專利名稱：一種有色金屬電磁攪拌器的變頻方法及實(shí)現(xiàn)該變頻方法的變頻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種有色金屬電磁攪拌器的變頻方法及實(shí)現(xiàn)該變頻方法的變頻
裝置O
背景技術(shù)：
為了提高有色金屬產(chǎn)品質(zhì)量，在金屬冶煉或熔化過程中必須對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行充分的攪拌。攪拌的方法主要包括手動(dòng)攪拌和電磁攪拌，其中，手動(dòng)攪拌的攪拌質(zhì)量較差，攪拌效率較低，但優(yōu)點(diǎn)是成本低。電磁攪拌的工作原理是變頻電源向電磁感應(yīng)器的感應(yīng)線圈輸送超低頻交變電流，感應(yīng)器的鐵芯產(chǎn)生行波磁場(chǎng)。當(dāng)行波磁場(chǎng)穿透爐底的不銹鋼及爐襯作用于金屬熔液時(shí)，只要感應(yīng)器鐵芯的磁極數(shù)量、排列方式合理，在洛倫磁力的作用下，金屬熔液就會(huì)產(chǎn)生有規(guī)律的流動(dòng)，從而達(dá)到對(duì)金屬熔液進(jìn)行攪拌的目的，即可有效的解決金屬制品的偏析、縮孔、形成柱狀晶等質(zhì)量問題。傳統(tǒng)有色金屬電磁攪拌器的變頻方法，一般都事先測(cè)定好電磁攪拌器的自身參數(shù)、電源參數(shù)、控制參數(shù)等相關(guān)信息，并輸入到變頻裝置中，再將上述參數(shù)根據(jù)觸發(fā)角計(jì)算公式自動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)換成控制逆變器組動(dòng)作的多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，并保存到變頻裝置的存儲(chǔ)器中備用。工作時(shí)，實(shí)時(shí)調(diào)用存儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，來驅(qū)動(dòng)逆變器組中正向晶閘管和反向晶閘管導(dǎo)通工作，從而使變頻裝置輸出頻率與設(shè)定控制參數(shù)一致。 該變頻方法動(dòng)作快捷，控制方便，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不足之處在于，1、抗干擾性差；當(dāng)輸入電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，變頻輸出電流波形會(huì)隨之變化，導(dǎo)致實(shí)際輸出電流參數(shù)與設(shè)定的參數(shù)不一致，與設(shè)定頻率等控制參數(shù)不一致，誤差較大；2、適應(yīng)性差；當(dāng)電磁攪拌器自身參數(shù)因?yàn)樽匀画h(huán)境變化或維修導(dǎo)致參數(shù)變化時(shí)，變頻輸出波形也會(huì)隨之變化，與設(shè)定頻率等控制參數(shù)不一致； 3、控制精度較低，使變頻輸出波形一致性差，在工況復(fù)雜的電磁攪拌場(chǎng)合，這樣輸出波形會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱甚至畸變，嚴(yán)重的，會(huì)導(dǎo)致電磁攪拌器不能正常工作。傳統(tǒng)有色金屬電磁攪拌器的變頻裝置，一般包括向電磁攪拌器供電的逆變器組， 逆變器組由控制器控制工作，所述控制器包括控制單元，控制單元的輸入端電連接有操控面板，控制單元的數(shù)據(jù)端電連接有根據(jù)操控面板輸入數(shù)據(jù)計(jì)算所得多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，控制單元的脈沖輸出端與逆變器組對(duì)應(yīng)電連接。工作時(shí)，控制單元從存儲(chǔ)器中讀取脈沖觸發(fā)信息，然后依次發(fā)送給逆變器組，控制逆變器組的導(dǎo)通和關(guān)閉，使逆變器組輸出受控波形。傳統(tǒng)有色金屬電磁攪拌器的變頻裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，不足之處在于，控制精度較低，可靠性差，易導(dǎo)致有色金屬電磁攪拌器死機(jī)，嚴(yán)重影響電磁攪拌器的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述不足提供一種工作穩(wěn)定可靠、抗干擾性強(qiáng)的有色金屬電磁攪拌器的變頻方法及提供一種結(jié)構(gòu)合理，可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性好，且操作方便的實(shí)現(xiàn)該有色金屬電磁攪拌器變頻方法的變頻裝置。為解決上述技術(shù)問題，本有色金屬電磁攪拌器的變頻方法，包括步驟一，將電磁攪拌器自身參數(shù)及控制參數(shù)作為固定值保存到存儲(chǔ)器中，并根據(jù)導(dǎo)通角計(jì)算公式將上述參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)換成控制逆變器組動(dòng)作的多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，其特征是包括步驟二，將步驟一中的多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息復(fù)制到映像存儲(chǔ)器中作為動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息， 包括步驟三，實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器組輸入端的進(jìn)線電壓瞬時(shí)值，包括步驟四，實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出電流值，也即流經(jīng)電磁攪拌器的負(fù)載電流瞬時(shí)值，包括步驟五，將負(fù)載電流實(shí)際周期值與設(shè)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)兩者的差值大小，定量調(diào)整導(dǎo)通角計(jì)算公式中期望輸出電壓有效值與實(shí)際輸入電壓有效值的比值，也即電磁攪拌強(qiáng)度的大小，來逐步修正映像存儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，然后將該多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息依次輸出驅(qū)動(dòng)逆變器組工作， 最終使實(shí)際變頻頻率與設(shè)定頻率一致。