專利名稱：全固態(tài)高頻感應加熱設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高頻感應加熱設備，特別是工業(yè)熱處理行業(yè)中的全固態(tài)高頻感應加熱設備。
(二)、背景技術目前，我國設計和制造的高頻感應加熱設備，大都采用電子管高頻感應加熱設備，這種設備不僅存在能量損耗大工作效率低(＜45％)，工作電壓高(上萬伏)，負載穩(wěn)定性差，占地面積大，而且存在使用前需要預熱，電子管使用壽命短，設備維護費用高等缺陷。
從20世紀80年代起，隨著大功率半導體器件的發(fā)展和微電子技術、控制技術的提高，發(fā)達國家在研制全固態(tài)高頻電源方面取得了很大進展。目前作為高頻電源功率開關器件主要有功率MOSFET和SIT，由于SIT存在高通態(tài)損耗(SIT工作于非飽和區(qū))，而且制造工藝復雜、成本高、價格昂貴、工作頻率限制在200kHz以下等缺陷，因此歐美國家采用的高頻器件以MOSFET為主。國內從“八.五”計劃開始研制全固態(tài)電源，現以取得較大進展，但在設備的大容量化和高頻化上與國外發(fā)達國家水平相比仍存在較大差距。國內一些研究機構及制造廠家，在研究和制造全固態(tài)高頻感應加熱設備上，仍然是在原有的電子管高頻感應加熱設備技術基礎上，沿用傳統的設計思維方式，使其在高頻化、大容量化、高效率和設備可靠性等技術方面受到很多局限，存在相當多的困難。
(三)、發(fā)明內容為了克服現有技術的缺點，本發(fā)明提供一種全固態(tài)高頻感應加熱設備，它造價低，工作效率高，可靠性強，使用壽命長，維護成本低，頻率范圍寬，單機功率大的全固態(tài)高頻感應加熱設備。
本發(fā)明解決其技術問題所采取的技術方案是它包括交流橋式整流電路，控制電路，功率合成電路，LC振蕩電路，感應加熱器，冷卻器，功率合成電路包括頻率控制電路、緩沖級、前置驅動級、驅動級和功率放大級，功率合成電路將功率合成后，輸出給LC振蕩電路，所述的前置驅動級、驅動級、功率放大級由功率模塊單元組成，每一功率模塊單元都是一個獨立工作體，根據不同的功率要求，配置相應數量的功率模塊單元，各個功率模塊單元輸出經功率合成電路合成后，輸出給LC振蕩電路，在LC振蕩電路中，高頻淬火變壓器的初級線圈L與振蕩電容C連接成并聯諧振電路，高頻淬火變壓器的次級與感應加熱器相連。
在初級線圈L中設有多組抽頭，選定其中一個抽頭與功率合成電路輸出的一端相連。
本發(fā)明與現有技術相比具有以下優(yōu)點1、結構簡捷，本發(fā)明中采用具有獨特設計的功率模塊單元，使構成整機的部件種類大大減少，備件簡單，為維護工作帶來極大方便。2、由于全部采用半導體器件，整機壽命長。3、可靠性高，具有獨特的線路設計，采用的功率模塊單元構成了功率合成電路，每一功率模塊單元都是一個獨立工作體，即使若干功率模塊單元損壞也不會造成設備工作中斷，使設備的可靠運行獲得了實質性的提高。4、整機效率高，功率模塊單元是由晶體管及其他輔助半導體器件構成，結構緊湊，自身損耗小，整機效率可達85％以上。5、工作頻率高，目前最高可達1000kHz。解決了國內在這一技術領域長期困擾的實現高頻化的技術難題。6、實現大容量化，單機功率可達200kW。由于具有獨特的線路設計，容易實現并機，通過并機網絡，可實現更高容量的全固態(tài)高頻感應加熱設備。7、輸出功率調整方便，反應速度快，控制準確，加熱條件可任意選擇。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1為本發(fā)明電路方框圖；圖2為本發(fā)明電路原理圖；圖3為本發(fā)明功率模塊單元結構電路框圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括380V交流電源，變壓器，三相橋式整流電路，控制電路，功率合成電路，LC振蕩電路，感應加熱器。
