一種新型智能igbt感應(yīng)加熱電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種新型智能IGBT感應(yīng)加熱電源，包括機(jī)箱，以及設(shè)置在機(jī)箱上的IGBT串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路、對主電路進(jìn)行控制的PLC控制系統(tǒng)；PLC控制系統(tǒng)包括PLC控制器，PLC控制器連接狀態(tài)監(jiān)測傳感器、用于顯示電源工作狀態(tài)及工作參數(shù)的觸摸屏、模擬量輸入接口、外部控制接口、采樣設(shè)備實(shí)時工作頻率的高速計(jì)數(shù)器、感應(yīng)加熱電源主控板；感應(yīng)加熱電源主控板還與電源板、驅(qū)動板、缺相板、電壓檢測板、功率外控板、信號隔離板連接。本實(shí)用新型設(shè)備體積小，重量輕，效率高；控制精度高，保護(hù)電路工作可靠、反應(yīng)靈敏；具備寬電壓適應(yīng)能力，穩(wěn)定性高；可直觀形象的顯示設(shè)備工作狀態(tài)；具有豐富的外部控制接口；可在0.01S內(nèi)鎖定頻率，0.2秒達(dá)到給定功率。
【專利說明】—種新型智能IGBT感應(yīng)加熱電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及感應(yīng)加熱電源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種由PLC控制的智能IGBT感應(yīng)加熱電源。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，當(dāng)今的工業(yè)都開始向著智能化一體化的方向發(fā)展，感應(yīng)加熱行業(yè)自然也不例外。傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱設(shè)備，通常采用模擬電路的綜合控制方式，操作以及管理人員通常不能直觀的了解到設(shè)備工作的實(shí)時狀態(tài)及特點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種新型智能IGBT感應(yīng)加熱電源，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種新型智能IGBT感應(yīng)加熱電源，包括機(jī)箱，以及設(shè)置在機(jī)箱上的IGBT串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路、對所述IGBT串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路進(jìn)行控制的PLC控制系統(tǒng)；所述PLC控制系統(tǒng)包括PLC控制器，所述PLC控制器連接狀態(tài)監(jiān)測傳感器、用于顯示電源工作狀態(tài)及工作參數(shù)的觸摸屏12、模擬量輸入接口、外部控制接口、采樣設(shè)備實(shí)時工作頻率的高速計(jì)數(shù)器、感應(yīng)加熱電源主控板；所述感應(yīng)加熱電源主控板還與電源板、驅(qū)動板、缺相板、電壓檢測板、功率外控板、信號隔離板連接；所述機(jī)箱上還設(shè)置有與PLC控制系統(tǒng)連接的指示燈、顯示儀表、操作按鈕。
[0006]所述IGBT串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路包括:與380V三相電連接且由六個大功率二極管D1~D6構(gòu)成的整流電路，接觸器，濾波電容Cl，由四個IGBT模塊G1~G4、諧振電容C3、匹配變壓器Tl和感應(yīng)器構(gòu)成的H橋；所述整流電路的一端通過接觸器分別與第一 IGBT模塊Gl和第四IGBT模塊G4的一端相連，第一 IGBT模塊Gl的另一端經(jīng)第二 IGBT模塊G2后與整流電路的另一端相連，第四IGBT模塊G4的另一端經(jīng)第三IGBT模塊G3后與整流電路的另一端相連；所述的濾波電容Cl并聯(lián)于整流電路的兩端；諧振電容C2與電感LI串聯(lián)后，其一端接于第一 IGBT模塊Gl與第二 IGBT模塊G2的連接點(diǎn)，另一端接于第三IGBT模塊G3與第四IGBT模塊G4的連接點(diǎn)。
[0007]所述外部控制接口包括功率外控接口，啟動停止外控接口，故障輸入輸出接口。