本變頻方法是通過動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整脈沖觸發(fā)角度信息的工藝步驟來實(shí)現(xiàn)工作穩(wěn)定可靠、抗干擾性強(qiáng)的。動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整脈沖觸發(fā)角度信息的工藝步驟主要包括，先將靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息復(fù)制到映像存儲(chǔ)器中，作為動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息的初始數(shù)據(jù)，這樣，在存儲(chǔ)器和映像存儲(chǔ)器中，就存在有兩類或兩種脈沖觸發(fā)角度信息表。工作時(shí)，需要向逆變器組發(fā)送導(dǎo)通角觸發(fā)脈沖，此時(shí)只發(fā)送動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，而靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息固定不動(dòng)。當(dāng)電源數(shù)據(jù)、電磁攪拌器自身數(shù)據(jù)不變化或變化微乎其微時(shí)，直接將映像存儲(chǔ)器中的動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息依次發(fā)送給逆變器組。因?yàn)榇藭r(shí)，動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息與靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息相同，且此時(shí)的電源數(shù)據(jù)、電磁攪拌器自身參數(shù)數(shù)據(jù)及控制參數(shù)與理論值是相同的，因此，逆變器組輸出的變頻波形與設(shè)定波形一致。當(dāng)輸入電源發(fā)生波動(dòng)時(shí)，根據(jù)電源電壓的幅值變化大小，來實(shí)時(shí)調(diào)整期望輸出電壓與實(shí)際電壓的比值，也就是攪拌強(qiáng)度的大小。攪拌強(qiáng)度是導(dǎo)通角計(jì)算公式中的比例參數(shù)，通過調(diào)整該參數(shù)的大小，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整導(dǎo)通角數(shù)值的作用。將新計(jì)算出的導(dǎo)通角數(shù)值存入映像存儲(chǔ)器中，作為新的動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息。用新計(jì)算得出的動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息去控制逆變器組工作，這樣就可以起到修正、控制輸出波形、使實(shí)際波形接近設(shè)定波形或與設(shè)定波形一致的作用。當(dāng)電磁攪拌器自身參數(shù)因環(huán)境或維修發(fā)生變化時(shí)，會(huì)影響變頻輸出波形的周期，根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)得的變頻輸出波形周期值， 來實(shí)時(shí)調(diào)整導(dǎo)通角計(jì)算公式中的比例參數(shù)，同理，計(jì)算所得新的導(dǎo)通角信息存入映像存儲(chǔ)器中作為新的動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，依次輸出驅(qū)動(dòng)逆變器組工作。重復(fù)上述過程，即可逐步修正變頻輸出波形周期，使變頻頻率與設(shè)定頻率一致。綜上所述，無論輸入電源波動(dòng)還是攪拌器自身參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，本變頻方法可使變頻輸出穩(wěn)定可靠、抗干擾性大大增強(qiáng)，有助于提高電磁攪拌效率。作為改進(jìn)，在步驟三之后還包括如下步驟，對(duì)進(jìn)線電壓有效值和輸出電流周期值進(jìn)行定時(shí)判斷，當(dāng)進(jìn)線電壓有效值與理論值超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)或者輸出電流周期與周期設(shè)定值超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，輸出故障報(bào)警信號(hào)。在發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間電壓跌落或升高時(shí)，變頻裝置輸出波形或發(fā)生嚴(yán)重畸變，這樣電磁攪拌器就無法正常工作，甚至死機(jī)，通過對(duì)所測(cè)得的電源實(shí)際輸入電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，可以對(duì)其差值進(jìn)行邏輯判斷，當(dāng)兩者差值超過系統(tǒng)設(shè)定的范圍時(shí)，將輸出報(bào)警信號(hào)，這樣就可以起到保護(hù)電磁攪拌器和變頻裝置的作用。