本實用新型涉及電力電子技術(shù)，具體是一種金屬熱處理設(shè)備及冷卻機組。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)熱處理設(shè)備的逆變器IGBT模塊功率容量不足，通過并聯(lián)IGBT模塊增大輸出功率，但IGBT模塊飽和壓降不一致性，并聯(lián)工作電流不均衡，產(chǎn)生環(huán)流沖擊，極易燒壞IGBT模塊。同時，固定移相式的橋臂脈寬調(diào)制PWM驅(qū)動IGBT模塊全橋逆變器，存在移相橋臂開關(guān)器件損耗小，固定橋臂開關(guān)器件損耗大，四個橋臂功耗不均衡，固定橋臂IGBT模塊結(jié)溫過熱存在安全隱患。

冷卻熱處理設(shè)備，常用冷卻塔工業(yè)用水或自來水進、出流動熱交換，耗水量是非常大的。而且，利用自然流動的水熱交換冷卻塔體積龐大，占地面積大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供數(shù)字信號處理DSP芯片產(chǎn)生超前、滯后交替移相脈寬調(diào)制PWM脈沖驅(qū)動信號，過零功率軟啟動，發(fā)射激光束引導紅外精準測溫、無線數(shù)據(jù)傳輸，水冷式冷水機組制冷強制冷卻的一種金屬熱處理設(shè)備及冷卻機組。

本實用新型的技術(shù)解決方案：包括三相交流電源、交流接觸器、數(shù)字信號處理控制板DSP芯片可編程相位控制產(chǎn)生超前、滯后交替移相的兩路脈寬調(diào)制PWM₁、PWM₂信號，上管、下管設(shè)互鎖死區(qū)時間t_DT，分別經(jīng)光纖耦合到兩塊雙路IGBT驅(qū)動板，構(gòu)成雙路IGBT模塊并聯(lián)連接的兩個半橋合成為H橋逆變器，由變壓器匹配串聯(lián)諧振負載電路，四個橋臂IGBT模塊斜對角導通、截止，零功率軟啟動，交替移相功耗均衡相等克服固定橋臂功耗大的缺陷，第一塊雙路IGBT驅(qū)動板輸出接口P₁、P₂、P₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動板輸出接口J₁、J₂、J₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁n柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動板輸出接口P₄、P₅、P₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動板輸出接口J₄、J₅、J₆連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃n柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動板輸出接口P₁、P₂、P₃連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動板輸出接口J₁、J₂、J₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂n柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動板輸出接口P₄、P₅、P₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄柵極，集電極，發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動板輸出接口J₄、J₅、J₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄n柵極、集電極、發(fā)射極；

IGBT模塊H橋逆變器橋臂A管組、C管組散熱板分別裝配兩個冷水盒，兩個冷水盒進水管分別連接水冷式冷水機組的出水管，水盒出水管分別連接水冷式冷水機組的進水管，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₃發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第一組濾波薄膜電容C₁，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃集電極互連導線串入磁環(huán)E₁為電感L₁接到直流母線第一層的一塊銅板，直流母線第一層的一塊銅板連接阻抗匹配變壓器T電感TL₁的一端，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁n集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₃n發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第二組濾波薄膜電容C₂，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁n發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃n集電極互連導線串入磁環(huán)E₁為電感L₂接到直流母線第一層的一塊銅板，電感L₂與電感L₁導線反向串入磁環(huán)E₁，阻抗匹配變壓器T電感TL₁另一端連接電容C₀一端，阻抗匹配變壓器T電感TL₂與感應(yīng)爐諧振電感L、諧振電容C串聯(lián)相接，并且穿入電流互感取樣磁環(huán)電感il，阻抗匹配變壓器T電感TL₂兩端作為逆變器輸出電壓測量接口，阻抗匹配變壓器T鐵氧體磁芯冷卻進水管、電感TL₁進水管、電感TL₂進水管連接水冷式冷水機組的出水管，阻抗匹配變壓器T鐵氧體磁芯冷卻出水管、電感TL₁出水管、電感TL₂出水管連接水冷式冷水機組的進水管，諧振電容C₀水箱進水管連接水冷式冷水機組的出水管，諧振電容C₀水箱出水管連接水冷式冷水機組的進水管，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組、D的管組散熱板分別裝配兩個冷水盒，兩個冷水盒進水管分別連接水冷式冷水機組的出水管，水盒出水管分別連接水冷式冷水機組的進水管，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第三組濾波薄膜電容C₃，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄集電極互連導線串入磁環(huán)E₂為電感L₃接到直流母線第一層另一塊銅板，直流母線第一層另一塊銅板連接電容C₀的另一端，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂n集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄n發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第四組濾波薄膜電容C₄，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂n發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄n集電極互連導線串入磁環(huán)E₂為電感L₄接到直流母線第一層另一塊銅板，電感L₄與電感L₃導線反向串入磁環(huán)E₂；