[0008]所述指示燈包括設(shè)備初始化指示燈1、工作指示燈2、故障顯示指示燈3、三色報警燈4 ;所述顯示儀表包括用于顯示供電電源電壓的電壓表10和顯示供電電源電流的電流表11 ;所述操作按鈕包括啟動停止按鈕5、復(fù)位按鈕6、功率調(diào)節(jié)按鈕7、電源開關(guān)8、功率外控/內(nèi)控選擇開關(guān)9。
[0009]所述觸摸屏12采用ARM結(jié)構(gòu)的高性能嵌入式一體化觸摸屏。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果:1、采用以IGBT為逆變主器件新型感應(yīng)加熱設(shè)備模式，設(shè)備體積小，重量輕，效率高；2、控制電路全部采用數(shù)字化電路，控制精度高，保護(hù)電路工作可靠、反應(yīng)靈敏；3、任何負(fù)載匹配20%-100%功率輸出的情況下，功率因數(shù)均大于95%，不需要復(fù)雜的諧波及無功治理裝置；4、可根據(jù)工況方便切換恒功率或恒電流加熱模式；5、采用國際同步的電源整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)，選用國際知名品牌元器件，全免智能化保護(hù)系統(tǒng)，具備寬電壓適應(yīng)能力(380%±10%)，穩(wěn)定性高；6、采用ARM結(jié)構(gòu)的高性能嵌入式一體化觸摸屏，可直觀形象的顯示設(shè)備工作狀態(tài)；7、具有豐富的外部控制接口，方便與其他自動化設(shè)備配套使用；8、采用PLC作為控制核心，綜合管理設(shè)備的工作狀態(tài)；根據(jù)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，自動選擇最佳的工作方式。9、采用數(shù)字鎖頻電路，可在0.0lS內(nèi)鎖定頻率，0.2秒達(dá)到給定功率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的IGBT串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路原理圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型的PLC控制系統(tǒng)的原理框圖。
[0013]圖3為本實(shí)用新型的機(jī)箱示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]參見圖1、圖2和圖3。本實(shí)用新型提供一種新型智能IGBT感應(yīng)加熱電源，包括IGBT串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路、PLC控制系統(tǒng)和機(jī)箱。
[0016]IGBT串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路是電源的執(zhí)行部件，作用是電能轉(zhuǎn)換，將系統(tǒng)輸入電能轉(zhuǎn)換成高頻交流電能，最終作用在工件上進(jìn)行加熱。如圖1所示，所述IGBT串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路包括:與380V三相電連接且由六個大功率二極管D1~D6構(gòu)成的整流電路、接觸器、濾波電容Cl、由四個IGBT模塊G1~G4、諧振電容C2、匹配變壓器Tl和感應(yīng)器構(gòu)成的H橋；所述整流電路的一端通過接觸器分別與第一 IGBT模塊Gl和第四IGBT模塊G4的一端相連，第一 IGBT模塊Gl的另一端經(jīng)第二 IGBT模塊G2后與整流電路的另一端相連，第四IGBT模塊G4的另一端經(jīng)第三IGBT模塊G3后與整流電路的另一端相連；所述的濾波電容Cl并聯(lián)于整流電路的兩端；諧振電容C2與電感LI串聯(lián)后，其一端接于第一 IGBT模塊Gl與第二 IGBT模塊G2的連接點(diǎn)，另一端接于第三IGBT模塊G3與第四IGBT模塊G4的連接點(diǎn)。
[0017]整流電路將三相工頻交流電整流，轉(zhuǎn)換為直流脈動電壓，經(jīng)濾波電容(Cl)濾波獲得穩(wěn)定的直流電壓。經(jīng)控制開關(guān)(即接觸器觸點(diǎn))向H橋供電。H橋負(fù)責(zé)將直流電逆變成高頻電流，由4組IGBT(G1~G4)、諧振電容C2、匹配變壓器T初級組成。H橋工作過程是:四個IGBT模塊(Gl和G3、G2，G4)在受控的兩組互補(bǔ)的pwm脈沖控制下(含死區(qū)電壓)，Gl和G3導(dǎo)通半個周期，G2和G4經(jīng)死區(qū)延時后再導(dǎo)通下半個周期，這樣在串聯(lián)諧振兩端將產(chǎn)生以C和T初級電感LI為固有頻率的正弦波震蕩電流。該電流經(jīng)T偶合輸出到感應(yīng)加熱線圈上，實(shí)現(xiàn)在新的逆變頻率下的感應(yīng)加熱過程。
