專利名稱：電磁溫控供熱系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種供熱系統(tǒng)，尤其是一種采用電磁感應進行加熱控溫的供熱系統(tǒng)。
背景技術：
傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)是由型煤、天然氣或油等為鍋爐或其它受熱裝置加熱，使其中的 水或其它受熱介質受熱升溫，然后通過進、回水管和循環(huán)泵輸送至散熱端供熱。這種方式的 缺點是能源利用率低、污染環(huán)境嚴重，不能進行溫度的檢測及控制，容易導致供熱溫度不穩(wěn) 定，并且燃料添加的人工操作使工序繁瑣，降低了工作效率。

發(fā)明內容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能環(huán)保、能夠自動精確測溫控 溫的電磁溫控供熱系統(tǒng)。 為了達到上述目的，本發(fā)明的電磁溫控供熱系統(tǒng)是通過以下技術方案實現(xiàn)的包 括受熱器、電磁加熱溫控系統(tǒng)，以及至少一個散熱器，其中 所述電磁加熱溫控系統(tǒng)包括電磁加熱溫控裝置、電磁線圈和測溫傳感器；
所述電磁線圈環(huán)繞于所述受熱器外部，并與所述電磁加熱溫控裝置相連，所述電 磁加熱溫控裝置輸出交流高頻電流至所述電磁線圈，產生交變磁場使受熱器產生渦流發(fā) 熱； 所述測溫傳感器設于所述受熱器內部，并與所述電磁加熱溫控裝置相連，用于探 測受熱器內部的溫度，電磁加熱溫控裝置采集測溫傳感器測得的溫度值，并根據(jù)該測溫值 調整交流高頻電流的輸出，所述調整包括調整輸出交流高頻電流的大小或控制通斷；
所述散熱器通過進水管與回水管與受熱器相連。 進一步的，所述電磁加熱溫控裝置包括微處理器模塊MCU、溫度檢測模塊、交流高 頻輸出模塊、AC/DC交直流轉換電路模塊以及電源，其中 所述電源，用于為所述電磁加熱溫控裝置提供電能，將交流電輸入至所述AC/DC 交直流轉換電路模塊轉換為直流電； 所述交流高頻輸出模塊，在所述微處理器模塊MCU控制下，將直流電轉換為電磁 加熱所需的交流高頻電流，并輸出至所述電磁線圈； 所述溫度檢測模塊與受熱器上的測溫傳感器相連接，用于檢測獲得測溫傳感器的 測溫值，并將該測溫值反饋給所述微處理器模塊MCU ; 所述微處理器模塊MCU作為整個電磁加熱溫控系統(tǒng)的控制核心，來對整個系統(tǒng)進
行控制，其中配置有用于測溫控溫的軟件系統(tǒng)，可根據(jù)所接收的測溫值，控制調整交流高頻
輸出模塊的輸出電流大小，或者根據(jù)需要停止或啟動輸出交流高頻電流。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果優(yōu)點是采用了電磁感應加熱供能，既提高能
源利用率，又減少環(huán)境污染；可精確測量受熱室內部的溫度，并能夠根據(jù)需要自動調整交流
高頻輸出電流的大小或者控制通斷，供熱溫度穩(wěn)定，同時減少了人力的浪費，提高了工作效
4率。


圖1是電磁溫控供熱系統(tǒng)的示意圖； 圖2是電磁溫控供熱系統(tǒng)的一個具體實施例的示意圖；
圖3是電磁溫控供熱系統(tǒng)的電磁加熱溫控系統(tǒng)的流程圖；
圖4是圖1所示的電源電路示意圖； 圖5是圖1所示的AC/DC交直流轉換電路模塊的工作原理圖；
圖6是圖1所示的AC/DC交直流轉換電路模塊的結構圖；
圖7是自整定模式的流程圖；