同理，輸出電流發(fā)生類似情況時(shí)，也輸出報(bào)警信號(hào)，以引起工作人員注意，提高了工作可靠性。作為進(jìn)一步改進(jìn)，還包括步驟六，所述多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息在對(duì)應(yīng)觸發(fā)逆變器組的正向晶閘管和反向晶閘管之前，要經(jīng)過互鎖電路的互鎖保護(hù)。對(duì)觸發(fā)逆變器組的正向晶閘管和反向晶閘管的多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息進(jìn)行互鎖保護(hù)，可以避免程序故障而出現(xiàn)正向晶閘管和反向晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的情況，大大提高了運(yùn)行穩(wěn)定性和自我保護(hù)能力。所述實(shí)現(xiàn)上述有色金屬電磁攪拌器變頻方法的變頻裝置，包括向電磁攪拌器供電的逆變器組，逆變器組由控制器控制工作，所述控制器包括控制單元，控制單元的輸入端電連接有操控面板，控制單元的數(shù)據(jù)端電連接有根據(jù)操控面板輸入數(shù)據(jù)計(jì)算所得多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，控制單元的脈沖輸出端與逆變器組對(duì)應(yīng)電連接，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是逆變器組的輸入端安裝有電壓檢測(cè)電路，電壓檢測(cè)電路的輸出端與控制單元的電壓信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)電連接，電磁攪拌器的電源輸入端安裝有電流檢測(cè)電路，電流檢測(cè)電路的輸出端與控制單元的電流信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)電連接，控制單元還電連接有存儲(chǔ)根據(jù)電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算所得多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息等數(shù)據(jù)的映像存儲(chǔ)器。本實(shí)現(xiàn)上述有色金屬電磁攪拌器的變頻方法的變頻裝置是通過動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)修正結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性好，且操作方便的。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)主要包括與控制單元對(duì)應(yīng)電連接的映像存儲(chǔ)器，映像存儲(chǔ)器不同于傳統(tǒng)變頻裝置中使用的存儲(chǔ)器，映像存儲(chǔ)器在運(yùn)行初期先將存儲(chǔ)器中的多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息復(fù)制過來作為多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，并實(shí)時(shí)更新所述多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息。實(shí)時(shí)修正結(jié)構(gòu)主要包括安裝在電源輸入端的電壓檢測(cè)電路和安裝在電磁攪拌器端的電流檢測(cè)電路，通過兩者的檢測(cè)值，控制單元實(shí)時(shí)對(duì)比、計(jì)算脈沖觸發(fā)角信息，并保存到映像存儲(chǔ)器中作為后續(xù)輸出的多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息。這樣，本變頻裝置便可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況，實(shí)時(shí)調(diào)整控制參數(shù)，使變頻輸出與控制設(shè)定相一致，適應(yīng)能力更強(qiáng)，工作更穩(wěn)定。作為改進(jìn)，電壓檢測(cè)電路的輸入端通過同步變壓器與逆變器組的輸入端對(duì)應(yīng)電連接。在電壓檢測(cè)電路前端設(shè)置同步變壓器，既可以起到檢測(cè)電壓的作用，還能起到隔離作用，工作更加可靠。做為進(jìn)一步改進(jìn)，控制器還包括設(shè)置在電壓檢測(cè)電路輸出端和控制單元電壓輸入端之間的故障判斷定時(shí)器，控制器的報(bào)警輸出端電連接有故障報(bào)警電路，控制單元根據(jù)故障判斷定時(shí)器的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)故障報(bào)警電路輸出報(bào)警信號(hào)。故障判斷定時(shí)器的主要作用是對(duì)電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行換算對(duì)比，當(dāng)進(jìn)線電壓有效值與理論值相差較大且超過一定時(shí)間時(shí)，將驅(qū)動(dòng)故障報(bào)警電路報(bào)警，并按正常停機(jī)程序停機(jī)，以引起操作人員的注意，提高了運(yùn)行可靠性。作為一種實(shí)現(xiàn)方式，所述逆變器組至少包括一組由正向?qū)ńM和反向?qū)ńM構(gòu)成的導(dǎo)通橋，正向?qū)ńM包括同向連接的正向晶閘管，反向?qū)ńM包括同向連接的反向晶閘管，正向晶閘管和反向晶閘管的連接方向相反設(shè)置，控制單元的脈沖輸出端分別與正向晶閘管和反向晶閘管的門極電連接。