專利名稱：一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大功率感應(yīng)加熱電源有加熱速度快、工件受加均勻、采用非接觸式加熱、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，如在制造業(yè)和冶金業(yè)用于淬火、透熱、熔煉、保溫、釬焊以及燒結(jié)等。隨著感應(yīng)加熱理論和感應(yīng)加熱裝置的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也隨之?dāng)U大，應(yīng)用范圍越來越廣。但現(xiàn)有的技術(shù)，因系統(tǒng)操作不方便，性能不穩(wěn)定，自動(dòng)化水平低，對(duì)金屬的熔煉質(zhì)量無法保障。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述現(xiàn)有的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種實(shí)用的大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻 電源監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了熔煉加工的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔爐負(fù)載功率的控制，對(duì)爐體的壽命和金屬的熔煉質(zhì)量有顯著的提高，增強(qiáng)了熔煉過程的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。為達(dá)成以上所述的目的，本實(shí)用新型的一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)采取如下技術(shù)方案:一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)，包括感應(yīng)爐體A、感應(yīng)爐體B、中頻電源、PLC控制柜和觸摸屏HMI，其特征在于，所述PLC控制柜與觸摸屏HMI連接，PLC控制柜通過I/O模塊與中頻電源連接，PLC控制柜將信號(hào)通過D/A模塊轉(zhuǎn)換后經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)電路輸入中頻電源，所述中頻電源與感應(yīng)爐體A和感應(yīng)爐體B連接，中頻電源與電流傳感器、電壓傳感器、頻率傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器連接，并通過A/D模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸入PLC控制柜。所述感應(yīng)爐體A和感應(yīng)爐體B為坩堝，采用耐火材料筑成，外面套一層螺旋形的感應(yīng)線圈。所述中頻電源通過“交-直-交”的方式為感應(yīng)爐體供電,其輸出的中頻電流頻率在300Hz 20KHz之間。采用如上技術(shù)方案的本實(shí)用新型，具有如下有益效果:系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了熔煉加工的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔爐負(fù)載功率的控制，對(duì)爐體的壽命和金屬的熔煉質(zhì)量有顯著的提高，增強(qiáng)了熔煉過程的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0011]為了進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步進(jìn)行說明:如圖1所示，本實(shí)用新型的一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)，包括感應(yīng)爐體A、感應(yīng)爐體B、中頻電源、PLC控制柜和觸摸屏HMI，觸摸屏HMI與PLC控制柜連接，PLC控制柜通過I/O模塊與中頻電源連接，PLC控制柜將信號(hào)通過D/A模塊轉(zhuǎn)換后經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)電路輸入中頻電源，中頻電源與感應(yīng)爐體A和感應(yīng)爐體B連接，中頻電源與電流傳感器、電壓傳感器、頻率傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器連接，并通過A/D模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸入PLC控制柜。感應(yīng)爐體A和感應(yīng)爐體B為坩堝，采用耐火材料筑成，外面套一層螺旋形的感應(yīng)線圈，將待熔的金屬爐料置于坩堝內(nèi)，當(dāng)線圈通上交流電時(shí)，金屬爐料的內(nèi)部在交變磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生渦流效應(yīng)和磁滯損失而引起熱效應(yīng)，從而達(dá)到加熱熔煉的目的。中頻電源通過“交-直-交”的方式為感應(yīng)爐體供電，其輸出的中頻電流頻率在300Hz 20KHz之間，它是感應(yīng)加熱系統(tǒng)主要的主要組成部分，是主要的監(jiān)控對(duì)象。PLC是整個(gè)系統(tǒng)的核心單元，其功能是采集并完成所有模擬量和數(shù)字量的處理，負(fù)責(zé)爐體的溫度采集、中頻電源的功率和加熱工藝控制，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)觸摸屏HMI的通信。