如圖2所示，380V三相交流電源經降壓變壓器及橋式整流電路12，由分配網絡分別向前置驅動級3、驅動級4、功率放大級5供電，同時向控制電路9和頻率控制電路1提供電源。頻率控制電路1將設備工作所需要的頻率信號的輸出與緩沖級2的輸入連接，緩沖級2將頻率信號功率調整后的輸出與前置驅動級3中各功率模塊單元的輸入連接，前置驅動級3由多個功率模塊單元組成，前置驅動級3中各功率模塊單元的輸出經功率合成再進行功率分配，由前置驅動級3功率分配器的輸出與驅動級4中各功率模塊單元的輸入連接。驅動級4也是由多個功率模塊單元組成，驅動級4中各功率模塊單元的輸出經功率合成再進行功率分配，由驅動級(4)功率分配器的輸出與功率放大級5中各功率模塊單元的輸入連接，功率放大級5是由一定數量的大臺階功率模塊單元組成，每一功率模塊單元都是一個獨立工作體，根據不同功率等級設備要求，配置相應數量的功率模塊單元。功率放大級5中各個功率模塊單元的輸出經功率合成電路合成后，由功率放大級5功率合成器的輸出與LC振蕩電路6的輸入連接。在LC振蕩電路6中，高頻淬火變壓器的初級線圈L與振蕩電容C連接成并聯諧振電路，在初級線圈中設有多組抽頭，選定其中一個抽頭與功率合成電路輸出的一端相連，高頻淬火變壓器的次級與感應加熱器7相連。由高頻淬火變壓器和感應加熱器7輸出高頻能量，完成加熱過程。冷卻器8為一個獨立的體系，它分為水冷系統和風冷系統，用以對整個全固態(tài)高頻感應加熱設備進行冷卻。
如圖3所示，功率模塊單元是由MOSFET場效應管組成橋式開關電路，電源由整流電路經分配網絡提供，激勵信號經反相器輸出給每臂MOSFET開關，橋式開關電路的輸出與功率合成電路相連。在激勵信號的作用下開關電路每臂MOSFET開關交替導通和關斷，將輸入的激勵信號轉換為所需要的輸出功率。保護開路檢測器是當某個功率模塊單元出現故障時，自動將這個損壞的功率模塊單元甩開，而不會對整個設備的輸出頻率和工作參數產生任何影響和造成設備停機。當要提高設備的功率等級時，就是通過增加功率模塊單元的數量來實現的。
權利要求
1.一種全固態(tài)高頻感應加熱設備，其特征在于它包括三相交流橋式整流電路(11)、控制電路(9)、功率合成電路、LC振蕩電路(6)、感應加熱器(7)和冷卻器(8)，功率合成電路包括頻率控制電路(1)、緩沖級(2)、前置驅動級(3)、驅動級(4)和功率放大級(5)，功率合成電路將功率合成后，輸出給LC振蕩電路(6)，所述的前置驅動級(3)、驅動級(2)、功率放大級(5)由功率模塊單元組成，每一功率模塊單元都是一個獨立工作體，各個功率模塊單元輸出經功率合成電路合成后，輸出給LC振蕩電路(6)，在LC振蕩電路(6)中，高頻淬火變壓器的初級線圈L與振蕩電容C連接成并聯諧振電路，高頻淬火變壓器的次級與感應加熱器(7)相連。
2.根據權利要求1所述的全固態(tài)高頻感應加熱設備，其特征在于所述的初級線圈L中設有多組抽頭，其中一個抽頭與功率合成電路輸出的一端相連。
3.根據權利要求1所述的全固態(tài)高頻感應加熱設備，其特征在于所述的功率模塊單元是由MOSFET場效應管組成橋式開關電路，其電源由三相交流橋式整流電路(11)提供，激勵信號經反相器輸出給每臂MOSFET開關，橋式開關電路的輸出與功率合成電路相連。
4.根據權利要求1或3所述的全固態(tài)高頻感應加熱設備，其特征在于所述的功率模塊單元包括保護開路檢測器。
5.根據權利要求1所述的全固態(tài)高頻感應加熱設備，其特征在于所述的冷卻器(8)包括對本發(fā)明進行冷卻的水冷系統和風冷系統。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高頻感應加熱設備，特別是工業(yè)熱處理行業(yè)中的全固態(tài)高頻感應加熱設備。它包括交流橋式整流電路，控制電路，功率合成電路，LC振蕩電路，感應加熱器，冷卻器，功率合成電路包括頻率控制電路、緩沖級、前置驅動級、驅動級和功率放大級，功率合成電路將功率合成后，輸出給LC振蕩電路，所述的前置驅動級、驅動級、功率放大級由功率模塊單元組成，各個功率模塊單元輸出經功率合成電路合成后，輸出給LC振蕩電路，在LC振蕩電路中，高頻淬火變壓器的初級線圈L與振蕩電容C連接成并聯諧振電路，高頻淬火變壓器的次級與感應加熱器相連。它具有造價低，工作效率高，可靠性強，使用壽命長，維護成本低，頻率范圍寬，單機功率大的優(yōu)點。
文檔編號H05B6/06GK1585570SQ20041003716
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月5日 優(yōu)先權日2004年6月5日
發(fā)明者楊偉 申請人:楊偉