本逆變器組由至少一組導(dǎo)通橋構(gòu)成，每組導(dǎo)通橋包括連接在一起的正向?qū)ńM和反向?qū)ńM，正向?qū)ńM和反向?qū)ńM分別由正向晶閘管和反向晶閘管構(gòu)成。工作時(shí)，控制單元依次讀取映像存儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，并依次觸發(fā)正向?qū)ńM和反向?qū)ńM的晶閘管，使其輪流導(dǎo)通、關(guān)閉，以便輸出受控的交流波形。作為改進(jìn)，控制單元的脈沖輸出端電連接有驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路的六個(gè)脈沖輸出端分別與正向晶閘管和反向晶閘管的門極電連接，控制單元的正、反橋工作控制端分別與驅(qū)動(dòng)電路的正橋觸發(fā)脈沖輸出控制端和反橋觸發(fā)脈沖輸出控制端電連接。驅(qū)動(dòng)電路的主要作用是提高觸發(fā)脈沖的驅(qū)動(dòng)能力，使正向晶閘管和反向晶閘管在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)更加可靠、準(zhǔn)確。驅(qū)動(dòng)電路的正橋觸發(fā)脈沖輸出控制端和反橋觸發(fā)脈沖輸出控制端由控制單元的正橋工作控制端和反橋工作控制端控制，來對(duì)正向晶閘管和反向晶閘管進(jìn)行分別觸發(fā)控制，在一定程度上提高了晶間管觸發(fā)的可靠性。作為改進(jìn)，控制單元和驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)置有互鎖電路，所述互鎖電路包括正向緩沖器和反向緩沖器，控制單元的正橋工作控制端分別與正向緩沖器的輸入端和反向緩沖器的控制端電連接，控制單元的反橋工作控制端分別與反向緩沖器的輸入端和正向緩沖器的控制端電連接，正向緩沖器和反向緩沖器的輸出端分別電連接有正向鎖存器和反向鎖存器，控制單元的正、反橋工作控制端還與異或非門的輸入端對(duì)應(yīng)電連接，異或非門的輸出端分別與正向鎖存器和反向鎖存器的控制端電連接。互鎖電路的主要作用是對(duì)傳送到正向晶閘管和反向晶閘管門極的觸發(fā)脈沖進(jìn)行分時(shí)發(fā)送控制，也就是說，保證觸發(fā)正向晶閘管的觸發(fā)信號(hào)和觸發(fā)反向晶閘管的觸發(fā)信號(hào)為互補(bǔ)狀態(tài)，這樣才能保證，當(dāng)觸發(fā)正向晶閘管的觸發(fā)脈沖發(fā)出時(shí)，觸發(fā)反向晶閘管的觸發(fā)脈沖停止發(fā)送，當(dāng)觸發(fā)反向晶閘管的觸發(fā)脈沖發(fā)出時(shí)，觸發(fā)正向晶閘管的觸發(fā)脈沖停止發(fā)送，有效避免程序故障導(dǎo)致觸發(fā)混亂現(xiàn)象。作為進(jìn)一步改進(jìn)，控制單元的脈沖輸出端和互鎖電路的輸入端之間設(shè)置有對(duì)輸出脈沖進(jìn)行整形的脈沖輸出整形電路。脈沖輸出整形電路的主要作用是對(duì)控制單元的輸出信號(hào)進(jìn)行波形整形，并對(duì)控制信號(hào)和觸發(fā)脈沖信號(hào)進(jìn)行隔離和放大，有助于增強(qiáng)本變頻裝置的工作可靠性。綜上所述，本有色金屬電磁攪拌器的變頻方法，輸出波形一致性好、工作穩(wěn)定可靠，本實(shí)現(xiàn)該有色金屬電磁攪拌器變頻方法的變頻裝置，結(jié)構(gòu)合理，可靠性強(qiáng)，適合在各種電磁攪拌變頻場(chǎng)合使用，尤其適合在工況較差的有色金屬電磁攪拌器上使用，有助于提高工作效率和質(zhì)量。


結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為逆變器組的結(jié)構(gòu)示意3為互鎖電路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為正常輸出波形對(duì)比示意圖； 圖5為輸出周期變小時(shí)調(diào)整前后輸出波形對(duì)比示意圖； 圖6為輸出周期變大時(shí)調(diào)整前后輸出波形對(duì)比示意圖。圖中1為電磁攪拌器，2為逆變器組，3為控制器，31為控制單元，32為操控面板，33為存儲(chǔ)器，34為映像存儲(chǔ)器，35為故障判斷定時(shí)器，4為電壓檢測(cè)電路，5為電流檢測(cè)電路，6為互鎖電路，7為故障報(bào)警電路，8為同步變壓器，9為脈沖輸出整形電路，10為比較寄存器，11為隔離變壓器，Ul為緩沖器，U3為驅(qū)動(dòng)電路，A為正向緩沖器，B為反向緩沖器，C 為正向鎖存器，D為反向鎖存器，U14為異或非門，Q1、Q3、Q5為正向晶閘管，Q2、Q4、Q6為反
向晶閘管。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，該變頻裝置包括輸出端與電磁攪拌器1對(duì)應(yīng)電連接的逆變器組2，逆變器組2的輸入端通過隔離變壓器與交流電源對(duì)應(yīng)電連接。如圖2所示，逆變器組2包括一組導(dǎo)通橋，導(dǎo)通橋包括與交流電源電連接的正向?qū)ńM和反向?qū)ńM，其中，正向?qū)ńM包括正向晶閘管Q1、Q3、Q5，正向晶閘管Q1、Q3、Q5的陰極電連接在一起，反向?qū)ńM包括反向晶閘管Q2、Q4、Q6，反向晶閘管Q2、Q4、Q6的陽極電連接在一起。該變頻裝置還包括控制逆變器組2工作的控制器3，控制器3包括控制單元31，控制單元31的數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)電連接有存儲(chǔ)器33和映像存儲(chǔ)器34?？刂茊卧?1的脈沖輸出端與逆變器組2的晶閘管門極對(duì)應(yīng)電連接，并控制晶閘管依次導(dǎo)通或關(guān)閉。控制單元31的參數(shù)輸入端電連接有操控面板32，通過操控面板32可以將電源參數(shù)、電磁攪拌器1自身參數(shù)及控制參數(shù)輸入進(jìn)控制器3，并由控制單元31根據(jù)導(dǎo)通角計(jì)算公式換算成多個(gè)脈沖觸發(fā)角度信息。