本發(fā)明涉及中頻感應(yīng)加熱，特別是涉及一種中頻感應(yīng)加熱電源裝置及其數(shù)字控制方法。

背景技術(shù)：

1、在中頻感應(yīng)加熱過程中，由于材料的不均勻性和加熱參數(shù)(如溫度、升溫速度)的不合適，可能導(dǎo)致局部過熱，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力集中，最終引發(fā)熱裂紋。這種裂紋會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。

2、目前大規(guī)模投產(chǎn)的中頻感應(yīng)加熱電源的控制電路部分，基本上均采用半導(dǎo)體器件。但是這種控制電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用到的元件較多，并且模擬器件存在溫漂性，整個(gè)加熱系統(tǒng)都很容易受到這種特性的影響，導(dǎo)致感應(yīng)加熱電源效率低下。并且系統(tǒng)一旦投入工作，發(fā)生的問題無法及時(shí)進(jìn)行參數(shù)修改。因此，當(dāng)前并無一種能夠滿足靈活調(diào)整要求的加熱電源以及加熱控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種中頻感應(yīng)加熱電源裝置及其數(shù)字控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)加熱的靈活控制。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種中頻感應(yīng)加熱電源裝置，包括：三相全控整流橋、平波電抗器、可控硅逆變橋、充放電電路和并聯(lián)諧振電路；

4、所述三相全控整流橋、所述平波電抗器和所述可控硅逆變橋依次連接，且所述可控硅逆變橋還分別與所述充放電電路和所述并聯(lián)諧振電路連接；

5、其中，所述三相全控整流橋用于將三相交流工頻電轉(zhuǎn)換為直流電；所述可控硅逆變橋用于在對(duì)直流電進(jìn)行濾波后，進(jìn)行開關(guān)的通斷控制；所述并聯(lián)諧振電路用于根據(jù)開關(guān)的通斷控制結(jié)果進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱；所述充放電電路用于根據(jù)開關(guān)的通斷控制結(jié)果對(duì)直流電進(jìn)行充放。

6、可選地，所述三相全控整流橋由三對(duì)晶閘管并聯(lián)連接組成，且每對(duì)晶閘管之間串聯(lián)連接。

7、可選地，所述可控硅逆變橋，具體包括：第一可控硅模塊、第二可控硅模塊、第三可控硅模塊和第四可控硅模塊；所述第一可控硅模塊和所述第二可控硅模塊形成第一串聯(lián)支路，所述第三可控硅模塊和所述第四可控硅模塊形成第二串聯(lián)支路；所述第一串聯(lián)支路和所述第二串聯(lián)支路之間并聯(lián)連接；每條串聯(lián)支路中的可控硅模塊之間通過兩個(gè)線圈串聯(lián)連接；

8、其中，每組可控硅模塊均包括一個(gè)電阻、一個(gè)電容和一個(gè)可控硅；所述電阻和所述電容串聯(lián)連接，且所述電阻和所述電容均與所述可控硅并聯(lián)連接。

9、可選地，所述充放電電路，具體包括：開關(guān)k1、可控硅t5、線圈、電容c1、第一電阻r、開關(guān)k2、交流電源ac和二極管d1；

10、所述開關(guān)k1的一端與所述第一串聯(lián)支路連接，另一端與可控硅t5的正極端連接；所述可控硅t5的負(fù)極端與線圈的一端串聯(lián)連接；所述線圈的另一端和電容c1的一端均與第一電阻r的一端連接；所述第一電阻r的另一端與開關(guān)k2、交流電源ac和二極管d1的正極端串聯(lián)連接；所述二極管d1的負(fù)極端還與第一附加開關(guān)的一端連接；所述第一附加開關(guān)的另一端還分別與電容c1的另一端和第二附加開關(guān)的一端連接；所述第二附加開關(guān)的另一端還與所述第二串聯(lián)支路連接。

11、可選地，所述并聯(lián)諧振電路，具體包括：補(bǔ)償電容c、感應(yīng)加熱線圈l和第二電阻r；

12、所述感應(yīng)加熱線圈l和所述第二電阻r串聯(lián)連接，且所述感應(yīng)加熱線圈l和所述第二電阻r均與所述補(bǔ)償電容c并聯(lián)連接；并聯(lián)連接電路的輸入端與所述第一串聯(lián)支路連接，輸出端與所述第二串聯(lián)支路連接。

