电性连接于所述磁控管且用于检测所述磁控管的电流，当所述磁控管的电流超过负载电流阈值时，所述控制电路控制所述逆变电路停止将所述第一直流电源转换为所述第二交流电源。
7.根据权利要求6所述的微波变频电路，其特征在于，
所述逆变电路包括变压器以及与所述变压器电性连接的倍压电路；
所述变压器包括原边绕组、第一副边绕组以及第二副边绕组，所述原边绕组接收所述第一交流电源，所述第一副边绕组电性连接所述磁控管的阴极；
所述倍压电路包括连接在所述第二副边绕组与所述磁控管阳极之间第一高压二极管、第二高压二极管、第一高压电容与第二高压电容；
第一反馈检测单元包括第二分流电阻，其中，第二分流电阻电性连接于第二高压电容与接地端之间，或者第一反馈检测单元包括第二电流互感元件，其中，所述第二电流互感元件电性连接于第一高压电容与第二高压电容之间。
8.根据权利要求1所述的微波变频电路，其特征在于，所述微波变频电路还包括温度感测单元，所述温度感测单元用于感测所述磁控管的温度，并且将检测获得的温度反馈至所述控制电路，当所述磁控管的温度超过负载温度阈值时，所述控制电路控制所述逆变电路停止将所述第一直流电源转换为所述第二交流电源。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的微波变频电路，其特征在于，所述微波变频电路还包括通信电路，所述通信电路电性连接所述控制电路，所述控制电路通过所述通信电路将微波变频电路的状态传输至外部电路。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的微波变频电路的控制方法，其特征在于，自所述交流输入端接收所述第一交流电源并且转换为所述第一直流电源，将所述第一直流电源逆变倍压转换为所述第二交流电源为所述磁控管供电，同时，通过所述控制信号控制所述第二交流电源的功率；
针对所述第一交流电源进行PID功率因数调节，所述PID功率因数调节包括：获取第一交流电源的电压的过零点与电流的过零点，以计算所述第一交流电源的电压与电流的检测相位差，并且依据所述检测相位差计算检测功率因数；
当所述第二差值位于第一预设功率因数范围，调整更新控制信号的占空比，从而调整所述第一交流电源的功率因数。
11.根据权利要求10所述的微波变频电路的控制方法，其特征在于，在获取第一交流电源的电压的过零点与电流的过零点之前，还包括步骤：保持变频控制信号为第一占空比以及第一频率。
12.根据权利要求10所述的微波变频电路的控制方法，其特征在于，将所述第一直流电源按照逆变倍压转换为第二交流电源为磁控管供电时还包括预热步骤：提供具有第一占空比与初始频率的控制信号，依据控制信号将所述第一直流电源按照第一占空比的时间长度以及所述初始频率转换为第二交流电源，使得第一直流电源按照第一谐振频率转换为第二交流电源；
检测获取所述第一交流电源的电压以及电流，依据所述第一交流电源的电压以及电流计算第一交流输入功率；
当所述第一交流输入功率大于预热功率时，按照固定步长增加控制信号的频率，当所述第一交流输入功率小于所述预热功率时，按照固定步长减小所述控制信号的频率；
当第一交流输入功率等于预热功率时，判断预热时间是否大于预设时长，当预热时间大于所述预设时长时，表征所述磁控管预热完成。
13.根据权利要求12所述的微波变频电路的控制方法，其特征在于，当预热时间时间大于预设时长时执行输入功率按照比例正向调节的步骤，包括：判断所述第一交流输入功率与预设目标功率的大小；
当所述第一交流输入功率大于等于预设目标功率，输入功率比例正向调节完成；
当所述第一交流输入功率小于预设目标功率，按照固定步长减小所述控制信号的频率。
14.根据权利要求13所述的微波变频电路的控制方法，其特征在于，当输入功率经过比例正向调节达到预设目标功率后执行PID功率调节步骤，包括：判断所述第一交流输入功率与预设目标功率之间的第一差值是否位于第一阈值范围；
当第一差值位于第一阈值范围内时，执行PID功率因数调节；
当第一差值超过第一阈值范围时，依据当前时间段前两个相邻时间段的第一差值来调整控制信号频率。
15.根据权利要求11-14任意一项所述的微波变频电路的控制方法，其特征在于，在任意一个步骤中磁控管出现异常情况时执行保护逻辑的具体步骤：获取所述第一交流电源的电压与电流，同时，检测变频控制单元和所述磁控管的温度；
当所述变频控制单元和磁控管的温度超过阈值温度，进入保护逻辑状态；
当所述变频控制单元和磁控管的温度未超过阈值温度，判断第一交流电源的电压是否电压阈值范围；
当第一交流电源的电压超过所述电压阈值范围时，进入保护逻辑状态；