所述多個(gè)脈沖觸發(fā)角度信息保存到存儲(chǔ)器33內(nèi)，作為固定的靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息以備調(diào)用?？刂茊卧?1還將所述多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息保存到映像存儲(chǔ)器34中， 作為可以實(shí)時(shí)修改并輸出觸發(fā)逆變器組2的多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息。控制單元31的采集數(shù)據(jù)輸入端通過電壓檢測(cè)電路4與隔離變壓器的電源輸入端電連接，電壓檢測(cè)電路4 的輸入端還電連接有同步變壓器8，同步變壓器主要起變壓、保護(hù)作用。電壓檢測(cè)電路4的輸出端通過故障判斷定時(shí)器35與控制單元31電連接。故障判斷定時(shí)器35的主要作用是對(duì)電壓檢測(cè)電路4所測(cè)得的電壓信號(hào)進(jìn)行邏輯定時(shí)判斷。當(dāng)電源電壓相對(duì)于設(shè)定電源電壓在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，控制單元31將根據(jù)波動(dòng)程度實(shí)時(shí)調(diào)整期望輸出電壓值與電源輸入電壓的比值，也就是控制參數(shù)之一的攪拌強(qiáng)度的大小，這樣根據(jù)導(dǎo)通角計(jì)算公式重新計(jì)算脈沖觸發(fā)角度信息，并保存到映像存儲(chǔ)器34內(nèi)，作為新的多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息。通過反復(fù)檢測(cè)、對(duì)比、修改，直到實(shí)際輸出信號(hào)與期望輸出信號(hào)一致或相差較小。當(dāng)電源電壓高于或低于設(shè)定電壓超過警戒數(shù)值一定時(shí)間時(shí)，故障判斷定時(shí)器35將向控制單元31報(bào)警。 控制單元31的報(bào)警輸出端電連接有故障報(bào)警電路7，控制單元31接到報(bào)警信號(hào)后將驅(qū)動(dòng)故障報(bào)警電路7發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以引起工作人員注意。該變頻裝置還包括設(shè)置在逆變器組2輸出端的電流檢測(cè)電路5，電流檢測(cè)電路5的輸出端與故障判斷定時(shí)器35的電流輸入端對(duì)應(yīng)電連接。故障判斷定時(shí)器35將對(duì)電流檢測(cè)電路5檢測(cè)的電流信號(hào)進(jìn)行對(duì)比判斷，如果與期望輸出周期差別較大，會(huì)將差別信號(hào)傳送給控制單元31。控制單元31根據(jù)周期差值適當(dāng)修改期望輸出電壓值與電源輸入電壓的比值，也就是控制參數(shù)之一的攪拌強(qiáng)度的大小，這樣根據(jù)導(dǎo)通角計(jì)算公式重新計(jì)算脈沖觸發(fā)角度信息，并保存到映像存儲(chǔ)器；34內(nèi)，作為新的多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息。這樣，通過反復(fù)對(duì)比、修改，直到檢測(cè)到的實(shí)際輸出周期與設(shè)定周期一致，保證了本變頻裝置工作的穩(wěn)定性和適應(yīng)能力。
8
逆變器組2的晶閘管門極通過驅(qū)動(dòng)電路U3與控制器3的脈沖輸出端電連接，驅(qū)動(dòng)電路3的主要作用是提高輸出脈沖的帶負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。如圖3所示，在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電路U3采用三態(tài)八緩沖器SN741s244芯片，SN741s244芯片的2、4、6引腳與控制器3輸出的三個(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)一一對(duì)應(yīng)電連接，SN741s244芯片的14、16、18引腳為與其對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。SN741s244芯片的第1引腳是控制2、4、6引腳向14、16、18引腳傳遞輸出信號(hào)的使能片選引腳，也即正橋觸發(fā)脈沖輸出控制端，SN741s244芯片的第1引腳由控制單元31的正橋工作控制端控制。當(dāng)控制單元31的正橋工作控制端輸出低電平時(shí)，SN741s244芯片的第 2、4、6引腳向14、16、18引腳傳遞脈沖輸出信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)正向?qū)ńM依次導(dǎo)通工作。同樣道理，SN741s244芯片的13、15、17引腳與控制器3輸出的三個(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)一一對(duì)應(yīng)電連接，SN741s244芯片的3、5、6引腳為與其對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。SN741s244芯片的第19引腳是控制13、15、17引腳向3、5、6引腳傳遞輸出信號(hào)的使能片選引腳，也即反橋觸發(fā)脈沖輸出控制端，SN741s244芯片的第19引腳由控制單元31的正橋工作控制端控制。當(dāng)控制單元31 的反橋工作控制端輸出低電平時(shí)，SN741s244芯片的第13、15、17引腳向3、5、6引腳傳遞脈沖輸出信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)反向?qū)ńM依次導(dǎo)通工作?？