冷卻機組由壓縮機冷凝器、冷卻塔、蒸發(fā)器、水箱、干燥過濾器、濾渣器、電磁閥、膨脹閥、高壓控制器、低壓控制器、水泵、兩個溫度計、調(diào)溫閥、控制閥、溫度傳感器組成，其中，蒸發(fā)器置于水箱中，水箱置有浮球開關(guān)，浮球開關(guān)控制水位缺水報警，并啟動控制閥進水，蒸發(fā)器一端經(jīng)制冷媒體傳遞銅管連接壓縮機輸入口，壓縮機輸出口經(jīng)制冷媒體傳遞銅管、低壓控制器接冷凝器，冷凝器置于冷卻塔，冷凝器制冷媒體傳遞銅管經(jīng)高壓控制器、過干燥過濾器、電磁閥、膨脹閥連接蒸發(fā)器制冷媒體傳遞銅管另一端，制冷劑充入制冷媒體傳遞銅管，冷卻塔進水管經(jīng)控制閥、調(diào)溫閥、濾渣器、控制閥連接工業(yè)用水，工業(yè)用水可直接經(jīng)控制閥接到冷卻塔進水管，溫度傳感器檢測水泵出水溫度連接調(diào)溫閥，兩個溫度計分別顯示冷卻塔進水、出水溫度，冷卻塔出水管經(jīng)控制閥排水，水箱出水管經(jīng)水泵、控制閥分路接三相整流模塊水盒進水管、H橋IGBT模塊水盒進水管、阻抗匹配變壓器進水管、感應(yīng)爐諧振電感進水管、諧振電容水盒進水管，三相整流模塊水盒出水管、H橋IGBT模塊水盒出水管、阻抗匹配變壓器出水管、感應(yīng)爐諧振電感出水管、諧振電容水盒出水管經(jīng)控制閥返回到水箱。

紅外測溫無線數(shù)據(jù)發(fā)射器由聚光透鏡、激光二極管及驅(qū)動電路、光電轉(zhuǎn)換芯片、對數(shù)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、數(shù)據(jù)編碼器、發(fā)射芯片組成，光電轉(zhuǎn)換芯片配置透鏡光路聚焦，與透鏡光軸成斜角設(shè)置激光二極管發(fā)射光束窗口，驅(qū)動電路連接激光二極管，發(fā)射藍光或綠光束用來對準工件紅外測溫點，發(fā)射芯片內(nèi)含射頻振蕩器、數(shù)據(jù)調(diào)制FSKSW、鑒相器PFD、電荷泵CP、內(nèi)置環(huán)路濾波器、分頻器、壓控振蕩器VCO和輸出功率步進或連續(xù)可調(diào)的射頻功放，發(fā)射芯片射頻振蕩器ROI端外接石英諧振器XTAL₁一端，石英諧振器XTAL₁另一端接電容CX₁、CX₂一端，電容CX₁另一端接地，電容CX₁另一端接發(fā)射芯片F(xiàn)SKSW端，光電轉(zhuǎn)換輸出信號經(jīng)對數(shù)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、數(shù)據(jù)編碼器連接發(fā)射芯片F(xiàn)SKDTA端，與壓控振蕩器VCO經(jīng)分頻器輸出信號分別接入鑒相器PFD，鑒相器PFD輸出經(jīng)電荷泵CP、內(nèi)置環(huán)路濾波器控制壓控振蕩器VCO，壓控振蕩器VCO輸出連接射頻功放，射頻功放輸出端OUT經(jīng)電容CM₁、CM₂、CM₃、電感LM₁帶通濾波網(wǎng)絡(luò)匹配天線TA發(fā)射，通過改變發(fā)射芯片PSEL端電壓調(diào)節(jié)發(fā)射功率達到合適的發(fā)射、接收紅外測溫數(shù)據(jù)傳輸距離。