当第一交流电源的电压未超过所述电压阈值范围时，判断第一交流电源的电流是否处于过电流阈值范围；
当第一交流电源的电流超过过电流阈值范围时，进入保护逻辑状态；
当第一交流电源的电流未超过过电流阈值范围时，判断第一交流电源的电流的抖动次数是否处于抖动阈值范围；
当第一交流电源的电流的抖动次数超过抖动阈值范围，进入保护逻辑状态；
进入保护逻辑状态，包括停止输出所述控制信号以控制所述第一直流电源停止转为所述第二交流电源。
微波变频电路及微波变频电路的控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及微波炉的技术领域，尤其是涉及微波炉变频微波电源电路的技术，具体是涉及一种微波变频电路及微波变频电路的控制方法。
背景技术
[0002] 微波炉中通过变频电路驱动磁控管释放微波能，从而对食物等物品进行加热。另外，磁控管还应用于工业微波电源加热以及消毒设备中。
[0003] 变频电路与磁控管组成变频微波电源，其中，变频电路输出电压和电流要满足磁控管正常工作的要求，同时，还需要针对输入电压执行功率因数校正，以提高电源的有效利用率。
[0004] 然而，目前在执行功率因数校正时，通常是针对交流电压整流处理后的直流电源进行电压与电流的采集检测，也即是说，用于功率因数校正的电流与电压驱动电路直接接收的交流电源往往会受到整流电路的影响。因此，对功率因数的校正也会相应受到整流电路中各电子元件的影响，导致功率因数校正无法达到最佳效果。
发明内容
[0005] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种针对输入电源执行精准校正的微波变频电路及其控制方法。
[0006] 本发明实施例提供一种微波变频电路，包括：
[0007] 整流电路，通过包括有第一输入端和第二输入端的交流输入端接收第一交流电源，并且将所述第一交流电源转换为第一直流电源；
[0008] 逆变电路，与所述整流电路电性连接，所述逆变电路用于将所述第一直流电源转换为第二交流电源，并且将所述第二交流电源提供给磁控管；
[0009] 功率转换控制电路，与所述整流电路及所述逆变电路电性连接，所述功率转换控制电路用于依据控制电路提供的控制信号控制所述逆变电路输出的所述第二交流电源的功率；
[0010] 第一电压检测单元，电性连接所述第一输入端与所述第二输入端，所述第一电压检测电路用于检测所述第一交流电源并且依据检测结果输出第一电压检测信号，所述第一电压检测信号表征所述第一交流电源的电压的相位，所述电压的相位包括过零点；
[0011] 第一电流检测电路，电性连接所述整流电路与所述功率转换控制电路，所述第一电流检测电路用于检测所述第一直流电源的电流并且对应输出第一电流检测信号，所述第一电流检测信号表征所述第一交流电源的电流的相位，所述电流的相位包括过零点；
[0012] 所述控制电路与所述功率转换控制电路、所述第一电压检测电路及所述第一电流检测电路电性连接，所述控制电路依据所述第一电压检测信号与所述第一电流检测信号识别所述电压的相位与所述电流的相位中过零点的相位差，并且依据所述相位差输出所述控制信号以校正所述第一交流电源的功率因数。
[0013] 本发明实施例提供前述微波变频电路的控制方法，包括：
[0014] 自交流输入端接收第一交流电源并且转换为第一直流电源，将所述第一直流电源逆变倍压转换为第二交流电源为磁控管供电，同时，通过控制信号控制所述第二交流电源的功率；
[0015] 针对第一交流电源进行PID功率因数调节，所述PID功率因数包括步骤：
[0016] 获取第一交流电源的电压的过零点与电流的过零点，以计算所述第一交流电源的电压与电流的检测相位差，并且依据检测相位差计算检测功率因数；
[0017] 判断检测功率因数与最大功率因数之间的第二差值；
[0018] 当所述第二差值位于第一预设功率因数范围，调整更新控制信号的占空比，从而调整所述第一交流电压的功率因数。
[0019] 相较于现有技术，通过直接针对交流输入端接收的第一交流电源进行电压大小以及相位的检测，从而能够更为精准获得第一交流电源进行电压大小与过零点，继而准确识别第一交流电源进行电压与电流的相位差，进而依据该相位差执行更为准确的功率因数调节。
附图说明
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021] 图1为本发明第一实施例提供的微波变频电路的电路框图；
[0022] 图2为图1所示微波变频电路的具体电路结构示意图；
[0023] 图3为图2所示第一电压检测电路的具体电路结构示意图；
