一种远程监控LCC谐振式变换器的微波应用系统技术方案

本发明专利技术为一种远程监控LCC谐振式变换器的微波应用系统，属于微波应用器设备技术领域。本发明专利技术主要包括输入整流滤波电路、半桥LLC式灯丝供电电路、LCC谐振变换器主电路、RS‑485通讯电路等，通过两路RS‑485总线一方面接收来自上位机的数据和命令并执行，另一方面读取电参数测量模块测量的各种电参数，实现远程控制；采用半桥LLC式灯丝供电电路，实现灯丝的直流供电。本发明专利技术以微处理器为核心的物联网技术，实现微波应用器的远程监控，操作人员不仅可以远离微波应用器，还可以同时控制多台微波应用器；采用LLC软开关技术和同步整流技术相结合的机制，使磁控管阴极发出的电子更均匀，增强了微波应用器系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种远程监控LCC谐振式变换器的微波应用系统
本专利技术涉及一种远程监控LCC谐振式变换器的微波应用系统，属于微波应用器设备

技术介绍
微波应用器主要应用于材料合成、烧结、加热等，特别是材料的合成与烧结，对温度曲线的要求特别高，所以对于微波应用器不仅需要友好的人机交互环境，还需要有一个基于温度的稳定的闭环控制过程。另外设备还应具有小型化、高效率、绿色环保等一系列特点。磁控管的阴极即电子的发射体，又是互作用空间的一个组成部分。阴极的性能对管子的工作特性和寿命影响极大，被视为整个管子的心脏。大功率管的阴极引线工作时温度很高，常用强迫风冷散热。为防止因电子回轰而使阳极过热，磁控管工作稳定后按规定降低阴极电流以延长使用寿命。然而，传统的磁控管阴极采用交流3.3V/10A电源进行供电，对管子的稳定性及寿命都有极大的影响。现有的微波应用器可以本地操作，但不能远程控制，不便于实现系统的集中控制、数据的处理和存储以及报表的导出等等功能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种远程监控LCC谐振式变换器的微波应用系统，通过增加远程控制功能，方便实现系统的集中控制、数据的处理和存储以及报表的导出等等功能；改变现有磁控管阴极的供电方式，使磁控管阴极发出的电子更均匀，增强了微波应用器系统的稳定性。本专利技术技术方案是：一种远程监控LCC谐振式变换器的微波应用系统，包括市电、输入整流滤波电路、半桥LLC式灯丝供电电路、LCC谐振变换器主电路、辅助电源电路、输入电压和电流检测电路、光偶隔离与驱动电路、输出电流检测与放大电路、功率给定控制板、微处理器、输出整流滤波电路、磁控管、被加热材料、热电偶、RS-485通讯电路、上位机；市电通过输入整流滤波电路与LCC谐振变换器主电路进行连接，LCC谐振变换器主电路输出端经过输出整流滤波电路与磁控管的阳极连接，半桥LLC式灯丝供电电路的输入端通过输入整流滤波电路与市电连接，输出端通过输出整流滤波电路与磁控管的阴极连接，辅助电源电路输入端与输入整流滤波电路连接，输出端分别与微处理器、光偶隔离与驱动电路、输出电流检测与放大电路连接，输入电压、电流检测电路输入端与输入整流滤波电路的输出端连接，输出端与微处理器连接，光偶隔离与驱动电路输入端与微处理器连接，输出端与LCC谐振变换器主电路连接，输出电流检测与放大电路的输入端分别与输出整流滤波电路的输出端连接，输出端与微处理器连接，热电偶、功率给定控制板均与微处理器连接，磁控管的输出端与被加热材料连接，被加热材料的输出端与热电偶连接，RS-485通讯电路一端与微处理器连接，另一端与上位机连接，RS-485通讯电路一方面接收来自上位机的数据和命令并传送给微处理器执行，另一方面读取微处理器检测到的各种电参数并传送到上位机。