一種雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及感應(yīng)加熱領(lǐng)域，具體指一種雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家節(jié)能減排政策的大力推進(jìn)，高效節(jié)能已成為眾多企業(yè)生產(chǎn)部門不斷追求的目標(biāo)。針對注塑機(jī)、定形機(jī)生產(chǎn)行業(yè)，各廠家通過完善注塑機(jī)功能、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，使其發(fā)展達(dá)到一個相對穩(wěn)定的高峰時期。但是，目前市場上普遍采用的多為液壓型、線圈加熱類型設(shè)備，其效率很低，能源利用率往往不到一半，電費(fèi)往往占據(jù)相當(dāng)大的成本比例。對設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)，以及操作條件進(jìn)行基于最小能耗的全面優(yōu)化設(shè)計以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能目標(biāo)、，成為當(dāng)前急需解決的問題。注塑機(jī)、定形機(jī)節(jié)能主要包括四部分，電熱節(jié)能、干燥機(jī)節(jié)能、伺服節(jié)能、循環(huán)冷卻節(jié)能，其中電熱部分普遍采用的加熱方式為電熱圈加熱。它通過接觸傳導(dǎo)方式把熱量傳到料筒上，只有緊靠料筒表面內(nèi)側(cè)的熱量才能傳到料筒，外側(cè)熱量大部分散失到空氣中，導(dǎo)致周圍環(huán)境溫度上升，存在大量熱傳導(dǎo)損失。另外，電阻絲加熱的功率密度低，無法適用于一些需要溫度較高的加熱場合。
[0003]感應(yīng)加熱法則是通過電磁感應(yīng)的方法來加熱軸承。此方法是目前過盈配合工件拆卸的主流研究方向，與其它類型的加熱技術(shù)相比，感應(yīng)加熱法具有顯著的優(yōu)勢:
(1)感應(yīng)加熱方法為非接觸式加熱，因此不會給加熱對象(工件)引入雜質(zhì)；
(2)感應(yīng)加熱的加熱功率和區(qū)域可以得到準(zhǔn)確而快速的控制，因此局部加熱和溫度控制實(shí)現(xiàn)容易；
(3)感應(yīng)加熱過程中不會產(chǎn)生污染物且噪音小。
[0004]雖然感應(yīng)加熱方法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但我國感應(yīng)加熱技術(shù)研究的起步較晚，且直到20世紀(jì)80年代才開始快速發(fā)展。目前，國內(nèi)感應(yīng)加熱裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多采用單橋諧振或全橋諧振的感應(yīng)加熱電路。存在的主要問題是:加熱對象類型單一，損耗大、效率低下，且安全性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的第一個目的是提供一種高效能的雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路。
[0006]本發(fā)明的第二個目的是提供一種雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)，用于對上述雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)進(jìn)行控制，提高效能，降低損耗。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路，包括整流電路，逆變電路和感應(yīng)加熱電路；所述整流電路的交流正負(fù)極輸入端交流電，用于引入交流電，整流電路的直流正負(fù)極輸出端分別接逆變電路，用于輸出直流電；
所述逆變電路包括四個IGBT，分別記為S1, S2, S#P S 4;其中S ^集電極C n S3的集電極C3分別與整流電路的直流正極輸出端連接，S 3的發(fā)射極E 344的發(fā)射極E 4分別與整流電路的直流負(fù)極輸出端連接，發(fā)射極EgS 2的集電極C 2連接，S 3的發(fā)射極EgS 4的集電極C4連接；S 3的集電極C 3與發(fā)射極E 3之間并聯(lián)有電容C sl，34的集電極C 4與發(fā)射極E 4之間并聯(lián)有電容Cs2;
IGBT S1的的集電極C1和發(fā)射及E1之間并聯(lián)有二極管D1形成逆變單元Q i，IGBT 52的的集電極C2和發(fā)射及E2之間并聯(lián)有二極管D2形成逆變單元Q2，IGBT S3的的集電極C 3和發(fā)射及E3之間并聯(lián)有二極管D3形成逆變單元Q3，IGBT S4的的集電極C4和發(fā)射及E4之間并聯(lián)有二極管D4形成逆變單元Q 4；
還包括電感L1和電感L 2，其中，電感L1的一端連接在S:的發(fā)射極E^S 2的集電極C 2之間，電感L1的另一端與電感L 2的一端連接，電感L 2的另一端連接在S 3的發(fā)射極E 3與S 4的集電極C4之間；
所述感應(yīng)加熱電路是由諧振電容C。、感應(yīng)加熱線圈L。和加熱負(fù)載R。構(gòu)成的RLC串聯(lián)諧振電路，該RLC串聯(lián)諧振電路的一端與電感Lp電感1^的公共端相連，另一端與整流電路的直流負(fù)極輸出端相連。