圖8是圖7中PID分支的工作原理圖； 圖9是本發(fā)明的溫控系統(tǒng)進行自整定模式時的溫控結果示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，以下結合附圖對本發(fā)明作進一步 地詳細說明。 如圖1所示，本發(fā)明的電磁溫控供熱系統(tǒng)是通過以下技術方案實現(xiàn)的包括受熱 器4、電磁加熱溫控系統(tǒng)，以及至少一個散熱器5，其中 所述電磁加熱溫控系統(tǒng)包括電磁加熱溫控裝置1、電磁線圈3和測溫傳感器2 ; 所述電磁線圈環(huán)繞于受熱器外部，并與電磁加熱溫控裝置相連，所述電磁加熱溫
控裝置輸出交流高頻電流至所述電磁線圈，產生交變磁場使受熱器產生渦流發(fā)熱； 所述測溫傳感器設于受熱器內部，并與所述電磁加熱溫控裝置相連，用于探測受
熱器內部的溫度，所述電磁加熱溫控裝置采集測溫傳感器測得的溫度值，并根據(jù)該測溫值
調整交流高頻電流的輸出，所述調整包括調整輸出交流高頻電流的大小或調整通斷； 所述散熱器通過進水管6和回水管7與受熱器相連；所述受熱器內有傳熱介質，該
傳熱介質可以為水、油、蒸氣或超導液等，加熱升溫后傳熱介質通過輸液管輸送至散熱器供
暖，并在循環(huán)泵的控制下在受熱器與散熱器間循環(huán)流動，以保持散熱器的供熱效果。 如圖1所示，所述電磁加熱溫控裝置包括微處理器模塊MCU 13、溫度檢測模塊11、
交流高頻輸出模塊12、 AC/DC交直流轉換電路模塊14，以及電源15，其中 所述電源，用于為所述電磁加熱溫控裝置提供電能，將交流電輸入至所述AC/DC
交直流轉換電路模塊轉換為直流電； 所述交流高頻輸出模塊，在所述微處理器模塊MCU控制下，將直流電轉換為電磁 加熱所需的交流高頻電流，并輸出至所述電磁線圈； 所述溫度檢測模塊與受熱器上的測溫傳感器相連接，用于檢測獲得測溫傳感器的 測溫值，并將該測溫值反饋給所述微處理器模塊MCU ; 所述微處理器模塊MCU作為整個電磁加熱溫控系統(tǒng)的控制核心，來對整個系統(tǒng)進
行控制，其中配置有用于測溫控溫的軟件系統(tǒng)，可根據(jù)所接收的測溫值，控制調整交流高頻
輸出模塊的輸出電流大小，或者根據(jù)需要停止或啟動輸出交流高頻電流。 電磁溫控供熱系統(tǒng)進入正常工作后，在電磁加熱溫控系統(tǒng)的控制下，根據(jù)反饋得到的溫度數(shù)據(jù)來調整交流高頻電流的大小或者控制通斷，從而調整控制電磁線圈的加熱狀 態(tài)，進入……_測溫_加熱(或停加熱)_測溫_加熱(或停加熱)_……這種實時調整工作 狀態(tài)，以達到保持傳熱介質溫度恒定的目的，從而間接保證散熱器的散熱效果。
如圖2所示，給出了該發(fā)明的一個具體實施例。 圖2所示的實施例中，電磁溫控供熱系統(tǒng)的受熱器外配置有電磁線圈，用于對受 熱器進行電磁加熱，受熱器內部配置有一個測溫傳感器，此處測溫傳感器為PT100。所述電 源部分采用220伏50赫茲的交流市電電源，將市電輸入至由MCU構成的微電腦加熱控制器 中，在微電腦加熱控制器控制下，將市電進行AC/DC (交流/直流)轉換為直流后，再將直 流利用交流高頻輸出模塊轉換為18KHz的高頻交流電壓輸入至電磁線圈中，用于對受熱器 進行加熱。該實施例中，還包括一個用戶控制界面，即觸摸屏，用于供用戶通過觸摸屏對本 發(fā)明的電磁溫控供熱系統(tǒng)的電磁加熱溫控系統(tǒng)進行控制，用戶可通過界面輸入控制參數(shù)， 例如設定的溫度值或者通過觸摸屏啟動或停止加熱，用戶還可通過觸摸屏查看當前加熱溫 度。