优选地,所述的LCC谐振变换器主电路包括全桥逆变电路、LCC串并联谐振回路以及高频高压升压变压器；所述的全桥逆变电路包括四个开关管Q1、Q2、Q3、Q4，开关管Q1、Q2、Q3、Q4内部分别集成有反向二极管且每个开关管两端都并上一个小电容；所述的谐振回路包括串联谐振电感Lr、并联谐振电容Crp和串联谐振电容Crs；所述的高频高压升压变压器的初级和并联谐振电容Crp并联，次级与输出整流滤波电路连接，全桥逆变电路的四个开关管的控制信号由微处理器输出4路PWM信号进行驱动。优选地,所述的微处理器输出的4路PWM信号频率相同，占空比均为50％。优选地,所述的输出整流滤波电路包括四个快恢复整流二极管、耐高压输出滤波电容Cout，四个快恢复整流二极管组成全桥整流电路且与高频高压升压变压器的次级连接，耐高压输出滤波电容Cout与四个快恢复整流二极管并联且与磁控管阳极连接。优选地,所述的微处理器采用STM32F407ZGT6。优选地,所述的半桥LLC式灯丝供电电路包括半桥逆变网络模块、LLC谐振网络模块、变压器，半桥逆变网络模块的一端分别与微处理器、输入整流滤波电路连接，另一端与LLC谐振模块的一端连接,LLC谐振模块的另一端与变压器模块的一端连接,变压器模块的另一端与输出整流滤波模块连接。本专利技术的工作原理是：本专利技术通过两路RS-485总线一方面接收来自上位机的数据和命令并执行，另一方面读取电参数测量模块测量的各种电参数。此外，还通过A/D转换器转换来自热电偶的电信号，并换算成温度值；上位机上设有的超大屏幕能够很好以图形方式来呈现系统的运行状态，并且也方便进行数据的处理和存储；通过按键扫描接收来自现场控制面板输入的数据或者接收上位机发送的控制信息执行控制，同时将控制结果在微波应用器和上位机的显示屏上显示。微处理器的控制输出通过4路同频移相的PWM信号来实现，4路PWM信号控制电源驱动模块上的4个开关管，从而实现对输出功率控制，此外，采用LLC软开关技术和同步整流技术相结合的机制，实现灯丝的直流供电。按功能分，可分为两功能区：(1)磁控管阳极的直流高压输出，电参数的测量由STM32F407和CS5460A共同完成，CS5460A负责对信号进行采集和运算，得到归一化各电参数值，STM32F407则负责对归一化的数据进行处理，并将数据传送到主控制模块。温度测量通过热电偶和信号放大滤波电路来实现，放大后的信号直接由A/D转换器进行数字化转换，最后，通过RS-485通讯电路,把微处理器的处理结果传送到上位机，实现信号的双向传输；(2)给磁控管灯丝供电的输出，输入市电220V/50HZ的交流电，经过防雷模块、EMI模块等保护机构后，进行整流滤波得到稳定的310V直流电压。然后，半桥逆变网络根据设定的频率，再把直流电变成了与设定频率相吻合的方波信号，LLC谐振模块则为半桥逆变网络的MOSFET管实现软开关工作提供了基本条件，再经过功率变换变压器的降压，输出符合磁控管灯丝供电的交流电压，通过同步整流电路后变成直流电直接为磁控管灯丝供电。在同步整流电路中，驱动电路通过电流互感器实时的检测电路中的电流，适时的开通和关断同步整流管SR1和SR2，以达到代替传统二极管进行整流的作用。本专利技术的有益效果是：(1)以微处理器为核心的物联网技术，实现微波应用器的远程监控，操作人员不仅可以远离微波应用器，还可以同时控制多台微波应用器，上位机的超大屏幕能够很好以图形方式来实时呈现系统的运行状态，并且也方便进行数据的处理和存储；(2)对微波应用器灯丝供电系统中性能不稳定的缺陷，采用了直流供电的机制，通过软开关与同步整流两技术相结合的方案，使得低压大电流的灯丝供电情况下，实现高效的目的。通过采用直流供电机制，提高了磁控管阴极发射电子的稳定性，同时，可以更易控制阴极的供电电流，在不同加热阶段，采用不同电流供电方案，大大避免了电子的回轰现象，达到磁控管高效工作，同时，有效延长磁控管的寿命。