一種igbt超音頻感應(yīng)加熱電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于感應(yīng)加熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的加熱行業(yè)，普遍采用是的燃料爐、電阻絲和石英加熱方式，而這些傳統(tǒng)的加熱方式，最根本的缺陷就是熱效率低。電阻絲和石英主要是靠通電后，自身發(fā)熱然后再把熱量傳遞到被加熱物體上，從而起到加熱物品的效果，這種加熱效果的熱量利用率最高只有50%左右，另外的50%左右的熱量都散發(fā)到空氣中，所有傳統(tǒng)的電阻絲加熱方式的電能損失高達50%以上。而感應(yīng)加熱，是通過電流產(chǎn)生磁場，使得金屬自身發(fā)熱，輔以隔熱和保溫材料，防止熱量的散發(fā)，熱利用率高達95%以上，理論上間節(jié)電效果可達到50%以上。通過選擇高品質(zhì)的感應(yīng)加熱電源，在感應(yīng)加熱線圈的設(shè)計和制作上更趨科學(xué)，規(guī)范操作方式和運行環(huán)境，感應(yīng)加熱的電轉(zhuǎn)換效率亦能達到較高的水平。
[0003]近些年，感應(yīng)加熱技術(shù)由于具有高效、經(jīng)濟和環(huán)保等優(yōu)勢，已經(jīng)在熔煉、透熱、鍛造、釬焊和表面淬火處理等方面得到越來越多的應(yīng)用。目前，晶閘管中頻電源在400-8kHz頻率范圍已經(jīng)十分成熟，采用倍頻電源可以達到20kHz的頻率上限。傳統(tǒng)的電子管電源仍然用于10kHz以上高頻加熱，但場效應(yīng)管(MOSFET)高頻電源的研制和產(chǎn)品化可望提升其性能。根據(jù)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)目前的器件水平，可以覆蓋其間的超音頻工作頻率范圍，因而在感應(yīng)加熱領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景和產(chǎn)品開發(fā)必要性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種更高效、節(jié)能、環(huán)保、安全，以及可控性更強的IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源。
[0005]本實用新型采取的技術(shù)方案是:一種IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源，包括DSP處理器、三相不控整流電路、直流濾波電路、BUCK斬波調(diào)功電路、IGBT逆變調(diào)頻電路和變壓器，所述三相不控整流電路的輸入端連接三相交流電源，三相不控整流電路的輸出端與所述直流濾波電路、BUCK斬波調(diào)功電路、IGBT逆變調(diào)頻電路、變壓器依次相互連接，所述BUCK斬波調(diào)功電路的輸出端還分別連接溫度開關(guān)和電壓電流采樣電路的一端，溫度開關(guān)和電壓電流采樣電路的另一端連接至DSP處理器，所述DSP處理器還分別與故障報警器、觸摸顯示屏、無線通訊模塊、信號調(diào)理模塊、過零檢測電路、IGBT逆變驅(qū)動電路的一端連接，所述無線通訊模塊另一端連接至遠程控制終端，過零檢測電路另一端連接至變壓器輸出端，信號調(diào)理模塊另一端連接至溫度傳感器，IGBT逆變驅(qū)動電路另一端連接至IGBT逆變調(diào)頻電路。
[0006]所述BUCK斬波調(diào)功電路和IGBT逆變調(diào)頻電路之間并聯(lián)了一個穩(wěn)壓電容。
[0007]所述三相不控整流電路的輸入端和DSP處理器之間設(shè)有電壓信號采集模塊。
[0008]所述三相交流電源和三相不控整流電路之間設(shè)有斷路器和接觸器。
[0009]所述DSP處理器采用TMS320F28335作為處理器。
[0010]本實用新型的有益效果是:相較于傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱電源，本實用新型設(shè)計合理，效率高，功率大，工作可靠；而且易于啟動、負載匹配靈活，具有更好的輸出特性，更高的安全性和更強的可控性。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0012]圖2是本實用新型的主電路拓撲示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0014]如圖1和圖2所示，一種IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源，包括DSP處理器、三相不控整流電路、直流濾波電路、BUCK斬波調(diào)功電路、IGBT逆變調(diào)頻電路和變壓器，所述三相不控整流電路的輸入端連接三相交流電源，三相不控整流電路的輸出端與所述直流濾波電路、BUCK斬波調(diào)功電路、IGBT逆變調(diào)頻電路、變壓器依次相互連接，所述BUCK斬波調(diào)功電路的輸出端還分別連接溫度開關(guān)和電壓電流采樣電路的一端，溫度開關(guān)和電壓電流采樣電路的另一端連接至DSP處理器，所述DSP處理器還分別與故障報警器、觸摸顯示屏、無線通訊模塊、信號調(diào)理模塊、過零檢測電路、IGBT逆變驅(qū)動電路的一端連接，所述無線通訊模塊另一端連接至遠程控制終端，過零檢測電路另一端連接至變壓器輸出端，信號調(diào)理模塊另一端連接至溫度傳感器，IGBT逆變驅(qū)動電路另一端連接至IGBT逆變調(diào)頻電路。