[0018]PLC控制系統(tǒng)包括PLC控制器，采用西門子PLC，PLC具有較高的采樣精度(16位)和較快的采樣速度(幾毫米)，這就保證了設(shè)備在高精度控制上有了強(qiáng)有力的條件。PLC控制器連接狀態(tài)監(jiān)測傳感器、用于顯示電源工作狀態(tài)及工作參數(shù)的觸摸屏12、模擬量輸入接口、外部控制接口、采樣設(shè)備實(shí)時工作頻率的高速計(jì)數(shù)器、感應(yīng)加熱電源主控板，所述感應(yīng)加熱電源主控板還與電源板、驅(qū)動板以及其他信號板連接，其他信號板包括缺相板、電壓檢測板、功率外控板、信號隔離板。
[0019]其中，觸摸屏采用ARM結(jié)構(gòu)的高性能嵌入式一體化觸摸屏，能使用戶直觀形象地了解設(shè)備加熱狀態(tài)、負(fù)載匹配等狀況，便于用戶更加靈活地選擇加熱工藝；外部控制接口包括功率外控接口，啟動停止外控接口，故障輸入輸出接口，外部控制接口通過接線端子排連接外部控制設(shè)備，通過外部控制設(shè)備輸入的外部信號實(shí)現(xiàn)設(shè)備啟動、停止、功率調(diào)節(jié)，增加感應(yīng)加熱電源的可擴(kuò)展性，方便了與其他自動化設(shè)備配套使用；PLC控制系統(tǒng)通過設(shè)置在設(shè)備上的近50個傳感器來判斷設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)；通過高速計(jì)數(shù)器來采樣設(shè)備的實(shí)時頻率；通過模擬量輸入接口來采樣設(shè)備的實(shí)時電壓、電流、功率、功率給定以及溫度等參數(shù)。
[0020]機(jī)箱還設(shè)置有與PLC控制系統(tǒng)連接的指示燈、顯示儀表、操作按鈕、航空插頭13:
[0021]1、指示燈:
[0022]( I)初始化指示燈1:此燈閃亮，表示設(shè)備控制電路供電正常，設(shè)備PLC、控制板或觸摸屏正在進(jìn)行初始化；設(shè)備初始化完成后，此燈長亮，表示可以開始啟動設(shè)備。
[0023](2)工作指示燈2:設(shè)備在正常啟動加熱時，此燈長亮。
[0024](3)故障顯示指示燈3:此燈分為長亮和閃亮兩種。
[0025]此燈長亮表示設(shè)備出現(xiàn)停機(jī)故障，設(shè)備自動停止工作且三色報警燈中的紅色燈亮、蜂鳴器“嘀、嘀”響?？梢酝ㄟ^觸摸屏主窗口左下方“報警屏蔽”按鈕屏蔽蜂鳴器蜂鳴聲。觸摸屏主窗口中會以紅底黃字閃爍顯示故障原因，用戶也可以通過“故障報警”窗口查看故障原因。根據(jù)故障原因排除問題后，按下復(fù)位按鈕解除故障顯示，待初始化完成后可以重新啟動機(jī)器。
[0026]此燈閃亮表示設(shè)備出現(xiàn)不停機(jī)的報警。出現(xiàn)這種情況時，三色報警燈中紅色燈閃亮、蜂鳴器“嘀、嘀”響，可以通過觸摸屏主窗口左下方“報警屏蔽”按鈕屏蔽蜂鳴器蜂鳴聲。
[0027](4)三色報警燈4:報警燈采用三段式報警，即黃燈閃亮表示設(shè)備正在進(jìn)行初始化，初始化結(jié)束后黃燈不亮；綠燈亮表示設(shè)備正在工作；紅燈亮表示設(shè)備出現(xiàn)故障，此時蜂鳴器鳴響。
[0028]2、顯示儀表
[0029](I)電壓表10:顯示供電電源電壓。
[0030]( 2 )電流表11:顯示供電電源電流。
[0031]3、操作按鈕
[0032](I)啟動停止按鈕5:按下此按鈕，設(shè)備開始加熱；再按一下彈開此按鈕，設(shè)備停止加熱。
[0033](2)復(fù)位按鈕6:當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障并排除后，在啟動停止按鈕處于彈開狀態(tài)情況下，按下此按鈕，設(shè)備復(fù)位消除故障報警，可以重新啟動設(shè)備。若按下此按鈕仍有故障報警說明故障未排除。
[0034](3)功率調(diào)節(jié)旋鈕7:調(diào)節(jié)輸出功率大小，從而調(diào)節(jié)加熱速度。用戶可以通過觸摸屏主窗口中“功率設(shè)定”或“功率百分比”調(diào)節(jié)所需功率。
[0035](4)電源開關(guān)8:該開關(guān)為設(shè)備控制電路電源開關(guān)。
[0036](5)功率功率外控/內(nèi)控選擇開關(guān)9:撥到外控時，遠(yuǎn)控設(shè)備的功率控制信號動作，用于遠(yuǎn)控設(shè)備功率旋鈕控制設(shè)備加熱功率，面板上的功率旋鈕不工作。當(dāng)撥內(nèi)控時，面板上的功率調(diào)節(jié)旋鈕起作用，遠(yuǎn)控設(shè)備上的功率旋鈕不起作用。
