一种全功率节能感应加热控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全功率节能感应加热控制方法及装置，该方法包括，实时获取电磁感应加热系统的参数；三相PWM整流器采用双闭环矢量控制，对母线电压进行调控；通过负载电流实际值i

【技术实现步骤摘要】
一种全功率节能感应加热控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及电磁感应加热领域，尤其涉及一种全功率节能感应加热控制方法及装置。

技术介绍

[0002]电磁感应加热技术与传统加热手段比较，具有加热速度快、自动化程度高、可控性强、低损耗，无接触，无污染等特点。随着电力电子技术的发展，该种技术在医疗、家具、化工、军工领域有更加灵活的应用和体验。半桥型拓扑相比全桥，能够节省一组桥臂，大大节约成本，广受学者与公司关注和采纳。
[0003]半桥感应加热控制方法一般采用感性控制方法，该种方法可靠性相对较高，且保证开关损耗较低。传统方法采用不控整流或半控整流，使得母线电压无法改变，限制功率等级的提升。另一方面，半桥型逆变器受结构影响，启振较为困难。现有采用的感性调功算法，只考虑负载电流为零时进行开通，没有考虑在零电压情况下的开关控制，导致产生更多的开关损耗。
[0004]因此，迫切需要一种全功率节能感应加热控制算法，实现最大效率的节能变频控制。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的在于一种全功率控制的节能型感应加热控制方法及装置，以解决上述技术问题。
[0006]本专利技术一方面提供了一种全功率控制的节能型感应加热控制方法，该方法适用于整流侧采用三相PWM整流器，逆变侧采用半桥逆变电路拓扑结构，包括：
[0007]实时获取电磁感应加热系统的参数，所述参数包括母线电压U
dc
、负载电流实际值i
L
、负载电流给定值I0及半桥逆变电路开关相位角β；
[0008]三相PWM整流器采用双闭环矢量控制，对母线电压进行调控；
[0009]通过负载电流实际值i
L
计算获得负载电流有效值I；
[0010]获取当PWM整流器输出的最小母线电压恒定输出给半桥逆变电路，且半桥逆变电路输出电压电流相位角β为0时的负载电流有效值I
β0*
；
[0011]根据负载电流有效值I
β0*
、母线电压U
dc
和负载电流有效值I，将电磁感应加热系统进行分段控制，使三相PWM整流器和半桥逆变电路分别运行在恒压状态和调相状态；所述恒压状态，是指三相PWM整流器的输出电压实时跟随母线电压给定值，实现负载电流有效值恒定；所述调相状态，是指通过相位角β控制半桥逆变电路开通、关断时间，实现负载电流有效值I恒定。
[0012]优选的，所述根据负载电流有效值I
β0*
、母线电压U
dc
和负载电流有效值I，将电磁感应加热系统进行分段控制，具体包括：
[0013]所述根据负载电流有效值I
β0*
、母线电压U
dc
和负载电流有效值I，将加热过程分为
低功率段加热和高功率段加热；
[0014]在低功率段加热，半桥逆变电路运行在调相状态，通过控制半桥逆变电路开关的相位角β来调节负载电流有效值的大小；
[0015]在高功率段加热，三相PWM整流器运行在恒压状态，通过控制母线电压来控制负载电流有效值的大小。
[0016]优选的，所述根据负载电流有效值I
β0*
、母线电压U
dc
和负载电流有效值I，将加热过程分为低功率段加热和高功率段加热，具体包括：
[0017]当负载电流有效值I<(I
β0*
‑
50A)时，母线电压不变，为低功率段加热，其中U
s
为进线电压幅值；
[0018]当负载电流有效值I>(I
β0*
+50A)时，为高功率段加热；
[0019]低功率段加热和高功率段加热可快速切换，从而实现全功率范围内的感应加热；所述低功率段加热和高功率段加热可快速切换的实现方式为：
[0020]当半桥逆变电路开关相位角β接近0时，通过快速使半桥逆变电路开关的相位角β强制为0，实现低功率段加热和高功率段加热的快速切换。
[0021]优选的，所述在低功率段加热，通过控制半桥逆变电路开关的相位角β来调节负载电流有效值的大小，具体包括：
[0022]步骤421：控制整流侧母线电压恒定在U
dc0
；
[0023]步骤422：低功率段启振；
[0024]步骤423：启振完成后，计算半桥逆变电路开关的相位角β；
[0025]步骤424：根据计算出的半桥逆变电路开关的相位角β来调节负载电流幅值。
[0026]优选的，所述根据计算出的半桥逆变电路开关的相位角β来调节负载电流幅值，具体包括：
[0027]当负载电流由负变正时，开关S
c1
导通，开会S
c2
关断；整流侧电源和电容C
c1
分两路同时给负载供电，分别是S
c1
‑
R
‑
L
‑
C
c2
‑
S
c1
和C
c1
‑
S
c1
‑
R
‑
L
‑
C
c1
回路；
[0028]经过一个相位角π
‑
β，开关S
c1
关断，由于负载处于小感性状态，负载电流通过二极管D2形成L
‑
C
c2
