一种串联谐振加热系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种串联谐振加热系统，包括依次相连的降压电路、整流电路、滤波电路、逆变电路以及负载电路；所述降压电路的输入端与市电相连；所述逆变电路经一驱动电路连接至控制电路，所述控制电路用以输出高频PWM波，所述驱动电路用以将所述PWM波放大；所述逆变电路连接有过温保护模块以及过压保护模块，所述过温保护模块以及过压保护模块与一单片机相连；所述驱动电路与所述控制电路与+12V直流稳压电源相连，所述单片机、过温保护模块以及过压保护模块均与+5V直流稳压电源相连。本实用新型专利技术结构简单，能够保证加热效率和加热速度。

Series resonant heating system

The utility model relates to a series resonant heating system comprises a step-down circuit, rectifier circuit, filter circuit, inverter circuit and a load circuit; the input end of the voltage reducing circuit is connected with the urban power; the inverter circuit through a drive circuit is connected to the control circuit, the control circuit is used to output high frequency PWM wave, for the amplification of PWM waves on the driving circuit; the inverter circuit is connected with the over temperature protection module and overvoltage protection module, the over temperature protection module and overvoltage protection module and a microcontroller connected; the drive circuit and the control circuit is connected with the +12V DC power supply, the microcontroller, over temperature protection module and overvoltage protection module are connected with the +5V DC power supply. The utility model has simple structure, and can guarantee heating efficiency and heating speed.

