專利名稱：級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及感應(yīng)加熱電源裝置，特別指一種級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源。
背景技術(shù)：
中頻感應(yīng)加熱電源是通過(guò)晶閘管或MOSFET或IGBT等電力半導(dǎo)體器件將工頻 (50Hz)電源變換為中頻(200Hz 200kHz)電源的裝置，主要是在感應(yīng)熔煉，感應(yīng)加熱，感應(yīng) 淬火等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的中頻感應(yīng)電源絕大部分為中小容量(500KW以下)，有很少 一部分采用功率器件的串并聯(lián)來(lái)擴(kuò)大容量。在器件的串并聯(lián)這種方式中，其缺點(diǎn)是①不 容易處理好串并聯(lián)器件的均壓?jiǎn)栴}和并聯(lián)器件均流問(wèn)題；②由于器件制造工藝和參數(shù)的 離散性，限制了器件的串并聯(lián)數(shù)目；③裝置的可靠性和并聯(lián)數(shù)目成反比，在工作過(guò)程中只 要有一個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)將不能正常工作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)背景技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和問(wèn)題加以改進(jìn)和創(chuàng)新，提供一 種采用功率單元箱串聯(lián)的主電路結(jié)構(gòu)，單個(gè)功率單元箱都是一個(gè)小型的低壓小功率電源， 整個(gè)中頻感應(yīng)加熱電源輸出電壓由功率單元的輸出電壓疊加而成，輸出功率為所有功率單 元輸出功率之和，當(dāng)一個(gè)功率單元箱出現(xiàn)故障后，可旁路故障單元箱的級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加 熱電源。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是構(gòu)造一種包括以下結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源，其 特點(diǎn)是包括移相變壓器柜、功率單元箱逆變柜和控制柜，其中所述的移相變壓器柜將高壓電源分解為至少兩個(gè)低壓電源，低壓電源相互錯(cuò)位一 個(gè)角度；所述的功率單元箱逆變器中包括至少兩個(gè)功率單元箱，每個(gè)功率單元箱包括整流 逆變電路和旁路保護(hù)電路；所述的控制柜由DSP2812數(shù)字處理器連接FPGA芯片，采用光纖與功率單元連接通 信，并與上位機(jī)和PLC可編程控制器連接通信，實(shí)現(xiàn)模擬量的輸入與輸出、開(kāi)關(guān)量的輸入或 輸出、參數(shù)的給定、設(shè)備的控制。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及有益效果本實(shí)用新型采用多個(gè)功率單元箱級(jí)聯(lián)的方式，控制部分采用DSP高速數(shù)字處理器 應(yīng)用SPWM調(diào)制算法，實(shí)現(xiàn)了輸出單相頻率電壓可調(diào)的正弦電源，此電源可根據(jù)負(fù)載反饋的 加熱溫度獨(dú)立調(diào)節(jié)頻率與電流，實(shí)現(xiàn)快速精確跟蹤負(fù)載所需目標(biāo)加熱溫度。當(dāng)客戶對(duì)電源 輸出電壓有不同要求時(shí)，只需簡(jiǎn)單地調(diào)整功率單元箱個(gè)數(shù)來(lái)滿足客戶地不同需求。

圖1是本實(shí)用新型電原理框圖。[0012]圖2是功率單元箱電原理圖。
具體實(shí)施方式
由圖1、2可知，本實(shí)用新型所述的級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源，其特點(diǎn)是包括移相變壓器柜A、功率單元箱逆變柜B和控制柜C，其中所述的移相變壓器柜A將高壓電源分解為多個(gè)低壓電源，每個(gè)低壓繞組相互錯(cuò)位 一個(gè)角度；所述的功率單元箱逆變器B中包括至少兩個(gè)功率單元箱，每個(gè)功率單元箱包括整 流電路、逆變電路、儲(chǔ)能濾波電容、旁路保護(hù)電路；所述的控制柜C由DSP2812數(shù)字處理器連接FPGA芯片，采用光纖與功率單元連接 通信，并與上位機(jī)和PLC可編程控制器連接通信，實(shí)現(xiàn)模擬量的輸入與輸出、開(kāi)關(guān)量的輸入 或輸出、參數(shù)的給定、設(shè)備的控制。本實(shí)用新型所述的功率單元箱內(nèi)的整流逆變電路包括由二極管D1、D2、D3、D4、D5、 D6組成的整流三相全橋，由電容C1、C2組成的儲(chǔ)能濾波電容組。本實(shí)用新型所述的功率單 元箱整流逆變電路包括由絕緣柵雙極型晶體管IGBTl、IGBT2、IGBT3、IGBT4組成的逆變器。 本實(shí)用新型所述的功率單元箱旁路保護(hù)電路包括電容C4和電阻R3構(gòu)成的RC電路，通過(guò)晶 閘管Dll的控制極TRGN和TRGP輸入高電平使晶閘管Dll導(dǎo)通。本實(shí)用新型的工作原理本實(shí)用新型所述的基于DSP級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源，主要由一個(gè)開(kāi)關(guān)柜，可實(shí) 現(xiàn)進(jìn)線出線電壓的接通與切斷；一個(gè)移相變壓器柜，用于將一個(gè)高壓電源分解為若干個(gè)相 互錯(cuò)位一定角度的低壓電源，由于繞組相互錯(cuò)位一定的角度差，造成在電網(wǎng)側(cè)諧波污染小， 功率因數(shù)高，無(wú)需功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波抑制裝置；功率單元箱逆變柜，其中包含多個(gè)功率 單元箱，每個(gè)功率單元箱為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通 過(guò)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到單相交流輸出，通過(guò)級(jí)聯(lián)的方式對(duì)每個(gè)功率單元 箱的PWM波形進(jìn)行重組，可得到階梯正弦PWM波形；控制柜，主要由DSP高速數(shù)字處理器、 FPGA、單片機(jī)、PLC控制器、人機(jī)操作界面等共同組成。