紅外測溫無線數(shù)據(jù)接收器由接收芯片、數(shù)字PID調(diào)節(jié)控制器組成，接收芯片內(nèi)含低噪聲高放、鎖相環(huán)PLL、本機振蕩器、混頻器、帶自動增益控制AGC中頻放大器、數(shù)據(jù)解調(diào)器DTAO，接收芯片ROI端外接石英諧振器XTAL₂一端，石英諧振器XTAL₂另一端接電容CX₃一端，電容CX₃另一端接地，接收芯片輸入端LNAI經(jīng)電容CM₄、CM₅、CM₆、電感LM₂低通濾波網(wǎng)絡(luò)匹配天線TB，接收射頻信號經(jīng)高放與本機振蕩器信號混頻，提取中頻接入帶自動增益控制AGC中放、數(shù)據(jù)解調(diào)器、數(shù)字PID調(diào)節(jié)控制器至數(shù)字信號處理DSP控制板測溫接口，實時運算控制加熱溫度。

本實用新型產(chǎn)生有益的積極效果：數(shù)字信號處理DSP芯片產(chǎn)生超前、滯后交替移相脈寬調(diào)制PWM零功率軟啟動，均衡四個橋臂IGBT模塊功耗，激光束引導紅外精準測量加熱工件，無線數(shù)據(jù)傳輸適應(yīng)熱處理強電磁場輻射、高熱、潮濕惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作，避免連接光纖電纜造成的故障，水冷式冷水機組冷卻溫度調(diào)節(jié)范圍大，自動溫控調(diào)節(jié)開機、關(guān)機，高效冷卻H橋逆變器IGBT模塊、三相整流器I、諧振電容、諧振電感爐產(chǎn)生的熱量，大大降低設(shè)備故障率，保障工件熱處理高效節(jié)能、安全、可靠運行，節(jié)水效果顯著，滿足金屬熱處理技術(shù)要求。

附圖說明

圖1本實用新型電路原理圖

圖2水冷式冷水機組原理圖

圖3紅外測溫無線數(shù)據(jù)發(fā)射器

圖4紅外測溫無線數(shù)據(jù)接收器

具體實施方式

參照圖1、2、3、4，本實用新型具體實施方式和實施例：包括三相交流電源、交流接觸器，數(shù)字信號處理控制板3的DSP芯片可編程相位控制產(chǎn)生超前、滯后交替移相的兩路脈寬調(diào)制PWM₁、PWM₂信號，上管、下管設(shè)互鎖死區(qū)時間t_DT，分別經(jīng)光纖耦合到兩塊雙路IGBT驅(qū)動板1、2，構(gòu)成雙路IGBT模塊并聯(lián)連接的兩個半橋合成為H橋逆變器，由變壓器匹配串聯(lián)諧振負載電路，四個橋臂IGBT模塊斜對角導通、截止，零功率軟啟動，交替移相功耗均衡相等克服固定橋臂功耗大的缺陷，第一塊雙路IGBT驅(qū)動板1輸出接口P₁、P₂、P₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動板1輸出接口J₁、J₂、J₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁n柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動板1輸出接口P₄、P₅、P₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動板1輸出接口J₄、J₅、J₆連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃n柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動板2輸出接口P₁、P₂、P₃連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動板2輸出接口J₁、J₂、J₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂n柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動板2輸出接口P₄、P₅、P₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄柵極，集電極，發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動板2輸出接口J₄、J₅、J₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄n柵極、集電極、發(fā)射極。

IGBT模塊H橋逆變器橋臂A管組、C管組散熱板分別裝配兩個冷水盒，兩個冷水盒進水管分別連接水冷式冷水機組的出水管，水盒出水管分別連接水冷式冷水機組的進水管，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₃發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第一組濾波薄膜電容C₁，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃集電極互連導線串入磁環(huán)E₁為電感L₁接到直流母線第一層的一塊銅板，直流母線第一層的一塊銅板連接阻抗匹配變壓器T電感TL₁的一端，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁n集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₃n發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第二組濾波薄膜電容C₂，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁n發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃n集電極互連導線串入磁環(huán)E₁為電感L₂接到直流母線第一層的一塊銅板，電感L₂與電感L₁導線反向串入磁環(huán)E₁，阻抗匹配變壓器T電感TL₁另一端連接電容C₀一端，阻抗匹配變壓器T電感TL₂與感應(yīng)爐諧振電感L、諧振電容C串聯(lián)相接，并且穿入電流互感取樣磁環(huán)電感il，阻抗匹配變壓器T電感TL₂兩端作為逆變器輸出電壓測量接口，阻抗匹配變壓器T鐵氧體磁芯冷卻進水管、電感TL₁進水管、電感TL₂進水管連接水冷式冷水機組的出水管，阻抗匹配變壓器T鐵氧體磁芯冷卻出水管、電感TL₁出水管、電感TL₂出水管連接水冷式冷水機組的進水管，諧振電容C₀水箱進水管連接水冷式冷水機組的出水管，諧振電容C₀水箱出水管連接水冷式冷水機組的進水管，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組、D的管組散熱板分別裝配兩個冷水盒，兩個冷水盒進水管分別連接水冷式冷水機組的出水管，水盒出水管分別連接水冷式冷水機組的進水管，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第三組濾波薄膜電容C₃，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄集電極互連導線串入磁環(huán)E₂為電感L₃接到直流母線第一層另一塊銅板，直流母線第一層另一塊銅板連接電容C₀的另一端，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂n集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄n發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第四組濾波薄膜電容C₄，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂n發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄n集電極互連導線串入磁環(huán)E₂為電感L₄接到直流母線第一層另一塊銅板，電感L₄與電感L₃導線反向串入磁環(huán)E₂。