用戶通過觸摸屏輸入的控制信息(包含溫度控制指令和設定溫度值信息)通過一個 PCC(programming computer controller)可編程計算機控制器模塊輸出至所述微電腦加 熱控制器(即對應圖1所示的微處理器模塊MCU)，從而實現(xiàn)用戶對整個溫控系統(tǒng)的控制。 所述觸摸屏和PPC可編程計算機控制器模塊配置有一個直流電源模塊，輸出24V的直流電 對觸摸屏和PPC模塊供電。 如圖3所示，給出了該發(fā)明的電磁加熱溫控系統(tǒng)部分的工作原理圖。
首先，電磁加熱溫控裝置通過內部AC/DC轉換電路(此處可以為整流濾波電 路)將220KV，50Hz的交流電變成直流電；再經(jīng)過PFM(脈沖頻率調制，Pulse Frequency Modulation)控制電路(即圖1所示的交流高頻輸出模塊)將直流電轉換成18_30KHz高頻 電壓；高速變化的電流通過電磁線圈會根據(jù)材料不同，產生高速變化的不同波長磁場，當磁 場內的磁力線通過金屬材質的受熱器時，會在金屬體內產生無數(shù)的小渦流，從而使受熱器 本身高速發(fā)熱。在加熱過程中，測量受熱器內部的溫度值，進行溫度控制的溫控模塊(即圖 1所示的MCU模塊)根據(jù)被測溫度調整PFM(脈沖頻率調制，Pulse Frequency Modulation) 控制電路輸出的交流高頻加熱電流大小，還可預設一下告警條件，當溫度值達到告警條 件時，還可對用戶進行告警提示。MCU進行溫度控制可以經(jīng)過比例(Proportion)-積分 (Integral)-微分(Derivative)控制器PID進行溫度控制，或經(jīng)過自整定進行溫度控制。
如圖4所示，給出了基于圖1所示的電源部分的電路示意圖。該電源通過阻值的調 整來適應溫控系統(tǒng)對電源要求。即調整交流高頻輸出時，可以對交流高頻輸出模塊進行調 整來實現(xiàn)，也可以再MCU模塊控制下，通過調整將市電轉換為直流電的電源的阻值來實現(xiàn)。 具體采用上述哪種調整方式，可以根據(jù)需要來選擇。 圖1所示的微處理器MCU模塊用于主要控制溫度調整，為核心溫控模塊。圖5和 圖6是MCU模塊中的一個A/D轉換電路的工作原理及結構示意圖。該A/D轉換電路將電源 提供的電流轉換成數(shù)字信號，再根據(jù)控制算法進行計算，輸出控制量。圖6所示的雙向可控 硅采用移相的方法進行觸發(fā)，過零檢測電路檢測電源A相電壓的過零點，向溫控系統(tǒng)中MCU 控制模塊發(fā)出中斷信號，從而啟動計時器工作。根據(jù)控制量進行計數(shù)，到零后由接口芯片發(fā) 出觸發(fā)信號。觸發(fā)電路據(jù)此發(fā)出觸發(fā)脈沖，進而控制可控硅的導通，調控設備的溫度。在采 樣周期到時，采集溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)控制算法算出控制量；同時，檢測電源A相的過零信號；A相過零，則引起中斷，進行可控硅觸發(fā)移相處理。 如圖7所示，顯示了 MCU通過PID控制器進行溫度控制的流程圖。
首先運行主程序，進行數(shù)據(jù)預置； 判斷是否到達采樣時間，若是則進一步判斷是否進入自整定程序，若否則直接結 束調整； 判斷是否進入自整定程序，若是則執(zhí)行自整定程序；執(zhí)行自整定程序已結束，則更 新PID參數(shù)重新返回判斷是否需進行自整定，若尚未結束，則進一步判斷是否已完成調整， 若未完成，則重新返回判斷采樣時間是否到時，若已完成則結束。 判斷不進入自整定程序時，則進入PID支路，進行比例積分未分處理，之后判斷是