[0037]本實(shí)用新型的工作原理:PLC控制系統(tǒng)將狀態(tài)監(jiān)測傳感器采集過來的實(shí)時信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)和外部控制接口接收到的對設(shè)備發(fā)出的啟動、停止、功率調(diào)節(jié)等信號，發(fā)出相應(yīng)的響應(yīng)信號傳遞給設(shè)備。主控板根據(jù)設(shè)備工作時反饋的諧振電流、電壓信號，按照一定的要求，進(jìn)行波形變換，產(chǎn)生PWM脈沖信號，傳遞給驅(qū)動板打開或關(guān)斷逆變器件IGBT，進(jìn)而進(jìn)行頻率跟蹤，同時也可以調(diào)節(jié)輸出功率的大小。
[0038]本實(shí)用新型可根據(jù)要求定制功率從10 Kff -600KW、頻率從0.5KHz-30KHz的各種設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.一種新型智能1681感應(yīng)加熱電源，其特征在于:包括機(jī)箱，以及設(shè)置在機(jī)箱上的1681串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路、對所述1(^81串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括控制器，所述控制器連接狀態(tài)監(jiān)測傳感器、用于顯示電源工作狀態(tài)及工作參數(shù)的觸摸屏(12〉、模擬量輸入接口、外部控制接口、采樣設(shè)備實(shí)時工作頻率的高速計(jì)數(shù)器、感應(yīng)加熱電源主控板；所述感應(yīng)加熱電源主控板還與電源板、驅(qū)動板、缺相板、電壓檢測板、功率外控板、信號隔離板連接；所述機(jī)箱上還設(shè)置有與控制系統(tǒng)連接的指示燈、顯示儀表、操作按鈕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能叩81感應(yīng)加熱電源，其特征在于:所述1(^81串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱主電路包括:與3807三相電連接且由六個大功率二極管(0^06)構(gòu)成的整流電路，接觸器，濾波電容()，由四個叩81模塊⑴144)、諧振電容(03)、匹配變壓器(丁1)和感應(yīng)器構(gòu)成的！！橋；所述整流電路的一端通過接觸器分別與第一叩81模塊(以)和第四
的一端相連，第一 模塊(以)的另一端經(jīng)第二 模塊(似)后與整流電路的另一端相連，第四模塊((?)的另一端經(jīng)第三模塊(63)后與整流電路的另一端相連；所述的濾波電容(￠:1)并聯(lián)于整流電路的兩端；諧振電容(0與電感11串聯(lián)后，其一端接于第一 模塊(以)與第二 1(^81模塊(⑵)的連接點(diǎn)，另一端接于第三工⑶!'模塊(￠3)與第四1(^81模塊((?)的連接點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能叩81感應(yīng)加熱電源，其特征在于:所述外部控制接口包括功率外控接口，啟動停止外控接口，故障輸入輸出接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能叩81感應(yīng)加熱電源，其特征在于:所述指示燈包括設(shè)備初始化指示燈〔0、工作指示燈0、故障顯示指示燈(3^三色報警燈(4)；所述顯示儀表包括用于顯示供電電源電壓的電壓表(10 )和顯示供電電源電流的電流表(11 ?；所述操作按鈕包括啟動停止按鈕(5^復(fù)位按鈕“)、功率調(diào)節(jié)按鈕(了)、電源開關(guān)(8^功率外控/內(nèi)控選擇開關(guān)(幻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能叩81感應(yīng)加熱電源，其特征在于采用八應(yīng)結(jié)構(gòu)的高性能嵌入式一體化觸摸屏。
【文檔編號】H05B6/04GK204217148SQ201420700042
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】段小強(qiáng), 洪濤, 金鑫, 惠先生, 張鑫 申請人:鄭州科創(chuàng)電子有限公司