并聯(lián)IGBT模塊增大輸出功率，但因IGBT模塊飽和壓降差異和結(jié)溫T_j影響穩(wěn)態(tài)電流不均衡，需對并聯(lián)IGBT模塊電流均衡分配。兩個IGBT模塊并聯(lián)逆變輸出端分別由導線反向穿入磁環(huán)E₁為電感L₁、電感L₂。當兩個IGBT模塊輸出電流相等時，電感L₁、電感L₂電流產(chǎn)磁通相互共扼抵消，均衡電感等效為零，不產(chǎn)生壓降，并聯(lián)的兩個IGBT模塊輸出電流不相等時，有一個Δi電流進入負載，這個Δi在均流電感產(chǎn)生壓降迫使該IGBT模塊輸出電流提高，另一個IGBT模塊輸出電流降低，兩個電流共扼均流，抑制并聯(lián)模塊產(chǎn)生環(huán)流沖擊，避免IGBT模塊電流升高結(jié)溫超限燒壞。磁環(huán)E₂電感L₃、電感L₄與磁環(huán)E₁電感L₁、電感L₂的結(jié)構(gòu)和工作原理相同。

冷卻機組的壓縮機i、冷凝器x、冷卻塔d、蒸發(fā)器y、水箱g、干燥過濾器c、濾渣器l、電磁閥b、膨脹閥a、高壓控制器f₁、低壓控制器f₂、水泵p、溫度計h₁、h₂、調(diào)溫閥k₁、控制閥k₂、溫度傳感器r組成，其中，蒸發(fā)器y置于水箱g中，水箱g置有浮球開關(guān)e，浮球開關(guān)e控制水位缺水報警，并啟動控制閥k₂進水，蒸發(fā)器y一端經(jīng)制冷媒體傳遞銅管連接壓縮機i輸入口，壓縮機i輸出口經(jīng)制冷媒體傳遞銅管、低壓控制器f₂接冷凝器x，冷凝器x置于冷卻塔d，冷凝器x制冷媒體傳遞銅管經(jīng)高壓控制器f₁、過干燥過濾器c、電磁閥b、膨脹閥a連接蒸發(fā)器y制冷媒體傳遞銅管另一端，制冷劑充入制冷媒體傳遞銅管，冷卻塔d進水管經(jīng)控制閥j、調(diào)溫閥k₁、濾渣器l、控制閥m連接工業(yè)用水，工業(yè)用水可直接經(jīng)控制閥z接到冷卻塔d進水管，溫度傳感器r檢測水泵p出水溫度連接調(diào)溫閥k₁，溫度計h₁、h₂分別顯示冷卻塔d進水、出水溫度，冷卻塔d出水管經(jīng)控制閥n排水，水箱g出水管經(jīng)水泵p、控制閥q分路接三相整流模塊水盒s進水管、H橋IGBT模塊水盒t進水管、阻抗匹配變壓器w進水管、感應(yīng)爐諧振電感u進水管、諧振電容水盒v進水管，三相整流模塊水盒s出水管、H橋IGBT模塊水盒t出水管、阻抗匹配變壓器w出水管、感應(yīng)爐諧振電感u出水管、諧振電容v水盒出水管經(jīng)控制閥o返回到水箱g。

水冷式冷水機組冷卻溫度調(diào)節(jié)范圍大，自動溫控調(diào)節(jié)開機、關(guān)機，高效冷卻H橋逆變器IGBT模塊、三相整流器、諧振電容、諧振電感爐的熱量，大大降低設(shè)備故障率，保障工件熱處理高效節(jié)能、安全、可靠運行，節(jié)水效果顯著，滿足金屬熱處理技術(shù)要求。