主控制器采用DSP2812，主要完成功 能有①完成錯(cuò)位移相SPWM脈沖的實(shí)時(shí)計(jì)算，將計(jì)算數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳給FPGA ；②與功率單元 通信，控制功率單元的工作，并實(shí)時(shí)傳輸功率單元的運(yùn)行狀態(tài)，采用光纖通訊技術(shù)，低壓部 分和高壓部分通過(guò)光纖完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的可靠性；③與上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì) 整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控；④與西門子S7-300系列PLC通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)入開(kāi)出信號(hào)的傳遞，檢測(cè)及 控制系統(tǒng)“啟動(dòng)”、“停止”等按鍵及完成相應(yīng)的功能；⑤實(shí)現(xiàn)模擬量(電壓、電流、溫度等) 的輸入輸出。圖1以6個(gè)功率單元箱串聯(lián)為例，給出了基于DSP級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源 原理圖。功率單元箱結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由一個(gè)整流三相全橋，用于將交流電整流為直 流電；一個(gè)儲(chǔ)能濾波電容組，用于能量交換與濾波；一個(gè)逆變器，用于產(chǎn)生頻率和電流可控 的交流電源；一個(gè)旁路保護(hù)電路，C4和R3構(gòu)成RC電路，用于減小輸出dv/dt，當(dāng)需要旁路 時(shí)，通過(guò)晶閘管Dll的控制極TRGN、TRGP輸入高電平使晶閘管Dl導(dǎo)通，旁路輸出，平時(shí)正常 工作時(shí)，Dl處于判斷狀態(tài)。本實(shí)用新型所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中工 程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求一種級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源，其特征在于包括移相變壓器柜(A)、功率單元箱逆變柜(B)和控制柜(C)，其中所述的移相變壓器柜(A)將高壓電源分解為至少兩個(gè)低壓電源，低壓電源相互錯(cuò)位一個(gè)角度；所述的功率單元箱逆變器(B)中包括至少兩個(gè)功率單元箱，每個(gè)功率單元箱包括整流逆變電路和旁路保護(hù)電路；所述的控制柜(C)由DSP2812數(shù)字處理器連接FPGA芯片，采用光纖與功率單元連接通信，并與上位機(jī)和PLC可編程控制器連接通信，實(shí)現(xiàn)模擬量的輸入與輸出、開(kāi)關(guān)量的輸入或輸出、參數(shù)的給定、設(shè)備的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源，其特征在于所述的功率單元箱內(nèi) 的整流逆變電路包括由二極管(Dl、D2、D3、D4、D5、D6)組成的整流三相全橋，由電容(Cl、 C2)組成的儲(chǔ)能濾波電容組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源，其特征在于所述的功率單元箱整 流逆變電路包括由絕緣柵雙極型晶體管(IGBTl、IGBT2、IGBT3、IGBT4)組成的逆變器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源，其特征在于所述的功率單元箱旁 路保護(hù)電路包括電容(C4)和電阻(R3)構(gòu)成的RC電路，通過(guò)晶閘管(Dll)的控制極(TRGN 和TRGP)輸入高電平使晶閘管(Dll)導(dǎo)通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及感應(yīng)加熱電源裝置，特別指一種級(jí)聯(lián)式中頻感應(yīng)加熱電源。它是由移相變壓器柜、功率單元箱逆變柜和控制柜，其中所述的移相變壓器柜將高壓電源分解為至少兩個(gè)低壓電源，低壓電源相互錯(cuò)位一個(gè)角度；所述的功率單元箱逆變器中包括至少兩個(gè)功率單元箱，每個(gè)功率單元箱包括整流逆變電路和旁路保護(hù)電路；所述的控制柜由DSP2812數(shù)字處理器連接FPGA芯片，采用光纖與功率單元連接通信，并與上位機(jī)和PLC可編程控制器連接通信，實(shí)現(xiàn)模擬量的輸入與輸出、開(kāi)關(guān)量的輸入或輸出、參數(shù)的給定、設(shè)備的控制。本實(shí)用新型采用多個(gè)功率單元箱級(jí)聯(lián)的方式，控制部分采用DSP高速數(shù)字處理器應(yīng)用SPWM調(diào)制算法，實(shí)現(xiàn)了輸出單相頻率電壓可調(diào)的正弦電源。
文檔編號(hào)H05B6/04GK201674685SQ20102020402
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者喻國(guó)強(qiáng), 朱思國(guó), 朱晶亮, 楊立軍, 歐陽(yáng)紅林, 董湘凌 申請(qǐng)人:湖南中科電氣股份有限公司