[發明專利]一種1MW高頻感應電源功率的遠程調節裝置及方法

有效

• 申請號: 201710119521.2
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN107092299B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 鄭魯平;陳連忠;林國勝;陳海群
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G05F1/66
• 分類號: G05F1/66;G05B19/05;H02M7/02;G01N25/02;G01N25/00;G01M9/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

本發明公開了一種1MW高頻感應電源功率的遠程調節裝置及方法，包括PLC數據運算控制器、PLC數據采集模塊、PLC輸出控制模塊、電壓轉光纖模塊、光纖轉電壓模塊、電壓轉換模塊、高頻感應電源控制電路和柵極電壓電流測量模塊。本發明將感應電源對應的工作電壓、電流與電源功率值比較，PLC數據運算控制器根據差值重新調整直流電壓信號輸出，能夠快速有效的對高頻感應電源的運行功率進行實時調節和控制，減少因為實驗人員在手動操作過程中，通過肉眼觀察電流電壓變化產生的判斷延時所導致的控制滯后，保證了試驗過程中加熱器工作狀態的穩定和加熱功率的準確。

技術領域

本發明涉及一種1MW高頻感應電源功率的遠程調節裝置及方法，屬于氣動熱地面模擬試驗設備領域。

背景技術

高頻感應加熱風洞使用的是高頻感應加熱器，它是利用高頻感應-耦合的方式將能量傳輸給工作氣體，不用電極，不存在電極燒損問題，因此高頻感應加熱風洞是當前唯一能夠提供高化學純凈、無污染、高溫、高速氣流環境的地面模擬設備。

高頻感應加熱器，它的特點是：電弧功率可以很大(達到50MW量級，或者更大)，噴管尺度也較大，因此比較適宜做大部件防熱材料的燒蝕試驗和熱結構試驗，但由于電弧加熱器使用的是水冷銅電極，銅電極在放電過程中產生燒損是不可避免的，從而污染了高溫流場，所以銅電極污染是電弧加熱風洞的固有弊端，當防熱層表面溫度不太高時，就會由于銅或銅化合物蒸汽冷凝于防熱層表面而影響到試件表面的催化活性、材料輻射系數以及其他與傳熱-傳質等有關的材料物理性能，氣流污染導致了試件防熱能力的試驗結果偏離正確數值，由此所產生的實驗偏差降低了實驗的可靠性。

高頻感應電源，又稱高頻發生器，是高頻感應加熱風洞的核心設備之一，屬于特種技術設備，是高頻感應加熱器核心單元。

目前對于高頻感應電源功率的調節還使用傳統的手動旋鈕電位計調節方式，該方式的缺點在于控制精度不高，響應速度慢，操作人員靠近試驗現場，高頻感應電源工作中所產生的電磁輻射會對人體造成比較大的人身傷害。

發明內容

本發明的技術解決問題：為克服現有技術的不足，提供一種1MW高頻感應電源功率的遠程調節裝置及方法，實現對高頻感應電源的運行功率進行實時調節和控制。

本發明的技術解決方案：

一種1MW高頻感應電源功率的遠程調節裝置，包括PLC數據運算控制器、PLC數據采集模塊、PLC輸出控制模塊、電壓轉光纖模塊、光纖轉電壓模塊、電壓轉換模塊、高頻感應電源控制電路和柵極電壓電流測量模塊；

上位機將電源功率值賦給PLC數據運算控制器，PLC數據運算控制器將電源功率值轉換為直流電壓信號，將直流電壓信號傳遞給PLC輸出控制模塊，PLC輸出控制模塊將直流電壓信號輸出給電壓轉光纖模塊，電壓轉光纖模塊將電壓信號轉換為光信號，光信號經遠距離傳輸至光纖轉電壓模塊，光纖轉電壓模塊將接收到的光信號轉換為原電壓信號，將原電壓信號傳輸給電壓轉換模塊，電壓轉換模塊將原電壓控制信號轉換為高頻感應電源控制電路所使用的0～-12V直流電壓控制信號，將0～-12V直流電壓控制信號傳輸給高頻感應電源控制電路，作為高頻感應電源控制電路的放大信號，調節1MW高頻感應電源輸入端電壓、電流至對應的工作電壓、電流，進而控制高頻感應電源功率的升降；

柵極電壓電流測量模塊實時對高頻感應電源對應的工作電壓、電流進行測量，并將電壓、電流測量值反饋給PLC數據采集模塊，PLC數據采集模塊將電壓、電流測量值傳輸給PLC數據運算控制器，PLC數據運算控制器將電壓、電流測量值與電源功率值比較，如果誤差高于0.1％，則PLC數據運算控制器根據差值重新調整直流電壓信號輸出，直至將電源輸出功率誤差控制在0.1％以內。

高頻感應電源控制電路包括主振蕩線圈、振蕩回路和柵極反饋線圈，振蕩回路將0～-12V直流電壓控制信號通過主振蕩線圈逐級放大至1MW高頻感應電源對應的工作電壓、電流，并通過柵極反饋線圈反饋至柵極電壓電流測量模塊。