[0024] 图4为本发明第二实施例提供的微波变频电路的电路框图；
[0025] 图5为图4所示微波变频电路中第一保护单元与第一反馈检测单元的第一个实施例中的具体电路结构图；
[0026] 图6为图4所示微波变频电路中第一保护单元与第一反馈检测单元的第二个实施例中的具体电路结构图；
[0027] 图7为图4所示微波变频电路中第一保护单元与第一反馈检测单元的第三个实施例中的具体电路结构图；
[0028] 图8为图1-7所示的微波变频电路的工作流程图；
[0029] 图9为图8所示磁控管预热控制的具体步骤流程示意图；
[0030] 图10为图8所示磁控管输入功率按照比例正向调节的具体步骤的流程示意图；
[0031] 图11为图8所示磁控管行PID功率调节的具体步骤流程示意图；
[0032] 图12为图8所示磁控管行PID功率因数调节的具体步骤流程示意图；
[0033] 图13为图8所示磁控管出现异常情况时执行保护逻辑的具体步骤流程示意图。
具体实施方式
[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035] 请参阅图1，其为本发明第一实施例提供的微波变频电路10的电路框图。如图1所示，微波变频电路10包括：交流输入端Vin、整流电路11、功率转换控制电路12、逆变电路13、第一电压检测单元14、第一电流检测电路15、控制电路16、磁控管17以及通信电路CM。
[0036] 其中，交流输入端Vin用于接收第一交流电源，所述第一交流电源为220V、50Hz的交流市电，交流输入端Vin包括第一高压端L1、第一低压端N以及接地保护端PE，交流市电通过该三个端口输入微波变频电路10中。
[0037] 整流电路11电性连接所述交流输入端Vin且用于针对第一交流电源进行整形转换为第一直流电源。
[0038] 逆变电路13用于将接收的所述第一直流电源逆变倍压转换为第二交流电源，并且控制所述第二交流电源具有的电压为所述第一直流电源的电压的数倍，所述第二交流电源提供给电性连接于逆变电路13的磁控管17。其中，所述磁控管17可为用于产生微波能的电真空器件，该微波能应用于微波炉等加热设备中用于产生热量或者其他场合。
[0039] 功率转换控制电路12电性连接逆变电路13，用于控制逆变电路13输出的第二交流电源的功率。
[0040] 第一电压检测单元14电性连接第一高压端L1与第一低压端N，用于检测所述第一交流电源并且依据检测结果输出第一电压检测信号，以识别所述第一交流电源的电压以及第一交流电源的电压过零点。也即是，所述第一电压检测信号表征所述第一交流电源的电压的相位，所述电压的相位包括过零点。
[0041] 第一电流检测电路15电性连接所述整流电路11、所述功率转换控制电路12与所述第一电压检测电路14，所述第一电流检测电路15用于检测所述第一直流电源的电流并且对应输出第一电流检测信号。其中，所述第一电流检测信号表征所述第一交流电源的电流的相位，所述电流的相位包括过零点。
[0042] 控制电路16电性连接所述功率转换控制电路12、所述第一电压检测电路14及所述第一电流检测电路15，所述控制电路16用于依据第一电压检测信号以及第一电流检测信号输出控制信号至功率转换控制电路12，以使得功率转换控制电路12调整逆变电路13输出的第二交流电源的频率以及功率。本实施例中，所述控制信号为脉宽调变(Pulse Width Modulation，PWM)信号。
[0043] 通信电路CM电性连接控制电路16，所述控制电路16通过所述通信电路CM将微波变频电路的状态传输至外部电路。
[0044] 更为具体地，请参阅图2，其为图1所示微波变频电路10的具体电路结构示意图。
[0045] 整流电路11包括分别依次电性连接第一高压端L1、第一低压端N以及接地保护端PE的第一整流输入端111、第二整流输入端112、第三整流输入端113用于接收第一交流电源。
[0046] 整流电路11还包括整流桥114、第一直流电感L1、第一滤波电容C1以及第二滤波电容C2、第一整流输出端DC+与第二整流输出端DC-。
[0047] 整流桥114电性连接第一整流输入端111、第二整流输入端112、第三整流输入端113，并且针对第一交流电源执行整流并且输出第一直流电源，第一滤波电容C1电性连接整流桥114的高压端VG与低压端VL之间，第一直流电感L1电性连接高压端VG与第一整流输出端DC+之间，第二滤过电容C2电性连接第一整流输出端DC+与整流桥114的低压端VL之间，同时，低压端VL还直接电性连接第二整流输出端DC-。本实施例中，高压端VG与低压端VL构成整流桥114输出第一直流电源的端口，低压端VL为0V的接地参考电压，高压端VG的电压高于低压端VL的参考电压。
