串联型感应加热装置动态负载匹配方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及负载匹配技术领域，提出了串联型感应加热装置动态负载匹配方法及系统，包括根据感应加热电源逆变器的工作参数，确定调功组合的数量k值和调功方式a{k}，k为整数，且k≥1，循环执行N+1脉冲屏蔽调功，在第1~第N个周期的每一周期内，控制功率管VT1和功率管VT3、功率管VT2和功率管VT4交替导通；在第N+1个周期内，控制功率管VT1和功率管VT2交替导通或持续导通，控制功率管VT3和功率管VT4持续关断，或控制功率管VT1和功率管VT2持续关断，控制功率管VT3和功率管VT4交替导通或持续导通。采用动态脉冲屏蔽法，解决了相关技术中应加热电源负载匹配调功方式具有干扰严重、精度低、功率器件导通损耗大、输出电流稳定性差等问题。输出电流稳定性差等问题。输出电流稳定性差等问题。

【技术实现步骤摘要】
串联型感应加热装置动态负载匹配方法及系统


[0001]本专利技术涉及负载匹配
，具体的，涉及串联型感应加热装置动态负载匹配方法及系统。

技术介绍

[0002]感应加热电源对金属材料加热效率最高、速度最快，且低耗环保。已经广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中。感应加热电源逆变器主要有并联逆变器和串联逆变器，串联逆变器的输出可等效为一低阻抗的电压源，对于工业加热行业的大部分负载来说，感应加热电源须经过负载阻抗匹配后才能正常工作。
[0003]感应加热电源工作在设备标定的额定电压、额定电流情况下时，设备的效率是最高的，对设备也是最安全的。当由于负载规格或焊接方式变化时，实际负载折射的等效阻抗是变化的，此时无法保证设备在额定电压电流下运行。当电压高电流小时，工作在轻载状态，可以满足加热工艺要求；当电压小电流大时，工作在重载状态，此时不但设备的功率开不出来，且进线功率因数低。负载匹配一般是解决重载情况下不匹配问题。
[0004]由于感应加热电源工作在高频状态，所以研究感应加热电源的负载匹配对提高电源效率和安全性有很大的意义，针对串联型感应加热电源的负载匹配情况，在不改变电气参数的情况下，目前的调功方式具有干扰严重、精度低、功率器件导通损耗大、输出电流稳定性差等缺点，不能很好的实现负载匹配，对感应加热电源的工作造成影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出串联型感应加热装置动态负载匹配方法及系统，采用动态脉冲屏蔽法，解决了相关技术中感应加热电源负载匹配调功方式具有干扰严重、精度低、功率器件导通损耗大、输出电流稳定性差等问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：第一方面，串联型感应加热装置动态负载匹配方法，用于控制感应加热电源逆变器，所述感应加热电源逆变器包括以H桥形式连接的功率管VT1、功率管VT2、功率管VT3和功率管VT4，所述功率管VT1和功率管VT2作为H桥的上桥臂，所述功率管VT3和功率管VT4作为H桥的下桥臂，所述功率管VT1、功率管VT2、功率管VT3和功率管VT4按照设定周期进行控制，包括以下步骤，根据感应加热电源逆变器的工作参数，确定调功方式的数量k值和调功方式集合a[k]；从i=0开始，循环执行N+1脉冲屏蔽调功；k和i均为整数，且k≥1；所述感应加热电源逆变器的工作参数包括功率给定值、输出电压和输出电流；所述N+1脉冲屏蔽调功具体包括：将a
i
的值赋给N；在第1~第N个控制周期的每一控制周期内，发出逆变脉冲，控制功率管VT1和功率管VT3、功率管VT2和功率管VT4交替导通，其中功率管VT1和功率管VT3同步导通或关断，功