否已完成調整，若未完成，則重新返回判斷采樣時間是否到時，若已完成則結束。 本發(fā)明具有如下兩個特點 1、輸出可以是數(shù)據(jù)形式D，也可以是開關量形式Y，在編程時可以自由選擇，如圖6 所示。 2、通過自整定可得到最佳的采樣時間及PID參數(shù)值，提高了控制精度。如圖7、圖 8所示。圖8詳細解釋了圖7中的PID.。圖9是控溫精準的結果。 如圖8所示，顯示了模擬PID控制系統(tǒng)原理圖。圖8中，PID的控制規(guī)律如下
e(t) = r(t)-c(t) u(t) = Kp[e(t)+1/Ti / e (t) dt+TD de(t)/dt] 其中，e(t)為偏差，r(t)為給定值，c (t)為實際輸出值，u(t)為控制量；Kp、 Ti、
TD分別為比例系數(shù)、積分時間系數(shù)、微分時間系數(shù)。
運算結果 1.模擬量輸出MV = U(t)的數(shù)字量形式。 2.開關點輸出Y = T襯MV/PID輸出上限]。Y為控制周期內輸出點接通時間。隨 著測定值PV的增加操作輸出值MV減少，用于加熱控制。 所述電磁加熱溫控系統(tǒng)，在工作時，具有自整定模式。用戶在需要時，可以選用自 整定模式，使系統(tǒng)自動尋找最佳的控制參數(shù)(采樣時間、比例增益Kp、積分時間Ti、微分時 間TD)。在自整定開始的時候，用戶預先將PID的控制周期(采樣時間)設為0。在自整定 前，當前測定溫度與環(huán)境溫度必須一致，才能達到最佳整定效果。輸入濾波常數(shù)，具有使采 樣值變化平滑的效果，其默認值為0%，表示不濾波。微分增益，屬于低通濾波環(huán)節(jié)，具有緩 和輸出值急劇變化的效果，其默認值為50%，增大該微分增益值將使緩和作用更為明顯，一 般用戶無需改動。 自整定過程中對溫度調整的示意圖，如圖9所示。其中，+00^為控制溫度上 限，-DIFF為控制溫度下限。自整定開始后，溫度按照曲線所示變化，完成整定后溫度趨向 于設定溫度，再次啟動加熱時不需再進行整定。
權利要求
電磁溫控供熱系統(tǒng)，其特征在于包括受熱器、電磁加熱溫控系統(tǒng)，以及至少一個散熱器，其中所述電磁加熱溫控系統(tǒng)包括電磁加熱溫控裝置、電磁線圈和測溫傳感器；所述電磁線圈環(huán)繞于所述受熱器外部，并與所述電磁加熱溫控裝置相連，所述電磁加熱溫控裝置輸出交流高頻電流至所述電磁線圈，產生交變磁場使受熱器產生渦流發(fā)熱；所述測溫傳感器設于所述受熱器內部，并與所述電磁加熱溫控裝置相連，用于探測受熱器內部的溫度，電磁加熱溫控裝置采集測溫傳感器測得的溫度值，并根據(jù)該測溫值調整交流高頻電流的輸出，所述調整包括調整輸出交流高頻電流的大小或控制通斷；所述散熱器通過進水管與回水管與受熱器相連。
2. 如權利要求1所述電磁溫控供熱系統(tǒng)，其特征在于所述電磁加熱溫控裝置包括微 處理器模塊MCU、溫度檢測模塊、交流高頻輸出模塊、AC/DC交直流轉換電路模塊以及電源， 其中所述電源，用于為所述電磁加熱溫控裝置提供電能，將交流電輸入至所述AC/DC交直 流轉換電路模塊轉換為直流電；所述交流高頻輸出模塊，在所述微處理器模塊MCU控制下，將直流電轉換為電磁加熱 所需的交流高頻電流，并輸出至所述電磁線圈；所述溫度檢測模塊與受熱器上的測溫傳感器相連接，用于檢測獲得測溫傳感器的測溫 值，并將該測溫值反饋給所述微處理器模塊MCU ;所述微處理器模塊MCU根據(jù)所接收的測溫值，控制調整所述交流高頻輸出模塊的輸出 電流大小，或者根據(jù)需要調整是否停止或啟動輸出交流高頻電流。