[0048] 需要说明的是，整流桥114的高压端VG连接至第一整流输出端DC+之间的通路称为直流母线高边(High side)，而整流桥114的低压端VL连接至第二整流输出端DC-之间的通路称为直流母线低边(Low side)。
[0049] 可以理解，第一整流输出端DC+与第二整流输出端DC-相互配合输出第一直流电源。
[0050] 逆变电路13包括变压器131以及与所述变压器131电连接的倍压电路133。
[0051] 变压器131包括第一原边输入端1311、第二原边输入端1312、第一副边输出端1313、第二副边输出端1314、第三副边输出端1315、第四副边输出端1316、原边绕组W1与第一副边绕组W2以及第二副边绕组W3。
[0052] 第一原边输入端1311通过两个电容(未标示)分别电性连接于第一整流输出端DC+与第二整流输出端DC-，第二原边输入端1312电性连接于功率转换电路12。
[0053] 原边绕组W1连接在第一原边输入端1311与第二原边输入端1312之间，以接收第一直流电源。
[0054] 第一副边绕组W2连接在第一副边输出端1313与第二副边输出端1314之间，第二副边绕组W3连接在第三副边输出端1315与第四副边输出端1316之间，也即是第一副边绕组W2与第二副边绕组W3串联。
[0055] 变压器131通过原边绕组W1接收到第一直流电源后传递至第一副边绕组W2以及第二副边绕组W3，从而将第一直流电压转换为第二交流电源，并且自第一副边输出端1313、第二副边输出端1314与第三副边输出端1315以及第四副边输出端1316的电磁感应效应转后输出至所述磁控管17。
[0056] 需要说明是，所述变压器131在的原副边绕组之间还包括铁芯(未标示)。
[0057] 倍压电路133包括电性连接在第二副边绕组W3与磁控管17的阳极之间的第一高压二极管DH1、第二高压二极管DH2、第一高压电容CH1与第二高压电容CH2。其中，第一高压二极管DH1电性连接第二副边输出端1314与第三副边输出端1315之间，第二高压二极管DH2电性连接第三副边输出端1315与接地端GND之间。第一高压电容CH1电性连接第二副边输出端1314与第四副边输出端1316之间，第二高压电容CH2电性连接于第四副边输出端1316与接地端GND之间。
[0058] 所述倍压电路133通过第一高压二极管DH1、第二高压二极管DH2、第一高压电容CH1与第二高压电容CH2对变压器131输出的第二交流电源进行倍压处理，也即是进行预设倍数的升压处理。
[0059] 磁控管17包括阳极171、阴极172以及灯丝绕组173，其中，所述阳极171连接至接地端GND，也即是阳极171电性连接至第二高压二极管DH2以及第二高压电容CH2。阴极172电性连接第一副边输出端1313，灯丝绕组173电性连接至第二副边输出端1314。至此，磁控管17通过阳极171、阴极172以及灯丝绕组173自变压器131的第一副边绕组W2与第二副边绕组W3以及倍压电路133接收倍压处理后的第二交流电源，并且在倍压处理后的第二交流电源的驱动下加热并且释放微波。
[0060] 所述功率转换控制电路12包括变频控制单元121以及变频执行单元123。其中，所述变频控制单元121用于依据控制信号输出变频信号至所述变频执行单元123，使得变频执行单元123调整所述逆变电路13的工作频率。
[0061] 本实施例中，变频控制单元121可为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，是由双极性晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。其中，所述变频控制单元121用于输出变频控制信号，所述变频控制信号为两个相位相反且占空比相同的脉冲信号。
[0062] 所述变频执行单元123包括串联于第一整流输出端DC+与第二整流输出端DC-之间且相互串联的第一开关晶体管Q1与第二开关晶体管Q2。其中，所述第一开关晶体管Q1与第二开关晶体管Q2在变频控制信号的控制下，按照所述变频控制信号中高、低电位的比例进行对应频率的导通和截止。
[0063] 具体地，第一开关晶体管Q1包括第一开关控制端CC1、第一导电端EC1以及第二导电端EC2，同时，第二开关晶体管Q2包括第二开关控制端CC2、第三导电端EC3以及第四导电端EC4。