刂茊卧?1的脈沖輸出端通過脈沖輸出整形電路9與驅(qū)動(dòng)電路U3的脈沖輸入端對(duì)應(yīng)電連接。脈沖輸出整形電路9的主要作用是將控制器3輸出的觸發(fā)脈沖信號(hào)、橋路封鎖信號(hào)進(jìn)行隔離、放大和整形，以便適應(yīng)后端電路的要求。在該實(shí)施例中，控制單元31和脈沖輸出整形電路9之間還設(shè)置有比較寄存器10?？刂破?觸發(fā)脈沖的輸出是通過比較寄存器10以比較中斷的方式產(chǎn)生，詳細(xì)說來，當(dāng)系統(tǒng)接到開機(jī)信號(hào)后，開始定時(shí)計(jì)算，將控制單元31給出的正、反向?qū)ńM工作控制信號(hào)送入互鎖電路6，打開當(dāng)前需要工作的導(dǎo)通橋，并封鎖相反導(dǎo)通橋的所有脈沖信號(hào)，同時(shí)將映像存儲(chǔ)器34中的動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息賦給比較寄存器10。當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)值與比較寄存器的值匹配后，產(chǎn)生一個(gè)中斷，在中斷服務(wù)子程序中，將脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)的I/O 口置位，同時(shí)將下一脈沖的動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息賦給其對(duì)應(yīng)的比較寄存器，這樣依次循環(huán)，完成對(duì)正、反向?qū)ńM各個(gè)晶閘管的觸發(fā)。為防止因控制器3程序跑飛引起的正向?qū)ńM和反向?qū)ńM同時(shí)導(dǎo)通，從而引起主回路短路，在脈沖輸出整形電路9之后設(shè)置了硬件邏輯互鎖電路6。如圖3所示，所述互鎖電路6包括正向緩沖器A和反向緩沖器B，控制單元31的正橋工作控制端通過緩沖器Ul 的緩沖后分別與正向緩沖器A的輸入端和反向緩沖器B的控制端電連接，控制單元31的反橋工作控制端通過緩沖器Ul的緩沖后分別與反向緩沖器B的輸入端和正向緩沖器A的控制端電連接。正向緩沖器A和反向緩沖器B的輸出端分別電連接有正向鎖存器C和反向鎖存器D，控制單元31的正、反橋工作控制端還與異或非門U14的輸入端對(duì)應(yīng)電連接，異或非門U14的輸出端分別與正向鎖存器C和反向鎖存器D的控制端電連接。緩沖器Ul的主要作用是對(duì)控制器3輸出的脈沖控制信號(hào)進(jìn)行緩沖，并通過緩沖器Ul的第19引腳對(duì)所輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行過零鎖存，以使逆變器組2的輸出波形過零更準(zhǔn)確。當(dāng)控制器3將緩沖器 Ul的19引腳置1，也就是輸入高電平時(shí)，緩沖器Ul處于封鎖狀態(tài)，沒有信號(hào)從緩沖器Ul輸入側(cè)傳遞到輸出側(cè)，這時(shí)系統(tǒng)處于過零封鎖狀態(tài)。緩沖器Ul的第11、12引腳與控制單元31 的正橋工作控制端和反橋工作控制端對(duì)應(yīng)電連接，并在緩沖器Ul的第19引腳的控制下向第9、8引腳對(duì)應(yīng)傳送正向?qū)ńM脈沖發(fā)送控制信號(hào)和反向?qū)ńM脈沖發(fā)送控制信號(hào)。正常工作時(shí)，緩沖器Ul發(fā)出的正向?qū)ńM脈沖發(fā)送控制信號(hào)和反向?qū)ńM脈沖發(fā)送控制信號(hào)應(yīng)該處于邏輯互補(bǔ)狀態(tài)。當(dāng)緩沖器Ul的第19引腳為低電平，且緩沖器Ul的第11、12引腳被控制單元31分別置1和0時(shí)，緩沖器Ul的第8、9引腳也分別對(duì)應(yīng)輸出0和1。這樣，正向緩沖器A的控制端被置0，反向緩沖器B的輸入端被置0，正向緩沖器A的輸入端被置1， 反向緩沖器B的控制端被置1。所以，正向緩沖器A輸出1，反向緩沖器B輸出0。異或非門U14的兩個(gè)輸入端被分別置1和0，異或非門U14輸出0，并傳遞給正向鎖存器C和反向鎖存器D的控制端。這樣，正向鎖存器C和反向鎖存器D就分別輸出1和0，進(jìn)而使驅(qū)動(dòng)電路U3的第1、19引腳分別被置1和0。這樣，驅(qū)動(dòng)正向?qū)ńM的觸發(fā)脈沖因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路U3 第1腳被置1而處于封鎖狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)反向?qū)ńM的觸發(fā)脈沖因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路U3第19腳被置 0，而從驅(qū)動(dòng)電路U3輸入端傳遞到輸出端，并依次驅(qū)動(dòng)反向?qū)ńM的各晶閘管導(dǎo)通工作。當(dāng)緩沖器Ul的第19引腳為低電平，且緩沖器Ul的第11,12引腳被控制單元31分別置0和 1時(shí)，驅(qū)動(dòng)反向?qū)ńM的觸發(fā)脈沖因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路U3第1腳被置1而處于封鎖狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)正向?qū)ńM的觸發(fā)脈沖因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路U3第19腳被置0，而從驅(qū)動(dòng)電路U3輸入端傳遞到輸出端，并依次驅(qū)動(dòng)正向?qū)ńM的各晶閘管導(dǎo)通工作。上述過程循環(huán)往復(fù)，逆變器組2即可輸出受控制單元31控制的變頻波形。