率管VT2和功率管VT4同步导通或关断；在第N+1个控制周期内，发出逆变脉冲，控制功率管VT1和功率管VT2交替导通或持续导通，控制功率管VT3和功率管VT4持续关断，或，在第N+1个周期内，控制功率管VT1和功率管VT2持续关断，控制功率管VT3和功率管VT4交替导通或持续导通。
[0007]更新i=i+1，如果i=k，则i=0。
[0008]第二方面，串联型感应加热装置动态负载匹配系统，包括参数调理电路、模数转换电路、控制单元和脉冲电路，所述参数调理电路的输入端用于接收感应加热电源逆变器的工作参数，所述参数调理电路的输出端通过模数转换电路连接所述控制单元，所述控制单元用于根据工作参数确定调功方式的数量k值和调功方式集合a[k]，所述控制单元连接所述脉冲电路的输入端，所述控制单元用于向所述脉冲电路发送N+1脉冲屏蔽调功信号，所述脉冲电路用于控制感应加热电源逆变器。
[0009]进一步，所述控制单元包括第一处理器、第二处理器、光纤发送电路和光纤接收电路，所述第一处理器连接所述光纤发送电路，所述第二处理器连接所述光纤接收电路，所述第一处理器连接所述模数转换电路的输出端，所述第二处理器连接所述脉冲电路的输入端。
[0010]进一步，还包括拨码开关电路，所述拨码开关电路连接所述第二处理器。
[0011]进一步，所述参数调理电路包括运放U3B、运放U4B和运放U5B，所述运放U3B的同相输入端依次串联电阻R45、电阻R44后连接感应加热电源电位器，所述运放U3B的反相输入端连接运放U3B的输出端，所述运放U3B的输出端通过电阻R46连接所述模数转换电路的第一输入端；所述运放U4B的同相输入端依次串联电阻R25、电阻R24后连接电流传感器，所述电流传感器用于采集感应加热电源逆变器的工作电流，所述运放U4B的反相输入端通过电阻R32接地，所述运放U4B的反相输入端通过电阻R35连接运放U4B的输出端，所述运放U4B的输出端通过电阻R27连接所述模数转换电路的第二输入端；所述运放U5B的同相输入端依次串联电阻R37、电阻R36后连接电压传感器，所述电压传感器用于采集感应加热电源逆变器的工作电压，所述运放U5B的反相输入端通过电阻R42接地，所述运放U5B的反相输入端通过电阻R47连接运放U5B的输出端，所述运放U5B的输出端通过电阻R37连接所述模数转换电路的第三输入端。
[0012]进一步，所述脉冲电路包括隔离器Q100、缓冲器U1A、驱动器U3、开关管Q1和开关管Q2，所述隔离器Q100的输入端连接所述控制单元，所述隔离器Q100的输出端连接所述缓冲器U1A的输出入端，所述缓冲器U1A的输出端连接所述驱动器U3的输入端，所述驱动器U3的输出端连接所述开关管Q1的栅极，所述开关管Q1的源极连接15V电源，所述开关管Q1的漏极连接电阻RA1的第一端，所述驱动器U3的输出端连接所述开关管Q2的栅极，所述开关管Q2的源极接地，所述开关管Q2的漏极连接电阻RA2的第一端，电阻RA1的第二端和电阻RA2的第二端均连接感应加热电源逆变器中功率管的栅极。
[0013]进一步，还包括负压电路，所述负压电路包括电阻R10、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、电容CP3、电容C1和电容C3，所述电阻R10的第一端连接15V电源，所述电阻R10的第二端依次串联二极管D10、二极管D9、二极管D8、二极管D7、二极管D6和二极管D5后接地，所述二极管D10、二极管D9、二极管D8、二极管D7、二极管D6和二
极管D5的导通方向均由电阻R10指向地，所述电容CP3的正极连接15V电源，所述电容CP3的负极连接所述电阻R10的第二端，所述电容C1的正极连接15V电源，所述电容C1的负极连接所述电阻R10的第二端，所述电容C3的正极连接15V电源，所述电容C3的负极连接所述电阻R10的第二端，所述电阻R10的第二端连接感应加热电源逆变器中功率管的漏极。