觸摸屏HMI是系統(tǒng)人機(jī)交互的監(jiān)控終端，既可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，又可以通過觸摸式按鈕修改系統(tǒng)的工作參數(shù)以及對(duì)設(shè)備下達(dá)動(dòng)作指令，還可以自動(dòng)將系統(tǒng)的報(bào)警信息、歷史記錄和趨勢(shì)信息存入自定義的數(shù)據(jù)庫(kù)中。感應(yīng)加熱電源一般由主電路、控制電路及其保護(hù)電路組成。其中主電路包括整流電路、濾波電路、逆變電路、負(fù)載電路組成。三相工頻電流經(jīng)整流器整流，濾波器濾波后，變成平直的直流電流送給逆變器，再由逆變器轉(zhuǎn)換為負(fù)載電路所需要的中頻電流。逆變電路的輸出為負(fù)載直接提供能源。中頻電流通過感應(yīng)線圈對(duì)工件加熱時(shí)，可等效為一個(gè)電感和電阻，負(fù)載呈感性，為了提高功率因數(shù)和逆變器的輸出頻率，一般采用加補(bǔ)償電容的方法，使補(bǔ)償后負(fù)載工作在諧振頻率上。根據(jù)補(bǔ)償電容和感應(yīng)加熱線圈連接方式的不同，電源逆變電路可分為并聯(lián)諧振式和串聯(lián)諧振式兩種形式。串聯(lián)諧振逆變電路，它將補(bǔ)償電容和感應(yīng)圈(等值電阻和電感)串聯(lián)后作為逆變橋的負(fù)載。由于補(bǔ)償電容值較大，可以近似認(rèn)為逆變器輸入端電壓固定不變。交替開通和關(guān)斷逆變器上的可控器件就可以在逆變器的輸出端得到交變的方波電壓。由于當(dāng)串聯(lián)逆變器采用適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣绞綍r(shí)開關(guān)損耗較小，因而可以有較寬范圍的工作頻率。正因?yàn)檫@一原因，目前在半導(dǎo)體高頻感應(yīng)加熱電源中，串聯(lián)逆變器方案受到更多的重視。在加熱和熔化金屬爐料過程中，因溫度變化和爐料溶化等因素，使負(fù)載等效參數(shù)和固有諧振頻率發(fā)生變化。為了提高電源效率應(yīng)使串聯(lián)逆變器始終工作在功率因數(shù)接近于或等于I的準(zhǔn)諧振狀態(tài)，這就要求逆變器的輸出頻率能跟隨負(fù)載固有頻率變化，以實(shí)現(xiàn)逆變器件的零電流開關(guān)或零電壓開關(guān)。本實(shí)用新型采用的PWM頻率跟蹤方法對(duì)負(fù)載的電壓電流波形進(jìn)行采樣，根據(jù)過零點(diǎn)的位置取得電壓和電流之間的相位差，得到系統(tǒng)實(shí)時(shí)的功率因數(shù) ，以此來調(diào)節(jié)逆變器的工作頻率，提升感應(yīng)爐的功率因數(shù)。
權(quán)利要求1.一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)，包括感應(yīng)爐體A、感應(yīng)爐體B、中頻電源、PLC控制柜和觸摸屏HMI，其特征在于，所述PLC控制柜與觸摸屏HMI連接，PLC控制柜通過I/O模塊與中頻電源連接，PLC控制柜將信號(hào)通過D/A模塊轉(zhuǎn)換后經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)電路輸入中頻電源，所述中頻電源與感應(yīng)爐體A和感應(yīng)爐體B連接，中頻電源與電流傳感器、電壓傳感器、頻率傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器連接，并通過A/D模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸入PLC控制柜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)爐體A和感應(yīng)爐體B為坩堝，采用耐火材料筑成，外面套一層螺旋形的感應(yīng)線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述中頻電源通過“交-直-交”的方式為感應(yīng)爐體供電，其輸出的中頻電流頻率在300Hz 20 KHz 之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC控制柜與觸摸屏HMI連接，PLC控制柜通過I/O模塊與中頻電源連接，PLC控制柜將信號(hào)通過D/A模塊轉(zhuǎn)換后經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)電路輸入中頻電源，所述中頻電源與感應(yīng)爐體A和感應(yīng)爐體B連接，中頻電源與電流傳感器、電壓傳感器、頻率傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器連接，并通過A/D模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸入PLC控制柜。本實(shí)用新型系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了熔煉加工的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔爐負(fù)載功率的控制，對(duì)爐體的壽命和金屬的熔煉質(zhì)量有顯著的提高，增強(qiáng)了熔煉過程的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。
文檔編號(hào)H05B6/06GK203136219SQ20132000022
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者羅來衛(wèi), 張靖韻, 常永亮, 羅來軍 申請(qǐng)人:西安奧邦科技有限責(zé)任公司