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
【專利摘要】本發(fā)明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控制柜將信號通過D/A模塊轉(zhuǎn)換后經(jīng)過放大驅(qū)動電路輸入中頻電源，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模塊將信號轉(zhuǎn)換后輸入PLC控制柜。本發(fā)明系統(tǒng)操作簡單，減輕了工人勞動強度，提高了熔煉加工的自動化水平，實現(xiàn)了對熔爐負(fù)載功率的控制，對爐體的壽命和金屬的熔煉質(zhì)量有顯著的提高，增強了熔煉過程的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。
【專利說明】一種大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明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)】
[0002]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、容易實現(xiàn)自動控制等諸多優(yōu)點，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，自動化水平低，對金屬的熔煉質(zhì)量無法保障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有的缺點，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實用的大功率并聯(lián)、串聯(lián)諧振中頻電源監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)操作簡單，減輕了工人勞動強度，提高了熔煉加工的自動化水平，實現(xiàn)了對熔爐負(fù)載功率的控制，對爐體的壽命和金屬的熔煉質(zhì)量有顯著的提高，增強了熔煉過程的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。
[0004]為達(dá)成以上所述的目的，本發(fā)明的一種大功率并聯(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控制柜將信號通過D/A模塊轉(zhuǎn)換后經(jīng)過放大驅(qū)動電路輸入中頻電源，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模塊將信號轉(zhuǎn)換后輸入PLC控制柜。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]采用如上技術(shù)方案的本發(fā)明，具有如下有益效果:
系統(tǒng)操作簡單，減輕了工人勞動強度，提高了熔煉加工的自動化水平，實現(xiàn)了對熔爐負(fù)載功率的控制，對爐體的壽命和金屬的熔煉質(zhì)量有顯著的提高，增強了熔煉過程的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0009]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合附圖進(jìn)一步進(jìn)行說明:
如圖1所示，本發(fā)明的一種大功率并聯(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控制柜將信號通過D/A模塊轉(zhuǎn)換后經(jīng)過放大驅(qū)動電路輸入中頻電源，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，金屬爐料的內(nèi)部在交變磁場的作用下產(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)控對象。PLC是整個系統(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，實現(xiàn)與上位機觸摸屏HMI的通信。觸摸屏HMI是系統(tǒng)人機交互的監(jiān)控終端，既可以實時準(zhǔn)確地顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，又可以通過觸摸式按鈕修改系統(tǒng)的工作參數(shù)以及對設(shè)備下達(dá)動作指令，還可以自動將系統(tǒng)的報警信息、歷史記錄和趨勢信息存入自定義的數(shù)據(jù)庫中。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)線圈對工件加熱時，可等效為一個電感和電阻，負(fù)載呈感性，為了提高功率因數(shù)和逆變器的輸出頻率，一般采用加補償電容的方法，使補償后負(fù)載工作在諧振頻率上。根據(jù)補償電容和感應(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開關(guān)損耗較小，因而可以有較寬范圍的工作頻率。正因為這一原因，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，以實現(xiàn)逆變器件的零電流開關(guān)或零電壓開關(guān)。本發(fā)明采用的PWM頻率跟蹤方法對負(fù)載的電壓電流波形進(jìn)行采樣，根據(jù)過零點的位置取得電壓和電流之間的相位差，得到系統(tǒng)實時的功率因數(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)爐體八、感應(yīng)爐體8、中頻電源、？10控制柜和觸摸屏冊I，其特征在于，所述控制柜與觸摸屏冊1連接，？10控制柜通過1/0模塊與中頻電源連接，控制柜將信號通過0/八模塊轉(zhuǎn)換后經(jīng)過放大驅(qū)動電路輸入中頻電源，所述中頻電源與感應(yīng)爐體八和感應(yīng)爐體8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，并通過八/0模塊將信號轉(zhuǎn)換后輸入？10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)爐體八和感應(yīng)爐體8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300--20腿2之間。
【文檔編號】G05F1/70GK104423415SQ201310405666
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】袁博, 張華斌 申請人:西安司坤電子科技有限公司