[實用新型]一種大功率并聯、串聯諧振中頻電源監控系統

有效

• 申請號: 201320000224.3
• 申請日: 2013-01-04
• 公開（公告）號: CN203136219U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 羅來衛;張靖韻;常永亮;羅來軍
• 申請（專利權）人: 西安奧邦科技有限責任公司
• 主分類號: H05B6/06
• 分類號: H05B6/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種大功率并聯、串聯諧振中頻電源監控系統。

背景技術

大功率感應加熱電源有加熱速度快、工件受加均勻、采用非接觸式加熱、容易實現自動控制等諸多優點，在工業中有著廣泛的應用，如在制造業和冶金業用于淬火、透熱、熔煉、保溫、釬焊以及燒結等。隨著感應加熱理論和感應加熱裝置的不斷發展，其應用領域也隨之擴大，應用范圍越來越廣。但現有的技術，因系統操作不方便，性能不穩定，自動化水平低，對金屬的熔煉質量無法保障。

發明內容

為解決上述現有的缺點，本實用新型的主要目的在于提供一種實用的大功率并聯、串聯諧振中頻電源監控系統，系統操作簡單，減輕了工人勞動強度，提高了熔煉加工的自動化水平，實現了對熔爐負載功率的控制，對爐體的壽命和金屬的熔煉質量有顯著的提高，增強了熔煉過程的動態和穩態性能。

為達成以上所述的目的，本實用新型的一種大功率并聯、串聯諧振中頻電源監控系統采取如下技術方案：

一種大功率并聯、串聯諧振中頻電源監控系統，包括感應爐體A、感應爐體B、中頻電源、PLC控制柜和觸摸屏HMI，其特征在于，所述PLC控制柜與觸摸屏HMI連接，PLC控制柜通過I/O模塊與中頻電源連接，PLC控制柜將信號通過D/A模塊轉換后經過放大驅動電路輸入中頻電源，所述中頻電源與感應爐體A和感應爐體B連接，中頻電源與電流傳感器、電壓傳感器、頻率傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器連接，并通過A/D模塊將信號轉換后輸入PLC控制柜。

所述感應爐體A和感應爐體B為坩堝，采用耐火材料筑成，外面套一層螺旋形的感應線圈。

所述中頻電源通過“交-直-交”的方式為感應爐體供電，其輸出的中頻電流頻率在300Hz～20KHz之間。

采用如上技術方案的本實用新型，具有如下有益效果：

系統操作簡單，減輕了工人勞動強度，提高了熔煉加工的自動化水平，實現了對熔爐負載功率的控制，對爐體的壽命和金屬的熔煉質量有顯著的提高，增強了熔煉過程的動態和穩態性能。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統結構示意圖。

具體實施方式

為了進一步說明本實用新型，下面結合附圖進一步進行說明：

如圖1所示，本實用新型的一種大功率并聯、串聯諧振中頻電源監控系統，包括感應爐體A、感應爐體B、中頻電源、PLC控制柜和觸摸屏HMI，觸摸屏HMI與PLC控制柜連接，PLC控制柜通過I/O模塊與中頻電源連接，PLC控制柜將信號通過D/A模塊轉換后經過放大驅動電路輸入中頻電源，中頻電源與感應爐體A和感應爐體B連接，中頻電源與電流傳感器、電壓傳感器、頻率傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器連接，并通過A/D模塊將信號轉換后輸入PLC控制柜。感應爐體A和感應爐體B為坩堝，采用耐火材料筑成，外面套一層螺旋形的感應線圈，將待熔的金屬爐料置于坩堝內，當線圈通上交流電時，金屬爐料的內部在交變磁場的作用下產生渦流效應和磁滯損失而引起熱效應，從而達到加熱熔煉的目的。中頻電源通過“交-直-交”的方式為感應爐體供電，其輸出的中頻電流頻率在300Hz～20KHz之間，它是感應加熱系統主要的主要組成部分，是主要的監控對象。PLC是整個系統的核心單元，其功能是采集并完成所有模擬量和數字量的處理，負責爐體的溫度采集、中頻電源的功率和加熱工藝控制，實現與上位機觸摸屏HMI的通信。觸摸屏HMI是系統人機交互的監控終端，既可以實時準確地顯示系統的運行狀態，又可以通過觸摸式按鈕修改系統的工作參數以及對設備下達動作指令，還可以自動將系統的報警信息、歷史記錄和趨勢信息存入自定義的數據庫中。感應加熱電源一般由主電路、控制電路及其保護電路組成。其中主電路包括整流電路、濾波電路、逆變電路、負載電路組成。三相工頻電流經整流器整流，濾波器濾波后，變成平直的直流電流送給逆變器，再由逆變器轉換為負載電路所需要的中頻電流。逆變電路的輸出為負載直接提供能源。中頻電流通過感應線圈對工件加熱時，可等效為一個電感和電阻，負載呈感性，為了提高功率因數和逆變器的輸出頻率，一般采用加補償電容的方法，使補償后負載工作在諧振頻率上。根據補償電容和感應加熱線圈連接方式的不同，電源逆變電路可分為并聯諧振式和串聯諧振式兩種形式。串聯諧振逆變電路，它將補償電容和感應圈(等值電阻和電感)串聯后作為逆變橋的負載。由于補償電容值較大，可以近似認為逆變器輸入端電壓固定不變。交替開通和關斷逆變器上的可控器件就可以在逆變器的輸出端得到交變的方波電壓。由于當串聯逆變器采用適當的工作方式時開關損耗較小，因而可以有較寬范圍的工作頻率。正因為這一原因，目前在半導體高頻感應加熱電源中，串聯逆變器方案受到更多的重視。在加熱和熔化金屬爐料過程中，因溫度變化和爐料溶化等因素，使負載等效參數和固有諧振頻率發生變化。為了提高電源效率應使串聯逆變器始終工作在功率因數接近于或等于1的準諧振狀態，這就要求逆變器的輸出頻率能跟隨負載固有頻率變化，以實現逆變器件的零電流開關或零電壓開關。本實用新型采用的PWM頻率跟蹤方法對負載的電壓電流波形進行采樣，根據過零點的位置取得電壓和電流之間的相位差，得到系統實時的功率因數，以此來調節逆變器的工作頻率，提升感應爐的功率因數。