[0064] 其中，第一开关控制端CC1与第二开关控制端CC2同时电性连接至变频控制单元121，并且分别接收两个相位相反且占空比相同的脉冲信号；第一导电端EC1电性连接第一整流输出端DC+，第二导电端EC2与第三导电端EC3电性连接，且所述第二导电端EC2与第三导电端EC3同时电性连接所述逆变电路13的第二原边输入端1312；第四导电端EC4电性连接第二整流输出端DC-。
[0065] 由此，第一开关晶体管Q1与第二开关晶体管Q2在两个相位相反且占空比相同的脉冲信号控制下交替导通与截止，由此，可以通过脉冲信号的占空比来控制第一开关晶体管Q1与第二开关晶体管Q2导通与截止的频率，继而调整第二交流电源的输入功率。
[0066] 本实施例中，第一开关晶体管Q1与第二开关晶体管Q2均为MOS管，第一开关控制端CC1与第二开关控制端CC2均为MOS管的栅极，所述第一导电端EC1与所述第三导电端EC3均为MOS管的漏极，所述第二导电端EC2与所述第四导电端EC4均为MOS管的源极。
[0067] 第一电流检测电路15包括电流检测电阻Rls与电流处理电路151，其中，电流检测电阻Rls电性连接于低压端VL与第二整流输出端DC-之间，用于实时加载对应于第一交流电源的电流；所述电流处理电路151通过电流检测电阻Rls加载的电流进行放大、数字采样、滤波以及有效值(RMS)计算，从而获取对应第一交流电源的输入电流有效值的第一电流检测信号。其中，第一电流检测信号包括有第一交流电源的电流大小与相位。
[0068] 请参阅图3，其为图2所示第一电压检测单元14的具体电路结构示意图。
[0069] 第一电压检测单元14包括第一电压检测电路141与过零检测电路143。
[0070] 第一电压检测电路141包括：第一检测端P1、第二检测端P2以及第一差分运算放大器OP1。
[0071] 所述第一检测端P1与第二检测端P2分别电性连接第一高压端L1与第一低压端N。
[0072] 第一差分运算放大器OP1包括第一同相输入端IN1、第一反相输入端IN2以及第一放大输出端OUT1，其中，所述第一同相输入端IN1通过至少一个第一检测电阻R1电性连接所述第一检测端P1；所述第一反相输入端IN2通过至少一个第二检测电阻R2电性连接第二输入端P2，且所述第一反相输入端IN2通过反馈放大单元F1电性连接所述第一放大输出端OUT1。
[0073] 本实施例中，所述第一同相输入端IN1通过三个第一检测电阻R1电性连接至第一检测端P1，另外，第一同相输入端IN1还通过电阻、电容连接至2.5V的参考电源。
[0074] 所述第一反相输入端IN2通过三个第二检测电阻R2电性连接至第二输入端P2。并且，反馈放大单元F1包括相互并联的第一反馈电阻RF1与第一反馈电容CF1。
[0075] 所述第一差分运算放大器OP1将所述用于将所述第一交流电源按照第一比例转换为正弦的第一电压检测信号，所述第一电压检测信号表征所述第一交流电源的电压。
[0076] 另外，所述第一差分运算放大器OP1的电源端(未标示)通过电容连接至5V的驱动电源，第一差分运算放大器OP1的接地端连接接地参考端。
[0077] 过零检测电路143包括过零比较器OP2。其中，过零比较器OP2包括第二同相输入端IN3、第二反相输入端IN4以及第一比较输出端OUT2。
[0078] 第二同相输入端IN3通过第三检测电阻R3电性连接所述第一放大输出端OUT1，且所述第二同相输入端IN3通过第二反馈电阻RF2电性连接所述第一比较输出端OUT2。
[0079] 第二反相输入端IN4通过第四检测电阻R4电性连接第一参考电压。本实施例中，第一参考电压为2.5V。
[0080] 第一比较输出端OUT2通过参考电阻RC1电性连接第二参考电压。本实施例中，第二参考电压为5V。
[0081] 所述过零检测电路143用于比较所述第一交流电压检测信号与第一参考电压的大小，当所述第一交流电压检测信号小于第一参考电压时，自第一比较输出端OUT2输出与前一时间段相反相位的电位信号，由此，对于交流信号的第一交流电压检测信号在相位反相且小于第一参考电压时，即可输出电压为第二参考电压的第一方波脉冲信号。其中，所述第一方波脉冲信号与所述第一电压检测信号同相位并且用于表征所述第一电压检测信号的过零点。
[0082] 通过第一电压检测电路141针对第一交流电源的电压进行准确测量并且提供准确表征第一交流电源的第一电压检测信号，也即是第一电压检测电路141输出包含过零点位置的小正弦信号，然后过零检测电路143则能够对应小正弦信号在其过零点的位置产生边沿陡峭的方波脉冲信号作为第一电压检测信号，从而能够有效消除噪音干扰，从而最终获得准确表征第一交流电源的电压与相位的第一电压检测信号。