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，即使緩沖器Ul的第19引腳為低電平，且緩沖器Ul的第11、12引腳被控制單元31都置0或1時(shí)，異或非門U14輸出1，正向鎖存器 C和反向鎖存器D處于鎖存狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電路U3也處于封鎖狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電路U3停止向逆變器組2發(fā)送觸發(fā)脈沖信號(hào)，逆變器組2停止工作。這樣就確保了當(dāng)該變頻裝置程序出現(xiàn)死機(jī)或跑飛等故障時(shí)，不至于引起主回路中正、反導(dǎo)通橋的同時(shí)開通，避免了相間短路，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 下面結(jié)合附圖，對(duì)該變頻裝置的變頻過程進(jìn)行詳細(xì)敘述。首先用戶通過操控面板32輸入變頻參數(shù)，如輸出低頻電流頻率、攪拌強(qiáng)度以及正反攪時(shí)間等，為方便敘述，假如設(shè)定頻率為f=l. 785HZ，攪拌強(qiáng)度為
T0 = 80%，進(jìn)線電壓為三相交流415V ；而對(duì)于攪拌器參數(shù)，例如攪拌線圈的電阻值和電
感量，需要外部測(cè)量后通過操控面板32輸入以供程序調(diào)用。在本實(shí)例中本周期T=560ms，將
f = IJESHZ和九=0.8分別代入公式(1)和公式(2)，因而完成一個(gè)周期需要的脈沖
個(gè)數(shù)為個(gè)，將k =0代入公式(2)可得第一個(gè)觸發(fā)脈沖的角度為Ari =89.143°，將k=l
代入式(2)可得第二個(gè)觸發(fā)脈沖角度為O2 = 89.712_:'，以此類推即可得出一組脈沖觸發(fā)
角度值和一個(gè)輸出低頻交流電的期望周期值。這樣計(jì)算出的觸發(fā)角度和周期值是在外圍設(shè)備正常工作，且輸出為理想正弦的情況下的值，將這些觸發(fā)脈沖角度和周期值分別保存到存儲(chǔ)器33中作為靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息和映像存儲(chǔ)器34中作為動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息。 為方便敘述，所述動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息稱為參數(shù)映像表。式(2)中
權(quán)利要求
1.一種有色金屬電磁攪拌器的變頻方法，包括步驟一，將電磁攪拌器自身參數(shù)及控制參數(shù)作為固定值保存到存儲(chǔ)器中，并根據(jù)導(dǎo)通角計(jì)算公式將上述參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)換成控制逆變器組動(dòng)作的多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，其特征是包括步驟二，將步驟一中的多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息復(fù)制到映像存儲(chǔ)器中作為動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，包括步驟三，實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器組輸入端的進(jìn)線電壓瞬時(shí)值，包括步驟四，實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出電流值，也即流經(jīng)電磁攪拌器的負(fù)載電流瞬時(shí)值，包括步驟五，將負(fù)載電流實(shí)際周期值與設(shè)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)兩者的差值大小，定量調(diào)整導(dǎo)通角計(jì)算公式中期望輸出電壓有效值與實(shí)際輸入電壓有效值的比值，也即電磁攪拌強(qiáng)度的大小，來逐步修正映像存儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，然后將該多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息依次輸出驅(qū)動(dòng)逆變器組工作，最終使實(shí)際變頻頻率與設(shè)定頻率一致。
2.如權(quán)利要求1所述的有色金屬電磁攪拌器的變頻方法，其特征是在步驟三之后還包括如下步驟，對(duì)進(jìn)線電壓有效值和輸出電流周期值進(jìn)行定時(shí)判斷，當(dāng)進(jìn)線電壓有效值與理論值超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)或者輸出電流周期與周期設(shè)定值超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，輸出故障報(bào)警信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的有色金屬電磁攪拌器的變頻方法，其特征是還包括步驟六，所述多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息在對(duì)應(yīng)觸發(fā)逆變器組的正向晶閘管和反向晶閘管之前，要經(jīng)過互鎖電路的互鎖保護(hù)。
