一种用于电磁加热的串联谐振装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于电磁加热的串联谐振装置，包括供电电源、驱动电路、控制电路、第一开关管、第二开关管、一个谐振电容C和一个感应线圈L，还包括电流互感器和频率捕获电路。两开关管串联后接供电电源；L缠绕在被加热金属体上，LC串联后组成负载电路接第二开关管的集电极和发射极；驱动电路连接两开关管的栅极；控制电路连接驱动电路和频率捕获电路，频率捕获电路连接电流互感器，电流互感器采集感应线圈L中流过的电流。该方案外加电流互感器和频率捕获电路，在负载电路工作在其固有频率下时，捕获负载电路的固有频率，并反馈给控制电路，控制电路根据反馈实时改变系统的给定频率使之与负载电路的固有频率相等，使负载电路工作在最高热转换效率状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种用于电磁加热的串联谐振装置，包括供电电源、驱动电路、控制电路、第一开关管、第二开关管、一个谐振电容C和一个感应线圈L，还包括电流互感器和频率捕获电路。两开关管串联后接供电电源；L缠绕在被加热金属体上，LC串联后组成负载电路接第二开关管的集电极和发射极；驱动电路连接两开关管的栅极；控制电路连接驱动电路和频率捕获电路，频率捕获电路连接电流互感器，电流互感器采集感应线圈L中流过的电流。该方案外加电流互感器和频率捕获电路，在负载电路工作在其固有频率下时，捕获负载电路的固有频率，并反馈给控制电路，控制电路根据反馈实时改变系统的给定频率使之与负载电路的固有频率相等，使负载电路工作在最高热转换效率状态。【专利说明】—种用于电磁加热的串联谐振装置
本技术涉及电磁加热技术，特别涉及一种用于电磁加热的串联谐振装置。
技术介绍
电磁加热是利用电磁感应现象对金属对象进行加热的方式。其工作原理是利用感应线圈中通过交变的电流产生交变磁场，再由交变的磁场在被加热的金属对象上产生感应电流(即涡流)，从而达到加热的目的。图1为现有实现电磁加热装置的电路图。如图1所示，当IGBTl导通时，电流从供电电源出发流经IGBT1、L、C1回到供电电源，当IGBT2导通时，电流从供电电源出发流经C2、L、IGBT2回到供电电源。由串联谐振的基本原理可知，当负载电路以其自身的固有频率工作时产生串联谐振，负载电路阻抗最小，负载电路可获得最大的电流，在负载电路上损耗的热量最少，从而获得最高的热转换率。然而，对于图1示出的现有电磁加热装置，LC组成的负载电路在整个工作过程中供电电源部分都是电流回路的一部分，因此负载电路只能在系统给定的频率下工作，不能发挥最高的热转换率。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种用于电磁加热的串联谐振装置，通过外加电流互感器和频率捕获电路获得负载电路的固有频率，从而使控制电路给出与负载电路固有频率相同的频率，使负载电路工作在串联谐振状态下，从而获得最高的热转换率。为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的:一种用于电磁加热的串联谐振装置，包括供电电源、驱动电路、控制电路、第一开关管、第二开关管、一个谐振电容C和一个感应线圈L ;还包括:电流互感器和频率捕获电路；第一开关管和第二开关管串联后接供电电源的正负极；感应线圈L缠绕在被加热金属体上，感应线圈L与谐振电容C串联后组成负载电路接第二开关管的集电极和发射极；驱动电路连接第一开关管和第二开关管的栅极，分别为两个开关管提供通断控制信号PWMU PWM2 ；控制电路连接驱动电路和频率捕获电路，频率捕获电路连接电流互感器，电流互感器采集感应线圈L的电流。有益效果:本技术涉及的电磁加热串联谐振装置在第二开关管导通时，电流的回路不经过供电电源部分，串联谐振装置本身就可以组成完整的电流回路，因此可以按负载电路的固有频率工作。由串联谐振的基本原理可知，当负载电路以其自身的固有频率工作时产生串联谐振，负载电路阻抗最小，负载电路可获得最大的电流，在负载电路上损耗的热量最少，从而获得最闻的热转换率。在实际加热过程中，温度的变化等原因会引起被加热系统的固有频率的变化。本技术能够用非常简单的电路使负载电路按自己的固有频率振荡，通过外加电流互感器和频率捕获电路对该固有频率进行捕获，并把此频率反馈给控制系统，实时改变系统的给定频率使之与负载电路的固有频率相等，从而使负载电路获得最大的效率。本技术可用于注塑机、民用供暖装置及其它可缠绕线圈的被加热金属上。