[0008]作為優(yōu)化，還包括保護(hù)電路，該保護(hù)電路包括電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、故障顯示器、微處理器MCU和保護(hù)硬件電路；電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器分別用于檢測感應(yīng)加熱線圈的電壓、溫度和電流，電壓傳感器、溫度傳感器和電流傳感器的信號輸出端分別與微處理器MCU的信號輸入端連接，微處理器MCU的故障顯不信號與故障顯不器連接，微處理器MCU的故障控制信號與保護(hù)硬件電路的控制信號連接；所述整流電路的交流正負(fù)極輸入端通過保護(hù)硬件電路與市電連接。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)，包括控制電路、上述的雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路和上述中四個IGBT的驅(qū)動電路；所述控制電路具有四個輸出端，該四個輸出端分別與驅(qū)動電路的四個輸入端連接，驅(qū)動電路具有八個輸出端，分別為G1, E1, G2，E2, G3, E3,64和E 4，其中驅(qū)動電路輸出端IGBT
門極G i連接，驅(qū)動電路輸出端E JP IGBT S 4勺發(fā)射極E i連接；驅(qū)動電路輸出端G 2與IGBT &的門極G 2連接，驅(qū)動電路輸出端E 2和IGBTS 2的發(fā)射極E 2連接；驅(qū)動電路輸出端G 3與IGBT &的門極G 3連接，驅(qū)動電路輸出端E 3和IGBT S 3的發(fā)射極E 3連接；驅(qū)動電路輸出端64與IGBT S 4的門極G 4連接，驅(qū)動電路輸出端E 4和IGBT S 4的發(fā)射極E 4連接；所述控制電路通過驅(qū)動電路控制四個IGBT的導(dǎo)通和斷開。
[0010]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路中，感應(yīng)加熱電路的設(shè)置位置與現(xiàn)有技術(shù)不同，這樣就構(gòu)成了半橋諧振的感應(yīng)加熱方式，即對應(yīng)于每一個時刻，該電路都具有兩個諧振的加熱回路。該電路的工作優(yōu)點(diǎn)是，由于可實(shí)現(xiàn)全控器件的零電壓開通，以及零電壓零電流關(guān)斷，因此極大的減少了逆變器損耗，從而提高了加熱效率；在該電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，如果采用非對稱的PffM出發(fā)脈沖，還可以進(jìn)一步擴(kuò)大感應(yīng)加熱負(fù)載的可調(diào)范圍，并在較小負(fù)載條件下仍能保持較高的加熱效率。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3控制電路結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖5保護(hù)電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖6感應(yīng)加熱電路電流電壓工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]實(shí)施例1:參見圖1，一種雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路，包括整流電路、濾波電路、逆變電路和感應(yīng)加熱電路。
[0019]所述整流電路的交流正負(fù)極輸入端接交流電，用于引入交流電，整流后的電壓經(jīng)過LC濾波電路進(jìn)行濾波，經(jīng)過濾波后的直流電壓正負(fù)極輸出端分別接逆變電路，用于輸出直流電
所述逆變電路包括四個IGBT，分別記為S1, S2, S#P S 4;其中S ^集電極C n S3的集電極C3分別與整流電路的直流正極輸出端連接，S 3的發(fā)射極E 344的發(fā)射極E 4分別與整流電路的直流負(fù)極輸出端連接，發(fā)射極EgS 2的集電極C 2連接，S 3的發(fā)射極EgS 4的集電極C4連接；S 3的集電極C 3與發(fā)射極E 3之間并聯(lián)有電容C sl，34的集電極C 4與發(fā)射極E 4之間并聯(lián)有電容Cs2。
[0020]還包括電感L1和電感L 2，其中，電感L1的一端連接在S:的發(fā)射極E^S 2的集電極C2之間，電感L:的另一端與電感L 2的一端連接，電感L 2的另一端連接在S 3的發(fā)射極E 3與S4的集電極C4之間。
[0021]IGBT S1的的集電極C1和發(fā)射及E1之間并聯(lián)有二極管D1形成逆變單元Q P IGBTS2的的集電極C 2和發(fā)射及E 2之間并聯(lián)有二極管D 2形成逆變單元Q 2，IGBT S3的的集電極C 3和發(fā)射及E3之間并聯(lián)有二極管D3形成逆變單元Q3，IGBT S4的的集電極C 4和發(fā)射及E 4之間并聯(lián)有二極管D4形成逆變單元Q4;由于電路的負(fù)載存在電感，所以需要二極管續(xù)流。Csl、Cs2^a2是軟開關(guān)電路特有的器件，是為了實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)，減少器件關(guān)斷期間的損耗。C。與感應(yīng)線圈的電感形成串聯(lián)諧振。
[0022]所述感應(yīng)加熱電路是由諧振電容C。、感應(yīng)加熱線圈L。和加熱負(fù)載R。構(gòu)成的RLC串聯(lián)諧振電路。該RLC串聯(lián)諧振電路的一端與電感L1、L2的公共端相連，另一端與整流電路的直流負(fù)極輸出端相連，有別于傳統(tǒng)的負(fù)載側(cè)放置位置。為了防止雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路出現(xiàn)過壓、欠壓、浪涌、過流、超溫等故障，并能及時提醒，參見圖4，一種雙半橋諧振感應(yīng)加熱電源主電路還包括保護(hù)電路。
[0023]該保護(hù)電路包括電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、故障顯示器、微處理器MCU和保護(hù)硬件電路。
[0024]電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器分別用于檢測感應(yīng)加熱線圈的電壓、溫度和電流，電壓傳感器、溫度傳感器和電流傳感器的信號輸出端分別與微處理器MCU的信號輸入端連接，微處理器MCU的故障顯示信號與故障顯示