3. 如權利要求2所述電磁溫控供熱系統(tǒng)，其特征在于所述電源輸入的交流電為220 伏50赫茲的交流市電；所述交流高頻輸出模塊，對直流電進行轉換后的高頻交流電為 18KHz至30KHz的高頻交流電。
4. 如權利要求2所述電磁溫控供熱系統(tǒng)，其特征在于所述交流高頻輸出模塊是脈沖 頻率調制PFM控制電路。
5. 如權利要求2所述電磁溫控供熱系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器模塊MCU根據(jù)所 接收的測溫值，控制調整所述交流高頻輸出模塊的輸出電流大小時，采用直接調整交流高 頻輸出模塊的交流高頻輸出電壓來實現(xiàn)，或采用直接調整電源的阻值配合AC/DC交流直流 轉換模塊來實現(xiàn)。
6. 如權利要求2所述電磁溫控供熱系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器模塊MCU根據(jù)所 接收的測溫值，控制調整所述交流高頻輸出模塊的輸出電流大小，實現(xiàn)溫度控制時，采用比 例_積分_微分控制器PID方式，或者采用自整定方式進行溫度控制。
7. 如權利要求2所述電磁溫控供熱系統(tǒng)，其特征在于所述電磁加熱溫控裝置進一步還包括觸摸屏，用于供用戶通過觸摸屏對整個加熱溫控系統(tǒng)進行控制，用戶通過界面輸入控制參數(shù)，查看當前加熱溫度；可編程計算機控制器PCC，用于將用戶通過觸摸屏輸入的控制信息輸出至所述微處理 器模塊MCU，實現(xiàn)用戶對整個溫控系統(tǒng)的控制；告警電路，當溫度值達到預設告警條件時，對用戶進行告警提示。
8. 如權利要求7所述電磁溫控供熱系統(tǒng)，其特征在于所述觸摸屏和可編程計算機控制器PPC配置有一個直流電源模塊，輸出24V的直流電對觸摸屏和PPC模塊供電。
9. 如權利要求6所述電磁溫控供熱系統(tǒng)，其特征在于所述電磁加熱溫控裝置，在采用 自整定方式進行溫度控制時，在自整定開始時，預先將PID的采樣時間設為0 ;輸入濾波常數(shù)默認值為0% ;微分增益默認值為50%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁溫控供熱系統(tǒng)，包括受熱器、電磁加熱溫控系統(tǒng)，以及至少一個散熱器，電磁加熱溫控系統(tǒng)包括電磁加熱溫控裝置、電磁線圈和測溫傳感器。電磁線圈環(huán)繞于受熱器外部，由電磁加熱溫控裝置輸入交流高頻電流后產生交變磁場，使受熱器產生渦流發(fā)熱。測溫傳感器設于受熱器內部，并與電磁加熱溫控裝置相連，用于探測受熱器內部溫度，并進行數(shù)據(jù)采集。電磁加熱溫控裝置根據(jù)采集的數(shù)據(jù)按需要調整交流高頻電流的大小或控制通斷。受熱器通過進水管和回水管與散熱器相連，傳熱介質在受熱器與散熱器間循環(huán)流動，以保持散熱器供熱效果。該電磁溫控供熱系統(tǒng)既節(jié)能環(huán)保，又可精確測溫控溫，供熱溫度穩(wěn)定，并大大節(jié)省了人力。
文檔編號F24D19/00GK101726034SQ20091025057
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權日2009年12月15日
發(fā)明者崔兆寶, 趙炳仁 申請人:青島福潤德自動化技術有限公司