一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)及感應(yīng)加熱系統(tǒng)中能量的線性調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于感應(yīng)加熱領(lǐng)域，具體涉及一種采用整流導(dǎo)通角和負(fù)載移動(dòng)速度相匹配 的雙因素聯(lián)動(dòng)法線性調(diào)節(jié)能量輸出的感應(yīng)加熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，感應(yīng)加熱設(shè)備在金屬加工行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，比如需要增加硬度 的金屬或者是需要高溫熔煉、成型的產(chǎn)品，該類產(chǎn)品被加熱的溫度跟它在加熱設(shè)備中吸收 的熱量有關(guān)。因此，有效控制感應(yīng)加熱設(shè)備的輸出功率以及產(chǎn)品在加熱設(shè)備中停留的時(shí)間 都能夠調(diào)節(jié)產(chǎn)品吸收的熱量，從而控制產(chǎn)品被加熱的溫度。
[0003] 在現(xiàn)有的感應(yīng)加熱設(shè)備中，通過調(diào)節(jié)整流電路模塊的整流導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)整流輸出 電壓，從而調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱的功率。在負(fù)載端，被加熱的物料一般按照固定的速度從感應(yīng)加熱 線圈中通過，這樣，被加熱物料所要達(dá)到的溫度要求只能通過改變整流導(dǎo)通角，從而改變加 熱輸出功率來調(diào)節(jié)。雖然，通過調(diào)節(jié)整流導(dǎo)通角可以達(dá)到加熱功率連續(xù)可調(diào)的目的，但是， 因?yàn)檎鬏敵龉β屎驼鲗?dǎo)通角之間是一個(gè)正弦函數(shù)關(guān)系，所以并不能保證調(diào)節(jié)的過程是 線性的，尤其對于需要精細(xì)控制加熱的物料來說，能夠保證加熱能量的線性調(diào)節(jié)，無疑可以 大大提高產(chǎn)品的加熱控制質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用整流導(dǎo)通角和 負(fù)載移動(dòng)速度相匹配的雙因素聯(lián)動(dòng)法線性調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱系統(tǒng)的輸出能量，與此時(shí)同本發(fā)明 還提供一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)中能量的線性調(diào)節(jié)方法。
[0005] 本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)，包括整流電 路模塊、逆變電路模塊、觸發(fā)電路模塊、控制模塊、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器模塊；所述觸發(fā)電路 模塊連接于整流電路模塊與控制模塊之間，用于控制整流電路模塊的工作狀態(tài)；所述逆變 電路模塊連接于整流電路模塊與控制模塊之間，控制模塊用于控制逆變電路模塊的工作狀 態(tài)；所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接于控制模塊與負(fù)載之間，用于根據(jù)控制模塊的命令控制負(fù)載的移動(dòng) 速度；所述控制模塊用于檢測整流電路模塊的參數(shù)，所述控制模塊用于檢測逆變電路模塊 輸出的中頻電壓；所述控制模塊根據(jù)傳感器模塊檢測到的負(fù)載溫度實(shí)時(shí)控制觸發(fā)電路模塊 的整流導(dǎo)通角e和負(fù)載的移動(dòng)速度v。
[0006] 本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)中能量的線 性調(diào)節(jié)方法，所述控制模塊根據(jù)傳感器模塊檢測到的負(fù)載溫度實(shí)時(shí)控制觸發(fā)電路模塊的整 流導(dǎo)通角5和負(fù)載的移動(dòng)速度V，且所述整流導(dǎo)通角5和負(fù)載的移動(dòng)速度v滿足以下關(guān)系： v= ^-S(3)，其中k為系數(shù)。
[0007] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0008] 1、本發(fā)明在調(diào)節(jié)通角來調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱電源輸出能量這種非線性調(diào)節(jié)方法基礎(chǔ)上， 提出控制負(fù)載移動(dòng)速度，對上述非線性調(diào)節(jié)方法進(jìn)行補(bǔ)償，使得調(diào)節(jié)方法變成線性調(diào)節(jié)。