【专利附图】【附图说明】图1为现有实现电磁加热装置的电路图。图2为本技术用于电磁加热的串联谐振装置。图3为本技术IGBTl导通时的电流流向示意图。图4为本技术IGBT2导通时的电流流向示意图。【具体实施方式】下面结合附图并举实施例，对本技术进行详细描述。本技术提供了一种用于电磁加热的串联谐振装置，如图2所示，该装置包括两个开关管IGBT1、IGBT2 (本实施例以IGBT为例，也可以用大功率MOSFET管)、一个感应线圈L和一个谐振电容C，加上供电电源、驱动电路、控制电路、频率捕获电路和电流互感器即可构成一个完整的电磁加热系统。感应线圈L和谐振电容C组成负载电路。上述各组成部分的连接关系为:供电电源为两相电或三相电的整流输出，驱动电路为IGBT通断控制信号PWMl和PWM2的产生电路。如附图2中所示，IN+点为整流桥输出正，IN-点为整流桥输出负，C点为IGBTl发射极与IGBT2集电极的连接点。PWMl与PWM2为互补信号，即PWMl为高时，PWM2为低，PWMl为低时，PWM2为高。电磁加热串联谐振电路的输入正，即IN+与IGBTl的集电极相连，IGBTl的发射极与感应线圈L的一端相连，感应线圈L的另一端与谐振电容C相连，谐振电容C的另一端连接IGBT2的发射极，IGBTl的发射极与IGBT2的集电极相连。IGBTl的栅极接PWMl信号，IGBT2的栅极接PWM2信号，PWMl为IGBTl通断控制信号，PWM2为IGBT2通断控制信号。其中感应线圈L缠绕在被加热的金属体(如注塑机的金属料筒)上。电流互感器用于采集感应线圈L的电流并发送给频率捕获电路；频率捕获电路对电流信号进行分析，得到电流信号的周期，电流信号的周期的倒数即为频率，从而实现了当负载电路工作在其固有频率下时，捕获负载电路的固有频率。然后将捕获的频率值反馈给控制电路。控制电路与驱动电路相连，用于控制驱动电路产生IGBT的通断控制信号。电路原理:当PWMl为高时，IGBTl导通，电流由供电电源IN+点流经IGBT1、感应线圈L、谐振电容C，流回供电电源IN-点，电流回路如图3所示，此阶段为负载电路注入电能，负载电路的工作频率为PWMl的频率。当PWM2为高时，电流由C点流经感应线圈L、谐振电容C、IGBT2，流回C点；电流也可以由C点流经IGBT2、谐振电容C、感应线圈L，流回C点，电流回路如图4所示，此阶段负载电路工作于串联谐振状态，可以发挥最大的热转换率。为了使负载电路按其固有频率工作，控制时注意PWM2在一个周期内的有效时间应大于负载电路的固有周期。根据以上分析，本用于电磁加热的串联谐振装置的工作分为两个阶段:其一是捕获阶段:控制电路控制驱动电路产生PWMl和PWM2满足如下条件，即PWM2在一个周期内的有效时间大于负载电路的固有周期。负载电路的固有周期即其固有频率的倒数，负载电路的固有频率可以按照公式/ = 计算，由于负载电路工作过程中，感应线圈L的电感值I随被加热金属体温度的变化会不断变化，而谐振电容C的电容值c基本不变，可以在负载电路的极限工作条件下测得电感线圈L的电感值I和谐振电容C的电容值C，计算出负载电路固有频率的范围，只要PWM2的有效时间比固有周期大即可。此时，当PWMl有效时，为负载电路注入电能，负载电路的工作频率由供电电源决定；当PWM2有效时，负载电路工作在串联谐振状态，其工作频率为其固有频率。其二是高效转换阶段:捕获阶段执行后，负载电路在PWM2有效时工作在固有频率，此时，频率捕获模块从负载电路上捕获负载电路的工作频率并反馈给控制电路，该工作频率的值就是固有频率。控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电磁加热的串联谐振装置，包括供电电源、驱动电路、控制电路、第一开关管、第二开关管、一个谐振电容C和一个感应线圈L；其特征在于，还包括：电流互感器和频率捕获电路；第一开关管和第二开关管串联后接供电电源的正负极；感应线圈L缠绕在被加热金属体上，感应线圈L与谐振电容C串联后组成负载电路接第二开关管的集电极和发射极；驱动电路连接第一开关管和第二开关管的栅极，分别为两个开关管提供通断控制信号PWM1、PWM2；控制电路连接驱动电路和频率捕获电路，频率捕获电路连接电流互感器，电流互感器采集感应线圈L的电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：权威，常欢，
申请(专利权)人：亿夫曼北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11