4.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的有色金屬電磁攪拌器的變頻方法的變頻裝置，包括向電磁攪拌器(1)供電的逆變器組(2 )，逆變器組(2 )由控制器(3 )控制工作，所述控制器(3 ) 包括控制單元(31)，控制單元(31)的輸入端電連接有操控面板(32)，控制單元(31)的數(shù)據(jù)端電連接有根據(jù)操控面板(32)輸入數(shù)據(jù)計(jì)算所得多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器(33)，控制單元(31)的脈沖輸出端與逆變器組(2)對(duì)應(yīng)電連接，其特征是逆變器組 (2)的輸入端安裝有電壓檢測(cè)電路(4)，電壓檢測(cè)電路(4)的輸出端與控制單元(31)的電壓信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)電連接，電磁攪拌器(1)的電源輸入端安裝有電流檢測(cè)電路(5)，電流檢測(cè)電路(5)的輸出端與控制單元(31)的電流信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)電連接，控制單元(31)還電連接有存儲(chǔ)根據(jù)電壓檢測(cè)電路(4)和電流檢測(cè)電路(5)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算所得多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息等數(shù)據(jù)的映像存儲(chǔ)器(34 )。
5.如權(quán)利要求4所述的變頻裝置，其特征是電壓檢測(cè)電路(4)的輸入端通過同步變壓器(8)與逆變器組(2)的輸入端對(duì)應(yīng)電連接。
6.如權(quán)利要求5所述的變頻裝置，其特征是控制器(3)還包括設(shè)置在電壓檢測(cè)電路 (4)輸出端和控制單元(31)電壓輸入端之間的故障判斷定時(shí)器(35)，控制器(3)的報(bào)警輸出端電連接有故障報(bào)警電路(7)，控制單元(31)根據(jù)故障判斷定時(shí)器(35)的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)故障報(bào)警電路(7 )輸出報(bào)警信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的變頻裝置，其特征是所述逆變器組(2)至少包括一組由正向?qū)ńM和反向?qū)ńM構(gòu)成的導(dǎo)通橋，正向?qū)ńM包括同向連接的正向晶閘管(Ql、Q3、Q5)， 反向?qū)ńM包括同向連接的反向晶閘管(Q2、Q4、Q6)，正向晶閘管(Ql、Q3、Q5)和反向晶閘管(Q2、Q4、Q6)的連接方向相反設(shè)置，控制單元(31)的脈沖輸出端分別與正向晶閘管(Q1、 Q3、Q5 )和反向晶閘管(Q2、Q4、Q6 )的門極電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的變頻裝置，其特征是控制單元(31)的脈沖輸出端電連接有驅(qū)動(dòng)電路(U3)，驅(qū)動(dòng)電路(U3)的六個(gè)脈沖輸出端分別與正向晶閘管(Q1、Q3、Q5)和反向晶閘管(Q2、Q4、Q6)的門極電連接，控制單元(31)的正、反橋工作控制端分別與驅(qū)動(dòng)電路(U3)的正橋觸發(fā)脈沖輸出控制端和反橋觸發(fā)脈沖輸出控制端電連接。
9.如權(quán)利要求8所述的變頻裝置，其特征是控制單元(31)和驅(qū)動(dòng)電路(U3)之間設(shè)置有互鎖電路(6)，所述互鎖電路(6)包括正向緩沖器(A)和反向緩沖器(B)，控制單元(31) 的正橋工作控制端分別與正向緩沖器(A)的輸入端和反向緩沖器(B)的控制端電連接，控制單元(31)的反橋工作控制端分別與反向緩沖器(B)的輸入端和正向緩沖器(A)的控制端電連接，正向緩沖器(A)和反向緩沖器(B)的輸出端分別電連接有正向鎖存器(C)和反向鎖存器(D)，控制單元(31)的正、反橋工作控制端還與異或非門(U14)的輸入端對(duì)應(yīng)電連接， 異或非門(U14)的輸出端分別與正向鎖存器(C)和反向鎖存器(D)的控制端電連接。
10.如權(quán)利要求9所述的變頻裝置，其特征是控制單元(31)的脈沖輸出端和互鎖電路 (6)的輸入端之間設(shè)置有對(duì)輸出脈沖進(jìn)行整形的脈沖輸出整形電路(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有色金屬電磁攪拌器的變頻方法及實(shí)現(xiàn)該變頻方法的變頻裝置，將攪拌器自身參數(shù)及控制參數(shù)保存到存儲(chǔ)器中，并將上述參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)換成控制逆變器組動(dòng)作的多個(gè)靜態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，并復(fù)制到映像存儲(chǔ)器中作為動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，檢測(cè)逆變器組輸入端的電壓值，檢測(cè)輸出電流值，將負(fù)載電流實(shí)際周期值與設(shè)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)兩者的差值大小，定量調(diào)整導(dǎo)通角計(jì)算公式中期望輸出電壓有效值與實(shí)際輸入電壓有效值的比值，來逐步修正多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息，然后將該多個(gè)動(dòng)態(tài)脈沖觸發(fā)角度信息依次輸出驅(qū)動(dòng)逆變器組工作，最終使實(shí)際變頻頻率與設(shè)定頻率一致。本有色金屬電磁攪拌器的變頻方法，輸出波形一致性好、工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)F27D27/00GK102255518SQ201110139178
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者馮濤, 劉梅, 孫永寶, 李光葉, 蘇玉民 申請(qǐng)人:山東華特磁電科技股份有限公司