[0083] 通过第一电压检测电路141与过零检测电路143获取的第一交流电源的电压与电流的过零点相位差，即可通过对控制电路16输出的控制信号的频率与占空比来调节第一交流电源的电压或者电流相位，从而针对第一交流电压的功率因数进行校正调节。
[0084] 请参阅图4，其为本发明微波变频电路第二实施例中微波变频电路的电路框图。
[0085] 如图4所示，本实施例中，微波变频电路20与微波变频电路10电路结构基本相同，区别在于，微波变频电路20相较于微波变频电路10还包括第一保护单元28、第一反馈检测单元FM1以及温度感测单元29。
[0086] 第一保护单元28用于检测直流母线高边电流，且依据检测获得的直流母线高边电流输出至所述控制单元26，当所述直流母线高边电流超过高边电流阈值时，所述控制电路26控制所述逆变电路23停止将所述第一直流电源转换为第二交流电源。第一反馈检测单元FM1用于检测磁控管27的负载电流，当所述负载电流超过负载电流阈值时，控制电路26控制所述逆变电路23停止将所述第一直流电源转换为第二交流电源。
[0087] 所述温度感测单元29用于感测所述磁控管27的温度，其中，所述温度感测单元29可以为温度传感器或者热继电器。当磁控管27的温度大于负载温度阈值时，则控制电路26控制所述逆变电路23停止将所述第一直流电源转换为第二交流电源，同时，温度感测单元29控制磁控管27暂停工作。
[0088] 下面结合图5至图7分别对图4中所示的微波变频电路20中的第一保护单元28与第一反馈检测单元FM1的电路结构进行具体说明和描述。
[0089] 请参阅图5，其为图4所示微波变频电路20中第一保护单元28与第一反馈检测单元FM1的第一个实施例中的具体电路结构图。
[0090] 具体地，如图5所示，第一保护单元28包括第一分流电阻RS1，所述第一分流电阻RS1电性连接于整流电路的第一整流输出端DC+与逆变器23之间。
[0091] 第一反馈检测单元FM1，用于检测流过所述磁控管27的电流，并且将检测结果反馈至所述控制电路26。其中，第一反馈检测单元FM1包括第二分流电阻RS2，其中，第二分流电阻RS2电性连接于第二高压电容CH2与接地端GND之间。
[0092] 请参阅图6，其为图4所示微波变频电路20中第一保护单元28与第一反馈检测单元FM1的第二个实施例中的具体电路结构图。
[0093] 具体地，如图6所示，第一保护单元28包括第一电流互感元件TA1，第一电流互感元件TA1电性连接于整流输出端电路的第一整流输出端DC+与逆变器23之间。
[0094] 请参阅图7，其为图4所示微波变频电路20中第一保护单元28与第一反馈检测单元FM1的第三个实施例中的具体电路结构图。
[0095] 具体地，如图7所示，第一反馈检测单元FM1包括第二电流互感元件TA2，其中，所述第二电流互感元件TA2电性连接于第一高压电容CH1与第二高压电容CH2之间。
[0096] 请参阅图8，其为图1-7所示的微波变频电路10-20的工作时控制方法的流程图。
[0097] 如图8所示，微波变频电路10-20的控制方法至少包括如下步骤：
[0098] 步骤1，整流电路11自交流输入端Vin接收第一交流电源并且转换为第一直流电源，并且将所述第一直流电源逆变倍压转换为第二交流电源为磁控管17供电，并且驱动磁控管17预热。
[0099] 步骤2，当磁控管17预热达到预设时长时，按照比例正向调节输入功率。
[0100] 步骤3，当输入功率达到预设功率后，针对第一交流电源执行PID(比例-积分-微分)功率调节。
[0101] 步骤4，当输入功率完成PID功率调节后，针对输入功率进行PID功率因数调节。
[0102] 较佳地，上述步骤1-4任意一个步骤中出现异常情况，则针对微波功率电路执行步骤5所述的保护逻辑，其中，所异常情况至少包括：第一交流电压超过阈值、直流母线高边短路与过流、直流母线低边过流、功率控制电路温度超过阈值、磁控管过流和磁控管温度超过阈值，所述保护逻辑为功率转换控制电路控制逆变电路停止针对第一直流电源的逆变转换。
[0103] 具体地，请一并参阅图8与图9，图9为图8所示步骤1中磁控管预热控制的具体步骤流程示意图。
[0104] 如图9所示，磁控管预热控制至少包括如下步骤：
[0105] 步骤11，按照第一谐振频率执行第一直流电源转换为第二交流电源。