【技术实现步骤摘要】
一种串联谐振加热系统
本技术涉及感应加热领域，特别是一种串联谐振加热系统。
技术介绍
感应加热技术是在20世纪初应用于工业部门，它利用电磁感应的原理，通过涡流对工件进行加热，因为它具有加热快，物体内部发热和热效率、加热非常均匀而且具有选择性，几乎无污染，产品质量好，易于实现生产自动化且可控性好，近年来得到了很大的发展。目前感应加热在铸造，熔炼，热锻，弯管，焊接和表面热处理等行业得到了广泛的应用，是制造业和材料加工的一种重要手段。在上世纪80年代初功率器件IGBT问世之前，感应加热电源在超音频阶段原本采用双极性晶体管和功率MOS晶体管，但由于双极性晶体管速度受到存储时间限制以及它存在一个致命的二次击穿问题，虽然MOS晶体管开关速度快、不会存在二次击穿，并且有驱动功率小等优点，但是它在高压下通态损耗大等缺点限制了它们在超音频阶段的推广和应用。上个世纪八十年代后，随着大功率半导体开关器件的出现，促进了GTR、IGBT、SIT、SITH、MCT构成的感应加热电源的发展，各国竞相研制。目前主要以IGBT为主，并逐渐占据市场主导地位。新型功率器件IGBT问世后，其综合了MOS管和双极性晶体管的优点，具有高速、易驱动和通态压降低等综合性能，已经成为众多加热电源的首选器件，随着各半导体生产厂家不断开发IGBT的高耐压、大电流、低饱和压降、高速、高可靠性和低成本技术，其发展状况对感应加热电源在小功率和高频方向的发展有着深远影响。利用电磁感应的原理是到现在为止加热金属时最为快速而且非常节能环保的一种加热技术。这种技术在工业工艺上常常用来对金属材料进行这种热操作，该技术的优越性体现在不仅可以对一整块的材料进行加热，还可以对材料的某个部位进行单独加热；不仅可以在材料表面浅的地方给热，还可以对材料的内部深一层的地方给热。正是因为拥有这么突出的优势，因此感应加热技术必将越来越应用广泛。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种串联谐振加热系统，结构简单，能够保证加热效率和加热速度。本技术采用以下方案实现：一种串联谐振加热系统，具体包括依次相连的降压电路、整流电路、滤波电路、逆变电路以及负载电路；所述降压电路的输入端与市电相连；所述逆变电路经一驱动电路连接至控制电路，所述控制电路用以输出高频PWM波，所述驱动电路用以将所述PWM波放大；所述逆变电路连接有过温保护模块以及过压保护模块，所述过温保护模块以及过压保护模块与一单片机相连；所述驱动电路与所述控制电路与+12V直流稳压电源相连，所述单片机、过温保护模块以及过压保护模块均与+5V直流稳压电源相连。进一步地，所述单片机连接有频率显示电路、报警模块；所述频率显示电路为数码管显示电路。进一步地，所述逆变电路为全桥逆变电路，其拓扑结构是串联谐振型逆变装置。进一步地，所述控制电路的芯片为SG3525。进一步地，所述驱动电路包括IR2112芯片及其外围电路。进一步地，所述降压电路包括匝数比为20:1的变压器。与现有技术相比，本技术结构简单，能够通过单片机对负载电路的频率进行实时监控，同时具备过温保护模块以及过压保护模块，在加热系统发生故障的时候，能够及时报警，并且通过封锁驱动电路的输出，保证系统的安全性。附图说明图1为本技术系统原理框图。[主要组件符号说明]图中：Sin为交流市电，J为降压电路，Z为整流电路，L为滤波电路，N为逆变电路，F为负载电路，K为控制电路，Q为驱动电路，D为单片机，PX为频率显示电路，GW为过温保护模块，GY为过压保护模块，P1为+5V直流稳压电源，P2为+12V直流稳压电源，BJ为报警模块。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。如图1所示，本实施例提供了一种串联谐振加热系统，具体包括依次相连的降压电路、整流电路、滤波电路、逆变电路以及负载电路；所述降压电路的输入端与市电相连；所述逆变电路经一驱动电路连接至控制电路，所述控制电路用以输出高频PWM波，所述驱动电路用以将所述PWM波放大；所述逆变电路连接有过温保护模块以及过压保护模块，所述过温保护模块以及过压保护模块与一单片机相连；所述驱动电路与所述控制电路与+12V直流稳压电源相连，所述单片机、过温保护模块以及过压保护模块均与+5V直流稳压电源相连。在本实施例中，所述单片机连接有频率显示电路、报警模块；所述频率显示电路为数码管显示电路。在本实施例中，所述逆变电路为全桥逆变电路，其拓扑结构是串联谐振型逆变装置。在本实施例中，所述控制电路的芯片为SG3525。在本实施例中，所述驱动电路包括IR2112芯片及其外围电路。在本实施例中，所述降压电路包括匝数比为20:1的变压器。如图1所示，降压电路J将市电Sin变为低压交流电压，整流电路Z负责将交流电压变为带有谐波的直流电压，滤波电路L滤掉其中的谐波电压，输出平整的直流电压，逆变电路N采用全桥逆变电路，将直流电压转化为高频的交流方波。负载电路F由根据感应加热的原理给工件加热。控制电路K负责输出高频的PWM波，驱动电路Q将PWM波放大，用来控制逆变电路中的开关管。单片机电路D负责监控负载电路的频率和保护逆变电路的开关管。其中控制电路K和驱动电路Q由+12V直流电源模块P2供电，单片机电路由+5V直流电源模块P1供电，所述串联谐振加热系统的具体工作方式如下，在本实施例中，降压电路J包括20：1的变压器，可以将220V/50Hz的交流电压变为11V/50Hz的交流电压，交流电压经过三相全桥整流电路Z后，电压主要是带有5次和7次谐波的直流电压，电压的值为2.34U2，约为24V，经过滤波电路L后，可以将5次和7次谐波滤掉，变为平整的直流电压。当电压经过全桥逆变电路N时，由于逆变器的拓扑结构是串联谐振型逆变装置，可以将直流电压变为高频的交流方波，输出的频率由控制电路K决定。高频方波流过负载电路F后，负载电路F的线圈电感由变化的电场产生变化的磁场，在线圈内部的工件中会产生涡流，这些涡流会将电能转化为热能，达到加热的目的。在本实施例中，控制电路K的芯片主要由SG3525构成，SG3525芯片有两个引脚输出两路互补的PWM波形，这两路波形可由驱动电路进行放大，驱动电路Q由IR2112芯片和外界电路组成，同一个驱动电路Q输出的两路PWM波控制逆变电路一个桥臂的上下两臂，设置好合适的死区时间和频率，即可让负载电路F运行在谐振的频率状态，达到加热的效果。在本实施例中，单片机电路D主要有51单片机、数码管显示电路PX、报警电路BJ、过温保护电路GW和过压保护电路GY组成，将负载电路的电压信号输送到单片机电路D中，经过51单片机的频率检测模块后，将负载电路的频率显示在数码管PX上，实现频率跟踪的功能。过温GW和过压保护电路GY都是为了检测开关管IGBT的状态，为了防止静电聚集在栅极而引起IGBT的击穿，防止运行过程中IGBT因温度太高而损坏，需要过温GW和过压GY保护电路对其进行检测，根据电压比较器的原理，当IGBT电压和温度过高时，保护电路GW、GY输出高电平，引起报警电路BJ装置动作，并向驱动电路Q的SD端口输出高电平，封锁IR2112的两路输出。在本实施例中，改变PWM波形的占空比，适当设置死区时间，就可以防止在运行过程中同一个桥臂同时开通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联谐振加热系统，其特征在于：包括依次相连的降压电路、整流电路、滤波电路、逆变电路以及负载电路；所述降压电路的输入端与市电相连；所述逆变电路经一驱动电路连接至控制电路，所述控制电路用以输出高频PWM波，所述驱动电路用以将所述PWM波放大；所述逆变电路连接有过温保护模块以及过压保护模块，所述过温保护模块以及过压保护模块与一单片机相连；所述驱动电路与所述控制电路与+12V直流稳压电源相连，所述单片机、过温保护模块以及过压保护模块均与+5V直流稳压电源相连。

【技术特征摘要】
1.一种串联谐振加热系统，其特征在于：包括依次相连的降压电路、整流电路、滤波电路、逆变电路以及负载电路；所述降压电路的输入端与市电相连；所述逆变电路经一驱动电路连接至控制电路，所述控制电路用以输出高频PWM波，所述驱动电路用以将所述PWM波放大；所述逆变电路连接有过温保护模块以及过压保护模块，所述过温保护模块以及过压保护模块与一单片机相连；所述驱动电路与所述控制电路与+12V直流稳压电源相连，所述单片机、过温保护模块以及过压保护模块均与+5V直流稳压电源相连。2.根据权利要求1所述的一种串联谐振加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：金涛，魏海斌，刘思议，刘页，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：福建,35