‑
D2‑
R
‑
L回路续流；在流经D2过程当中，D2两端压降非常小，在此时开通开关S
c2
，实现零电压开通；
[0029]当负载电流由正变负，由于开关S
c2
已经导通，电感放电完毕，整流侧电源和电容C
c2
分两路同时给负载反方向供电，一路为S
c2
‑
C
c1
‑
L
‑
R
‑
S
c2
，另一路为C
c2
‑
L
‑
R
‑
S
c2
‑
C
c2
回路；
[0030]经过一个相位角π
‑
β，开关S
c2
关断，由于负载处于小感性状态续流，形成L
‑
R
‑
D1‑
C
c1
‑
L续流回路；在流经二极管D1过程当中，开通开关S
c1
；
[0031]后面的周期重复上述过程。
[0032]优选的，所述在高功率段加热，通过控制母线电压来控制负载电流有效值的大小，具体包括：
[0033]步骤431：控制整流侧母线电压恒定在U
dc0
；
[0034]步骤432：高功率段启振；
[0035]步骤433：实时计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全功率控制的节能型感应加热控制方法，该方法适用于整流侧采用三相PWM整流器，逆变侧采用半桥逆变电路拓扑结构，其特征在于：实时获取电磁感应加热系统的参数，所述参数包括母线电压U
dc
、负载电流实际值i
L
、负载电流给定值I0及半桥逆变电路开关相位角β；三相PWM整流器采用双闭环矢量控制，对母线电压进行调控；通过负载电流实际值i
L
计算获得负载电流有效值I；获取当PWM整流器输出的最小母线电压恒定输出给半桥逆变电路，且半桥逆变电路输出电压电流相位角β为0时的负载电流有效值I
β0*
；根据负载电流有效值I
β0*
、母线电压U
dc
和负载电流有效值I，将电磁感应加热系统进行分段控制，使三相PWM整流器和半桥逆变电路分别运行在恒压状态和调相状态；所述恒压状态，是指三相PWM整流器的输出电压实时跟随母线电压给定值，实现负载电流有效值恒定；所述调相状态，是指通过相位角β控制半桥逆变电路开通、关断时间，实现负载电流有效值I恒定。2.根据权利要求1所述的全功率控制的节能型感应加热控制方法，其特征在于：所述根据负载电流有效值I
β0*
、母线电压U
dc
和负载电流有效值I，将电磁感应加热系统进行分段控制，具体包括：所述根据负载电流有效值I
β0*
、母线电压U
dc
和负载电流有效值I，将加热过程分为低功率段加热和高功率段加热；在低功率段加热，半桥逆变电路运行在调相状态，通过控制半桥逆变电路开关的相位角β来调节负载电流有效值的大小；在高功率段加热，三相PWM整流器运行在恒压状态，通过控制母线电压来控制负载电流有效值的大小。3.根据权利要求2所述的全功率控制的节能型感应加热控制方法，其特征在于：所述根据负载电流有效值I
β0*
、母线电压U
dc
和负载电流有效值I，将加热过程分为低功率段加热和高功率段加热，具体包括：当负载电流有效值I<(I
β0*
‑
50A)时，母线电压不变，为低功率段加热，其中U
s
为进线电压幅值；当负载电流有效值I>(I
β0*
+50A)时，为高功率段加热；低功率段加热和高功率段加热可快速切换，从而实现全功率范围内的感应加热；所述低功率段加热和高功率段加热可快速切换的实现方式为：当半桥逆变电路开关相位角β接近0时，通过快速使半桥逆变电路开关的相位角β强制为0，实现低功率段加热和高功率段加热的快速切换。4.根据权利要求3所述的全功率控制的节能型感应加热控制方法，其特征在于：所述在低功率段加热，通过控制半桥逆变电路开关的相位角β来调节负载电流有效值的大小，具体包括：步骤421：控制整流侧母线电压恒定在母线电压给定U
dc0
；步骤422：低功率段启振；步骤423：启振完成后，计算半桥逆变电路开关的相位角β；
步骤424：根据计算出的半桥逆变电路开关的相位角β来调节负载电流幅值。5.根据权利要求4所述的全功率控制的节能型感应加热控制方法，其特征在于：所述根据计算出的半桥逆变电路开关的相位角β来调节负载电流幅值，具体包括：当负载电流由负变正时，开关S
c1
导通，开会S
c2
关断；整流侧电源和电容C
c1
分两路同时给负载供电，分别是S
c1
‑
R
‑
L
‑
C
c2
‑
S
c1
和C
c1
‑
S
c1
‑
R
‑
L
‑
C
c1
回路；经过一个相位角π
‑
β，开关S
c1
关断，由于负载处于小感性状态，负载电流通过二极管D2形成L
‑
C
c2
‑
D2‑
R
‑
L回路续流；在流经D2过程当中，D2两端压降非常小，在此时开通开关S
c2
；当负载电流由正变负，由于开关S
c2
已经导通，电感放电完毕，整流侧电源和电容C
c2
分两路同时给负载反方向供电，一路为S
c2
‑
C
c1
‑
L
‑
R
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国俊，孔繁博，张经纬，
申请(专利权)人：徐州中矿大传动与自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：