[0106] 具体地，控制电路16提供具有第一占空比与初始频率的控制信号至功率转换控制电路12中的变频控制单元121，变频控制单元121则输出两个相位相反且占空比相同的脉冲信号的变频控制信号至123中的2个开关电晶体Q1、Q2，从而使得开关电晶体Q1、Q2以初始频率以及对应第一占空比的时长执行导通与截止，进而使得第一直流电源按照第一谐振频率转换为第二交流电源。
[0107] 步骤12，检测获取第一交流电源的电压Urms以及电流Irms，依据所述第一交流电源的电压Urms以及电流Irms计算第一交流输入功率Pin。
[0108] 具体地，通过第一电压检测单元14中的第一电压检测电路141获取交流输入端Vin提供第一交流电源的电压，以及通过第一电流检测电路15获取对应第一交流电源的电流。
[0109] 步骤13，当第一交流输入功率Pin大于预热功率时，按照固定步长增加控制信号的频率，当第一交流输入功率Pin小于预热功率时，按照固定步长减小控制信号的频率。
[0110] 也即是控制电路16按照固定步长增大或者减小其输出的控制信号的频率，从而能够控制2个开关电晶体的导通与截止频率。
[0111] 步骤14，当第一交流输入功率Pin等于预热功率时，判断预热时间是否大于预设时长Tf，当预热时间时间大于预设时长Tf时执行步骤2中的比例正向调节输入功率，当预热时间小于预设时长Tf时，判断微波变频电路10、20是否出现异常情况。
[0112] 步骤15，当微波变频电路10、20出现异常情况时，执行保护逻辑5；当微波变频电路10未出现异常情况时，继续按照第一占空比控制开关控制元件按照第一频率执行导通截止动作，从而针对磁控管17、27执行预热过程，直至所述预热时间大于所述预设时长，表征所述磁控管17、27预热完成。
[0113] 通过在预热过程中针对输入功率以及时间进行控制，从而能够有效避免磁控管17、27在预热过程中由于输入功率过大出现过充、振荡，维持磁控管功率稳定，延长磁控管的寿命。
[0114] 具体地，请一并参阅图8与图10，图10为图8所示步骤2磁控管输入功率按照比例正向调节的具体步骤的流程示意图。
[0115] 如图10所示，步骤2所述的磁控管输入功率按照比例正向调节至少包括如下步骤：
[0116] 步骤21，使得第一直流电源按照第一谐振频率转换为第二交流电源，并且获取第一交流电源的电压Urms以及电流Irms，并根据所述第一交流电源的电压Urms以及电流Irms计算第一交流输入功率Pin。
[0117] 步骤22，判断所述第一交流输入功率Pin与预设的目标功率Prf的大小。
[0118] 步骤23，当所述第一交流输入功率大于且等于预设的目标功率Prf时，输入功率比例正向调节完成。
[0119] 步骤24，当所述第一交流输入功率小于预设的目标功率Prf时，按照固定步长减小控制信号的频率。
[0120] 步骤25，当微波变频电路10出现异常情况时，执行保护逻辑。
[0121] 通过执行输入功率按照比例正向调节，使得第一交流电压的第一交流输入功率Pin可以按照固定的步长逐步达到有预设的目标功率，避免输入功率出现过冲或者振荡。
[0122] 具体地，请一并参阅图8与图11，图11为图8所示步骤3磁控管行PID功率调节的具体步骤流程示意图。
[0123] 如图11所示，步骤3所述的磁控管行PID功率调节至少包括如下步骤：
[0124] 步骤31，使得第一直流电源按照第一谐振频率转换为第二交流电源。
[0125] 步骤32，获取第一交流电源的电压Urms以及电流Irms，且根据所述第一交流电源的电压Urms以及电流Irms计算第一交流输入功率Pin。
[0126] 步骤33，判断所述第一交流输入功率Pin与预设目标功率P_set之间的第一差值△P是否位于第一阈值范围Pref，其中，t时间段，第一差值△P(t)＝Pin-P_set，Pin为第一交流输入功率，P_set为预设的目标功率。
[0127] 步骤34，当第一差值△P位于第一阈值范围内Pref时，执行步骤4中的PID功率因数调节。
[0128] 步骤35，当第一差值△P超过第一阈值范围Pref时，调整控制信号的频率，其中，依据当前时间段前两个相邻时间段的第一差值△P(t)来调整控制信号频率。
[0129] 具体地，△P＝A*△P(t)-B*△P(t-1)+C*△P(t-2),△f＝D*△P，其中，A、B、C、D为常量，t为对应控制信号的其中一个信号周期的时间段，并且，在t-1时刻，△P(t-1)＝△P(t)；t-2时刻，△P(t-2)＝△P(t-1)。
[0130] 那么在t时间段，对应更新后的控制信号的频率Fsw(t)＝Fsw(t-1)+△f，其中，Fsw(t-1)为t-1时间段对应的控制信号的频率。