13、本發(fā)明還提供了一種中頻感應(yīng)加熱電源裝置的數(shù)字控制方法，應(yīng)用于如上所述的中頻感應(yīng)加熱電源裝置，包括：

14、在啟動(dòng)過程中，打開鎖相環(huán)后，負(fù)載電壓達(dá)到100v左右，啟動(dòng)電流達(dá)到設(shè)定值，無過壓過流故障，則認(rèn)為啟動(dòng)成功，投入大功率進(jìn)行加熱；此時(shí)進(jìn)入調(diào)功階段，設(shè)置系統(tǒng)大負(fù)荷工作時(shí)的設(shè)定電壓和設(shè)定功率，經(jīng)過峰值檢測(cè)后，進(jìn)行積分運(yùn)算，設(shè)定值逐步增加，如果電壓或電流達(dá)到設(shè)定的極限電壓和極限電流值，極限電壓調(diào)節(jié)器和極限電流調(diào)節(jié)器將干預(yù)，當(dāng)實(shí)際電壓低于設(shè)定值，將以動(dòng)態(tài)方式降低限電流保護(hù)設(shè)定，限電流保護(hù)值設(shè)定和實(shí)際電流比較后，經(jīng)過pi調(diào)節(jié)器后獲得限流控制器輸出，限電壓保護(hù)值設(shè)定和實(shí)際電壓比較后，經(jīng)過pi調(diào)節(jié)器后獲得限壓控制器輸出，兩者取最小值，再和設(shè)定值相加作為電壓控制器的給定，再和實(shí)際電壓比較后，經(jīng)過電壓控制器獲得輸出調(diào)功控制角；當(dāng)采用功率控制，實(shí)際功率為實(shí)際電壓和實(shí)際電流的乘積，設(shè)定值為給定功率，經(jīng)過功率控制器獲得輸出調(diào)功控制角，并根據(jù)調(diào)功控制角進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱的控制。

15、可選地，所述中頻感應(yīng)加熱電源裝置的啟動(dòng)和停止過程為：

16、在外部啟動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，開關(guān)k2吸合，電容c1充電，系統(tǒng)檢測(cè)正常，開關(guān)k1吸合，延時(shí)設(shè)定時(shí)間發(fā)出逆變啟動(dòng)信號(hào)，發(fā)出脈沖使可控硅t1和可控硅t3導(dǎo)通，整流頻率信號(hào)開始升高，當(dāng)整流器輸出設(shè)定的正電壓，發(fā)出充放電使能信號(hào)，打開充放電電路放電可控硅t5的脈沖，在負(fù)載內(nèi)形成振蕩信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)中頻負(fù)載電壓達(dá)到判振閾值電壓，此時(shí)投入鎖相環(huán)，在鎖相環(huán)作用下，可控硅t1、可控硅t3和可控硅t2、可控硅t4輪流導(dǎo)通，系統(tǒng)工作在電流超前電壓18°頻率處，經(jīng)過設(shè)定時(shí)間，當(dāng)判斷鎖相環(huán)鎖相成功，電壓為100v左右，則發(fā)出加熱成功信號(hào)，啟動(dòng)成功，當(dāng)停止時(shí)，系統(tǒng)收到外部啟動(dòng)信號(hào)變化，同時(shí)逆變啟動(dòng)信號(hào)變化，不發(fā)出加熱成功信號(hào)，整流調(diào)功頻率回到有源逆變狀態(tài)，發(fā)出鎖相環(huán)投入失能信號(hào)，逆變脈沖關(guān)閉，充放電電路接觸器開關(guān)k1和開關(guān)k2斷開。

17、可選地，所述整流調(diào)功頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換后為移相后的六路雙窄脈沖。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