[0009] 2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)加熱過程中負(fù)載端接收功率的準(zhǔn)確控制，保證了功率輸出 的一致性，大大提高產(chǎn)品加熱控制的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0010] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述，其中：
[0011] 圖1為感應(yīng)加熱系統(tǒng)原理圖；
[0012] 圖2為感應(yīng)加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例 僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014] 傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)整流導(dǎo)通角的方式對輸出功率進(jìn)行控制，但由于整 流導(dǎo)通角與感應(yīng)加熱電源輸出功率之間是一個(gè)非線性的關(guān)系，所以，僅僅通過調(diào)節(jié)整流導(dǎo) 通角來調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱電源輸出能量這一單一調(diào)節(jié)方法是非線性的。對針上述問題，本發(fā)明 在通過調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱電源輸出能量這種非線性調(diào)節(jié)方法基礎(chǔ)上，提出控制負(fù)載移動(dòng) 速度，對上述非線性調(diào)節(jié)方法進(jìn)行補(bǔ)償，使得調(diào)節(jié)方法變成線性調(diào)節(jié)。
[0015] 如圖1、2所示，一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于：包括整流電路模塊、逆變電路模 塊、觸發(fā)電路模塊、控制模塊、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器模塊；所述觸發(fā)電路模塊連接于整流電路 模塊與控制模塊之間，用于控制整流電路模塊的工作狀態(tài)；所述逆變電路模塊連接于整流 電路模塊與控制模塊之間，控制模塊用于控制逆變電路模塊的工作狀態(tài)；所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連 接于控制模塊與負(fù)載之間，用于根據(jù)控制模塊的命令控制負(fù)載的移動(dòng)速度；所述控制模塊 用于檢測整流電路模塊的參數(shù)，所述控制模塊用于檢測逆變電路模塊輸出的中頻電壓；所 述控制模塊根據(jù)傳感器模塊檢測到的負(fù)載溫度實(shí)時(shí)控制觸發(fā)電路模塊的整流導(dǎo)通角e和 負(fù)載的移動(dòng)速度V。
[0016] 在本實(shí)施例中，所述的控制模塊為單片機(jī)。
[0017] 在本實(shí)施例中，所述的整流電路模塊的工作狀態(tài)是指整流電路模塊輸出電流的大 小、方向、時(shí)間等。
[0018] 在本實(shí)施例中，所述的逆變電路模塊的工作狀態(tài)是指其中各橋臂功率器件導(dǎo)通的 時(shí)間。
[0019] 所述整流導(dǎo)通角0和負(fù)載的移動(dòng)速度V滿足以下關(guān)系
（3)，其中 k為系數(shù)。
[0020] 在本實(shí)施例中，整流電路模塊為三相橋式整流電路，當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以 選擇其他供電模塊。
[0021] 當(dāng)整流電路模塊為三相橋式整流模塊，如圖1所示，六個(gè)晶閘管構(gòu)成了三相橋式 全控整流電路，該電路整流輸出電壓ud的波形在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)6次，且每次脈動(dòng)的波形 相同，因此在計(jì)算其平均值時(shí)，只需對一個(gè)脈波進(jìn)行計(jì)算即可。此外，以線電壓的過零點(diǎn)為 時(shí)間坐標(biāo)的零點(diǎn)，于是可得到帶阻感負(fù)載時(shí)，整流輸出電壓的平均值ud為：
[0022]
[0023] (1)式中，U為整流電路模塊相電壓有效值，S為整流導(dǎo)通角。物料的等效電阻為 R，則物料的加熱功率可表示為
[0024]P=U//R(2)
[0025] 物料在加熱設(shè)備中停留的時(shí)間At可由下式得到：
[0026]
(4)
[0027] 其中L表示物料的移動(dòng)距離；
[0028] 最終，感應(yīng)加熱系統(tǒng)的輸出能量Q為
[0029]
出，感應(yīng)加熱設(shè)備的輸出能量與整流導(dǎo)通角之間是一個(gè)線性的關(guān)系，斜率系數(shù)為A。
[0031] 綜上所述，只要保證負(fù)載移動(dòng)速度V與整流導(dǎo)通角0按照（3)式所述規(guī)律變化，那 么，就可以保證最終感應(yīng)加熱設(shè)備的輸出能量與整流導(dǎo)通角之間是一個(gè)線性的變化關(guān)系。