[0131] 步骤36，当微波变频电路10出现异常情况时，执行保护逻辑。
[0132] 具体地，请一并参阅图8与图12，图12为图8所示步骤4磁控管行PID功率因数调节的具体步骤流程示意图。
[0133] 如图12所示，步骤4所述的磁控管行PID功率因数调节至少包括如下步骤：
[0134] 步骤41、保持变频控制信号为第一占空比以及第一频率。
[0135] 步骤42，获取第一交流电源的电压的过零点与电流的过零点，以计算所述第一交流电源的电压与电流的检测相位差θa，并且依据检测相位差θa计算检测功率因数FW，其中，检测功率因数FW＝cos(θa)。
[0136] 步骤43，判断目标功率P_set是否改变。
[0137] 步骤44，当目标功率P_set改变时，执行PID功率调节；当目标功率P_set未改变，判断检测功率因数FW与最大功率因数之间的第二差值F1。
[0138] 步骤45，当所述第二差值F1位于第一预设功率因数范围PFrf，执行PID功率调节；当所述第二差值F1位于第一预设功率因数范围PFrf内，依据当前时间段前两个相邻时间段的相位差来调整更新控制信号的占空比。
[0139] 具体地，获取检测相位差θa与理想相位差θb的相位差△θ，其中，△θ＝A*θ(t)-B*△θ(t-1)+C*△θ(t-2)，△占空比＝D*△θ，其中，D为常量,并且，在t-1时刻，△θ(t-1)＝△θ(t)；t-2时刻，△θ(t-2)＝△θ(t-1)。那么，在t+1时间段，控制信号的占空比(t+1)＝控制信号的占空比(t)+△占空比。
[0140] 步骤46，当微波变频电路10、20出现异常情况时，执行保护逻辑5。
[0141] 通过PID功率调节以及PID功率因数动态调节校正，使得第一交流电压的输入功率快速接近目标功率，并且能够有有效避免过冲或者振荡。
[0142] 具体地，请一并参阅图8与图13，图13为图8所示磁控管出现异常情况时在步骤5中执行保护逻辑的具体步骤流程示意图。
[0143] 如图13所示，所述执行保护逻辑至少包括如下步骤：
[0144] 步骤51，检测获取所述第一交流电源的电压Urms与电流Irms，同时，采集变频控制单元121中IGBT和磁控管17、27的温度。
[0145] 步骤52，当所述IGBT和磁控管的温度超过阈值温度Tth，进入保护逻辑状态50。
[0146] 步骤53，当所述IGBT和磁控管的温度未超过阈值温度Tth，判定第一交流电源的电压Urms是否超过电压阈值范围。
[0147] 步骤54，当第一交流电源的电压Urms超过所述电压阈值范围时，保护逻辑状态50；当第一交流电源的电压Urms未超过所述电压阈值范围时，判断第一交流电源的电流Irms是否处于过电流阈值范围Ith。
[0148] 当第一交流电源的电流Irms超过过电流阈值范围Ith时，执行保护逻辑50；当第一交流电源的电流Irms未超过过电流阈值范围时，判断第一交流电源的电流Irms的抖动次数是否处于抖动阈值范围。
[0149] 步骤55，当第一交流电源的电流Irms的抖动次数超过抖动阈值范围，进入保护逻辑状态50；若为超过抖动阈值范围，则执行正常工作的步骤56。
[0150] 步骤50，进入保护逻辑状态，具体地，控制单元16、26停止输出控制信号，从而使得逆变电路停止逆变倍压转换，从而保护微波变频电路10、20。
[0151] 相应地，当异常情况消除后重新开始执行步骤1中的预热状态以及后续的步骤中。
[0152] 相较于现有技术，通过直接针对交流输入端Vin接收的第一交流电源进行电压大小以及相位的检测，从而能够更为精准获得第一交流电源进行电压大小与过零点，继而准确识别第一交流电源进行电压与电流的相位差，进而依据该相位差执行更为准确的功率因数调节至最大值。
[0153] 进一步，依据准确识别第一交流电源进行电压与电流，进而获得更为准确的第一交流电压的比例正向调节以及PID功率调节，从而构成多闭环自适应的磁控管17、27功率调节以及功率因数校正，有效提高了微波变频电路10、20的稳定性、安全性和可靠性。
[0154] 进一步，通过设置第一保护单元28准确检测第一直流电源中的电流，从而准确识别第一直流电源的回路中是否存在短路、过流等异常情况，从而能够在出现异常情况时执行保护逻辑，从而防止微波变频电路10、20损坏。
[0155] 进一步，通过针对磁控管17、27的电流以及温度进行检测，从而准确识别磁控管17、27工作时过流、过压而出现异常情况时及时执行保护逻辑。
[0156] 以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