19、本發(fā)明公開了一種中頻感應(yīng)加熱電源裝置及其數(shù)字控制方法，所述裝置包括三相全控整流橋、平波電抗器、可控硅逆變橋、充放電電路和并聯(lián)諧振電路；所述三相全控整流橋、所述平波電抗器和所述可控硅逆變橋依次連接，且所述可控硅逆變橋還分別與所述充放電電路和所述并聯(lián)諧振電路連接；所述三相全控整流橋用于將三相交流工頻電轉(zhuǎn)換為直流電；所述可控硅逆變橋用于在對(duì)直流電進(jìn)行濾波后，進(jìn)行開關(guān)的通斷控制以產(chǎn)生中頻逆變電流輸送給并聯(lián)諧振電路，在負(fù)載上產(chǎn)生單相交流電壓，所述充放電電路在啟動(dòng)時(shí)給電路提供振蕩，在整流輸入電流的補(bǔ)充下形成振蕩，當(dāng)判斷起振后，然后加入鎖相環(huán)進(jìn)行諧振頻率跟蹤，啟動(dòng)完成后，充放電電路根據(jù)開關(guān)的通斷控制結(jié)果進(jìn)行充放電。本發(fā)明通過調(diào)功算法計(jì)算出整流調(diào)功頻率，進(jìn)而調(diào)整控制角，實(shí)現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱的靈活控制。

技術(shù)特征：

1.一種中頻感應(yīng)加熱電源裝置，其特征在于，包括：三相全控整流橋、平波電抗器、可控硅逆變橋、充放電電路和并聯(lián)諧振電路；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻感應(yīng)加熱電源裝置，其特征在于，所述三相全控整流橋由三對(duì)晶閘管并聯(lián)連接組成，且每對(duì)晶閘管之間串聯(lián)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻感應(yīng)加熱電源裝置，其特征在于，所述可控硅逆變橋，具體包括：第一可控硅模塊、第二可控硅模塊、第三可控硅模塊和第四可控硅模塊；所述第一可控硅模塊和所述第二可控硅模塊形成第一串聯(lián)支路，所述第三可控硅模塊和所述第四可控硅模塊形成第二串聯(lián)支路；所述第一串聯(lián)支路和所述第二串聯(lián)支路之間并聯(lián)連接；每條串聯(lián)支路中的可控硅模塊之間通過兩個(gè)線圈串聯(lián)連接；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中頻感應(yīng)加熱電源裝置，其特征在于，所述充放電電路，具體包括：開關(guān)k1、可控硅t5、線圈、電容c1、第一電阻r、開關(guān)k2、交流電源ac和二極管d1；

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中頻感應(yīng)加熱電源裝置，其特征在于，所述并聯(lián)諧振電路，具體包括：補(bǔ)償電容c、感應(yīng)加熱線圈l和第二電阻r；

6.一種中頻感應(yīng)加熱電源裝置的數(shù)字控制方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的中頻感應(yīng)加熱電源裝置，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中頻感應(yīng)加熱電源裝置的數(shù)字控制方法，其特征在于，所述中頻感應(yīng)加熱電源裝置的啟動(dòng)和停止過程為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中頻感應(yīng)加熱電源裝置的數(shù)字控制方法，其特征在于，所述整流調(diào)功頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換后為移相后的六路雙窄脈沖。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種中頻感應(yīng)加熱電源裝置及其數(shù)字控制方法，涉及中頻感應(yīng)加熱技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括：三相全控整流橋、平波電抗器、可控硅逆變橋、充放電電路和并聯(lián)諧振電路；所述三相全控整流橋、所述平波電抗器和所述可控硅逆變橋依次連接，且所述可控硅逆變橋還分別與所述充放電電路和所述并聯(lián)諧振電路連接；所述三相全控整流橋用于將三相交流工頻電轉(zhuǎn)換為直流電；所述可控硅逆變橋用于在對(duì)直流電進(jìn)行濾波后，進(jìn)行開關(guān)的通斷控制以產(chǎn)生中頻逆變電流輸送給并聯(lián)諧振電路，在負(fù)載上產(chǎn)生單相交流電壓，所述充放電電路在啟動(dòng)時(shí)給電路提供振蕩，在整流輸入電流的補(bǔ)充下形成振蕩，當(dāng)判斷起振后，然后加入鎖相環(huán)進(jìn)行諧振頻率跟蹤，啟動(dòng)完成后，充放電電路根據(jù)開關(guān)的通斷控制結(jié)果進(jìn)行充放電。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)加熱的靈活控制。

技術(shù)研發(fā)人員：肖奇軍,萬(wàn)蓉蓉,肖超予,梁海,李澤鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：肇慶學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10