[0032] 本發(fā)明通過調(diào)節(jié)負(fù)載移動(dòng)速度對上述非線性進(jìn)行補(bǔ)償，使得調(diào)整整流導(dǎo)通角與電 源輸出能量呈現(xiàn)線性調(diào)節(jié)模式。同時(shí)，在復(fù)雜負(fù)載條件下負(fù)載端的接收功率控制主要由電 源加熱功率和負(fù)載移動(dòng)速度兩個(gè)因素決定，因而本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)加熱過程中負(fù)載端接 收功率的準(zhǔn)確控制，保證了功率輸出的一致性，大大提高產(chǎn)品加熱控制的質(zhì)量。
[0033] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的 這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些 改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其特征在于：包括整流電路模塊、逆變電路模塊、觸發(fā)電路模 塊、控制模塊、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器模塊； 所述觸發(fā)電路模塊連接于整流電路模塊與控制模塊之間，用于控制整流電路模塊的工 作狀態(tài)； 所述逆變電路模塊連接于整流電路模塊與控制模塊之間，控制模塊用于控制逆變電路 模塊的工作狀態(tài)； 所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接于控制模塊與負(fù)載之間，用于根據(jù)控制模塊的命令控制負(fù)載的移動(dòng) 速度；所述控制模塊用于檢測整流電路模塊的參數(shù)，所述控制模塊用于檢測逆變電路模塊 輸出的中頻電壓； 所述控制模塊根據(jù)傳感器模塊檢測到的負(fù)載溫度實(shí)時(shí)控制觸發(fā)電路模塊的整流導(dǎo)通 角5和負(fù)載的移動(dòng)速度v。2. -種如權(quán)利要求2所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)中能量的線性調(diào)節(jié)方法，其特征在 于：所述控制模塊根據(jù)傳感器模塊檢測到的負(fù)載溫度實(shí)時(shí)控制觸發(fā)電路模塊的整流 導(dǎo)通角3;和負(fù)載的移動(dòng)速度V，所述整流導(dǎo)通角3.和負(fù)載的移動(dòng)速度v滿足以下關(guān)系： v=kc^J(3)，其中 系數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)中能量的線性調(diào)節(jié)方法，其特征在于：整流電 路模塊為三相橋式整流模塊，整流輸出電壓的平均值U d為：式中，U為三相橋式整流模塊相電壓有效值，5為整流導(dǎo)通角，則感應(yīng)加熱系統(tǒng)的加熱 功率P為： P = U//R (2) 式中，R為物料的等效電阻，物料在加熱設(shè)備中停留的時(shí)間At可由下式得到：(4) V KCUNU 其中L表示物料的移動(dòng)距離， 最終，感應(yīng)加熱系統(tǒng)的輸出能量Q為
【專利摘要】本發(fā)明公開了感應(yīng)加熱系統(tǒng)，包括整流電路模塊、逆變電路模塊、觸發(fā)電路模塊、控制模塊、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器模塊；所述控制模塊根據(jù)傳感器模塊檢測到的負(fù)載溫度實(shí)時(shí)控制觸發(fā)電路模塊的整流導(dǎo)通角和負(fù)載的移動(dòng)速度v。整流導(dǎo)通角與感應(yīng)加熱電源輸出功率是非線性的關(guān)系，僅僅通過調(diào)節(jié)整流導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱電源輸出能量這一方法是非線性的。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)負(fù)載移動(dòng)速度對上述非線性進(jìn)行補(bǔ)償，使得調(diào)整整流導(dǎo)通角與電源輸出能量呈線性調(diào)節(jié)模式。同時(shí)，在復(fù)雜負(fù)載條件下負(fù)載端的接收功率控制主要由電源加熱功率和負(fù)載移動(dòng)速度兩個(gè)因素決定，因而本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)加熱過程中負(fù)載端接收功率的準(zhǔn)確控制，保證了功率輸出的一致性，大大提高產(chǎn)品加熱控制的質(zhì)量。
【IPC分類】H05B6/06
【公開號】CN104955188
【申請?zhí)枴緾N201510256396
【發(fā)明人】程森林, 王川, 何強(qiáng)志, 許虎, 王燕
【申請人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月19日