附图说明图1为本专利技术的整体结构连接框图；图2为微处理器STM32F407ZGT6的最小系统电路图；图3为RS-485通讯电路的电路图；图4为基于LCC谐振网络的微波应用器电源电路拓扑设计图；图5为辅助电源电路的电路图；图6为线性光耦隔离电路的电路图；图7为IGBT驱动电路的电路图；图8为电压信号转换电路的电路图；图9为电流信号转换电路的电路图；图10为CS5460模数转换电路与微处理器STM32本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程监控LCC谐振式变换器的微波应用系统，其特征在于：包括市电、输入整流滤波电路、半桥LLC式灯丝供电电路、LCC谐振变换器主电路、辅助电源电路、输入电压和电流检测电路、光偶隔离与驱动电路、输出电流检测与放大电路、功率给定控制板、微处理器、输出整流滤波电路、磁控管、被加热材料、热电偶、RS‑485通讯电路、上位机；市电通过输入整流滤波电路分别与LCC谐振变换器主电路\进行连接，LCC谐振变换器主电路输出端经过输出整流滤波电路与磁控管的阳极连接，半桥LLC式灯丝供电电路的输入端通过输入整流滤波电路与市电连接，输出端通过输出整流滤波电路与磁控管的阴极连接，辅助电源电路输入端与输入整流滤波电路连接，输出端分别与微处理器、光偶隔离与驱动电路、输出电流检测与放大电路连接，输入电压、电流检测电路输入端与输入整流滤波电路的输出端连接，输出端与微处理器连接，光偶隔离与驱动电路输入端与微处理器连接，输出端与LCC谐振变换器主电路连接，输出电流检测与放大电路的输入端分别与输出整流滤波电路的输出端连接，输出端与微处理器连接，热电偶、功率给定控制板均与微处理器连接，磁控管的输出端与被加热材料连接，被加热材料的输出端与热电偶连接，RS‑485通讯电路一端与微处理器连接，另一端与上位机连接，RS‑485通讯电路一方面接收来自上位机的数据和命令并传送给微处理器执行，另一方面读取微处理器检测到的各种电参数并传送到上位机。...

【技术特征摘要】
1.一种远程监控LCC谐振式变换器的微波应用系统，其特征在于：包括市电、输入整流滤波电路、半桥LLC式灯丝供电电路、LCC谐振变换器主电路、辅助电源电路、输入电压和电流检测电路、光偶隔离与驱动电路、输出电流检测与放大电路、功率给定控制板、微处理器、输出整流滤波电路、磁控管、被加热材料、热电偶、RS-485通讯电路、上位机；市电通过输入整流滤波电路分别与LCC谐振变换器主电路\进行连接，LCC谐振变换器主电路输出端经过输出整流滤波电路与磁控管的阳极连接，半桥LLC式灯丝供电电路的输入端通过输入整流滤波电路与市电连接，输出端通过输出整流滤波电路与磁控管的阴极连接，辅助电源电路输入端与输入整流滤波电路连接，输出端分别与微处理器、光偶隔离与驱动电路、输出电流检测与放大电路连接，输入电压、电流检测电路输入端与输入整流滤波电路的输出端连接，输出端与微处理器连接，光偶隔离与驱动电路输入端与微处理器连接，输出端与LCC谐振变换器主电路连接，输出电流检测与放大电路的输入端分别与输出整流滤波电路的输出端连接，输出端与微处理器连接，热电偶、功率给定控制板均与微处理器连接，磁控管的输出端与被加热材料连接，被加热材料的输出端与热电偶连接，RS-485通讯电路一端与微处理器连接，另一端与上位机连接，RS-485通讯电路一方面接收来自上位机的数据和命令并传送给微处理器执行，另一方面读取微处理器检测到的各种电参数并传送到上位机。2.根据权利要求1所述的远程监控LCC谐振式变换器的微波应用系统，其特征是：所述的LCC谐振变换器主电路包括全...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彪，陈正标，王世礼，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53