[0015]本實用新型采用全控型半導(dǎo)體器件IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)為主要功率器件，釆用數(shù)字化控制，實現(xiàn)了負載為串聯(lián)諧振的超音頻感應(yīng)加熱電源的研制。主電路能量流動過程為:380V三相進電經(jīng)過三相不控制整流電路轉(zhuǎn)換為脈動直流電，由直流濾波電路進行平滑濾波，根據(jù)檢測實際輸出和給定參數(shù)調(diào)節(jié)控制Buck斬波開關(guān)管占空比，調(diào)節(jié)功率，BUCK斬波調(diào)功電路輸出脈動直流信號，由大電容穩(wěn)壓，確保輸入逆變橋為恒壓源。根據(jù)負載諧振狀況調(diào)節(jié)IGBT逆變調(diào)頻電路中開關(guān)管頻率，輸出的交流信號經(jīng)過匹配變壓器變換作用到串聯(lián)負載端，負載進行電/磁/熱能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)感應(yīng)加熱。本電源還設(shè)計了本地和遠端控制，本地設(shè)計觸摸屏人機交互界面，更加直觀方便，遠端采用RS-485通信。電源可實現(xiàn)恒功和恒壓兩種模式控制給定。此外，為確保電源運行更加安全可靠，設(shè)計了輸入過欠壓、母線過流、輸出過壓過流、斬波逆變過熱、頻率跟蹤失敗等保護功能，以及聲光報警功能。
[0016]本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源，其特征在于:包括DSP處理器、三相不控整流電路、直流濾波電路、BUCK斬波調(diào)功電路、IGBT逆變調(diào)頻電路和變壓器，所述三相不控整流電路的輸入端連接三相交流電源，三相不控整流電路的輸出端與所述直流濾波電路、BUCK斬波調(diào)功電路、IGBT逆變調(diào)頻電路、變壓器依次相互連接，所述BUCK斬波調(diào)功電路的輸出端還分別連接溫度開關(guān)和電壓電流采樣電路的一端，溫度開關(guān)和電壓電流采樣電路的另一端連接至DSP處理器，所述DSP處理器還分別與故障報警器、觸摸顯示屏、無線通訊模塊、信號調(diào)理模塊、過零檢測電路、IGBT逆變驅(qū)動電路的一端連接，所述無線通訊模塊另一端連接至遠程控制終端，過零檢測電路另一端連接至變壓器輸出端，信號調(diào)理模塊另一端連接至溫度傳感器，IGBT逆變驅(qū)動電路另一端連接至IGBT逆變調(diào)頻電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源，其特征在于:所述BUCK斬波調(diào)功電路和IGBT逆變調(diào)頻電路之間并聯(lián)了一個穩(wěn)壓電容。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源，其特征在于:所述三相不控整流電路的輸入端和DSP處理器之間設(shè)有電壓信號采集模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源，其特征在于:所述三相交流電源和三相不控整流電路之間設(shè)有斷路器和接觸器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源，其特征在于:所述DSP處理器采用TMS320F28335作為處理器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種IGBT超音頻感應(yīng)加熱電源，其基于IGBT的串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱，包括三相不控整流電路、直流濾波電路、Buck斬波調(diào)功電路、IGBT電壓型逆變調(diào)頻電路、負載匹配變壓器及RLC串聯(lián)負載；控制電路部分主要包括:高精度數(shù)字信號處理器TMS320F28335為核心的控制器及外圍電路、斬波逆變開關(guān)管IGBT驅(qū)動電路、信號采集和調(diào)理電路、輸出信號過零檢測電路、本地觸摸屏人機界面控制、故障檢測及報警控制等。本實用新型提供了輸入過欠壓保護、過熱保護、過流保護及鎖相失敗保護等，確保了系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運行。
【IPC分類】H05B6/06
【公開號】CN204652705
【申請?zhí)枴緾N201520389582
【發(fā)明人】張宇鋒, 王崇儉, 黃小龍
【申請人】南京叁拾壹度機電設(shè)備有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月9日