[0014]进一步，所述光纤发送电路包括与门驱动器U10和光纤发射器TX1，所述与门驱动器U10的第一输入端连接所述第一处理器，所述与门驱动器U10的第二输入端连接5V电源，所述与门驱动器U10的第一输出端通过电阻R70连接光纤发射器TX1的输入端，所述与门驱动器U10的第二输出端接地。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.串联型感应加热装置动态负载匹配方法，用于控制感应加热电源逆变器，所述感应加热电源逆变器包括以H桥形式连接的功率管VT1、功率管VT2、功率管VT3和功率管VT4，所述功率管VT1和功率管VT2作为H桥的上桥臂，所述功率管VT3和功率管VT4作为H桥的下桥臂，所述功率管VT1、功率管VT2、功率管VT3和功率管VT4按照设定周期进行控制，其特征在于，包括以下步骤，根据感应加热电源逆变器的工作参数，确定调功方式的数量k值和调功方式集合a[k]；从i=0开始，循环执行N+1脉冲屏蔽调功；k和i均为整数，且k≥1；所述感应加热电源逆变器的工作参数包括功率给定值、输出电压和输出电流；所述N+1脉冲屏蔽调功具体包括：将a
i
的值赋给N；在第1~第N个控制周期的每一控制周期内，发出逆变脉冲，控制功率管VT1和功率管VT3、功率管VT2和功率管VT4交替导通，其中功率管VT1和功率管VT3同步导通或关断，功率管VT2和功率管VT4同步导通或关断；在第N+1个控制周期内，发出逆变脉冲，控制功率管VT1和功率管VT2交替导通或持续导通，控制功率管VT3和功率管VT4持续关断，或，在第N+1个周期内，控制功率管VT1和功率管VT2持续关断，控制功率管VT3和功率管VT4交替导通或持续导通；更新i=i+1，如果i=k，则i=0。2.串联型感应加热装置动态负载匹配系统，其特征在于，包括参数调理电路、模数转换电路、控制单元和脉冲电路，所述参数调理电路的输入端用于接收感应加热电源逆变器的工作参数，所述参数调理电路的输出端通过模数转换电路连接所述控制单元，所述控制单元用于根据工作参数确定调功方式的数量k值和调功方式集合a[k]，所述控制单元连接所述脉冲电路的输入端，所述控制单元用于向所述脉冲电路发送N+1脉冲屏蔽调功信号，所述脉冲电路用于控制感应加热电源逆变器。3.根据权利要求2所述的串联型感应加热装置动态负载匹配系统，其特征在于，所述控制单元包括第一处理器、第二处理器、光纤发送电路和光纤接收电路，所述第一处理器连接所述光纤发送电路，所述第二处理器连接所述光纤接收电路，所述第一处理器连接所述模数转换电路的输出端，所述第二处理器连接所述脉冲电路的输入端。4.根据权利要求3所述的串联型感应加热装置动态负载匹配系统，其特征在于，还包括拨码开关电路，所述拨码开关电路连接所述第二处理器。5.根据权利要求2所述的串联型感应加热装置动态负载匹配系统，其特征在于，所述参数调理电路包括运放U3B、运放U4B和运放U5B，所述运放U3B的同相输入端依次串联电阻R45、电阻R44后连接感应加热电源电位器，所述运放U3B的反相输入端连接运放U3B的输出端，所述运放U3B的输出端通过电阻R46连接所述模数转换电路的第一输入端；所述运放U4B的同相输入端依次串联电阻R25、电阻R24后连接电流传感器，所述电流传感器用于采集感应加热电源逆变器的工作电流，所述运放U4B的反相输入端通过电阻R32接地，所述运放U4B的反相输入端通过电阻R35...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚斌，王飞，武敏智，
申请(专利权)人：保定三正电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：