一种频率转换的感应加热的转换器制造技术

本实用新型专利技术提供一种频率转换的感应加热的转换器，包括低通滤波器、电压控制式振荡器、逆变器桥电路、限时元件和相位比较器，电压控制式振荡器通过低通滤波器的调压作用将输出信号传送至逆变器桥电路和限时元件，该输出信号用于模仿逆变器桥电路中的切换时间，相位比较器用于生成调节电压，低通滤波器的输入端电性连接于相位比较器的输出端，低通滤波器的输出端均电性连接于逆变器桥电路和限时元件的输入端，限时元件的输出端电性连接于相位比较器的输入端。本实用新型专利技术是感应加热的转换器，输出端交流电压的频率即为负载电路的共振频率，仅通过负载电路的共振频率以确定逆变器的切换信号频率，由此以简化转换器的结构并降低成本。

A Frequency Conversion Induction Heating Converter

【技术实现步骤摘要】
一种频率转换的感应加热的转换器
本技术涉及电力电子
，具体涉及一种频率转换的感应加热的转换器。
技术介绍
对于硬化导电材料通常利用交变磁场进行电感加热，通过涡流或通过交变磁场在材料中所生成的损耗对材料进行加热，采用高频交变磁场在待硬化材料的表面进行加热，然而低频交变磁场具有较高的穿透深度，有必要根据应用情况对所采用的交变磁场频率进行调整。现有已知的多种转换器装置包含通过所需频率将输入电压转换为输出交流电压的逆变器，逆变器用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)替代MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)，是由于IGBT在导电状态下的低压降和高载流能力更胜一筹，使得其在处于高电压及电流峰值时的受损频率较低。然而在使用IGBT时须考虑到其承载能力，特别是在高频情况下在关键开启及关闭时间点时在不采取任何专项切换措施时会造成切换损耗。逆变器控制器与串联谐振电路电性连接，能够对逆变器的相位进行控制与改变，逆变器从电压控制式振荡器接收其控制脉冲，相位比较器用于调节逆变器输出电压与逆变器输出电流的同相位，将延迟振荡器以模仿绝缘栅双极型晶体管的延迟时间，使得绝缘栅双极型晶体管基本上能够实现最佳切换。然而，在快速负载变化时使用进位调节器会导致相位差，这种变化会在整个时间段内累积并且无法通过调节器进行充分调节，从而导致转换器可能会发生故障。在通过电压控制式振荡器和鉴相器使用调节器时，调节器必须在开启后的几个时段内切换到理想工作点，因为在开启转换器之后负载电路的频率最初是未知的。在使用快速调节器时将对电压控制式振荡器进行全面快速控制，以避免产生电压或电流峰值。然而，由于电源的电压波动在负载电路中所产生的相位抖动会导致绝缘栅双极型晶体管无法准确切换至交零位置并因此在绝缘栅双极型晶体管上产生高切换损耗，由此增加冷却的必要性并在必要情况下需要使用额外的绝缘栅双极型晶体管，以分配所产生的损耗。
技术实现思路
鉴于此，本技术的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，为了尽量降低绝缘栅双极型晶体管上的切换损耗，本技术提供一种频率转换的感应加热的转换器。本技术采用的技术方案是：一种频率转换的感应加热的转换器，包括低通滤波器、电压控制式振荡器、逆变器桥电路、限时元件和相位比较器，所述电压控制式振荡器通过所述低通滤波器的调压作用将输出信号传送至所述逆变器桥电路和所述限时元件，该输出信号用于模仿所述逆变器桥电路中的切换时间，所述相位比较器用于生成调节电压，所述低通滤波器的输入端电性连接于所述相位比较器的输出端，所述低通滤波器的输出端均电性连接于所述逆变器桥电路和限时元件的输入端，所述限时元件的输出端电性连接于所述相位比较器的输入端。优选地，所述逆变器桥电路电性连接有负载谐振电路，所述逆变器桥电路包括整流器、逆变器和逆变器控制器，所述整流器为所述逆变器提供脉冲直流电压，所述逆变器包括用于绝缘栅双极型晶体管的驱动器和若干绝缘栅极双极型晶体管，所述负载谐振电路通过变压器与所述逆变器的输出端相耦合，所述逆变器控制器向所述绝缘栅双极型晶体管提供绝缘栅双极型晶体管切换信号，所述负载谐振电路向所述逆变器控制器输送负载电路信号。优选地，所述负载谐振电路设置为串联谐振电路或并联谐振电路，负载谐振电路的频率与所述逆变器控制器为所述绝缘栅双极型晶体管提供的切换信号频率相等，当连接串联谐振电路时所述负载电路信号为谐振电路电流的映射，当连接并联谐振电路时所述负载电路信号为谐振电路电压的映射。优选地，所述逆变器控制器还电性连接有传感器，所述传感器用于为所述逆变器控制器输送正弦负载电路电流的映射。优选地，所述逆变器控制器依次包括用于生成时间toff的第一单稳态多谐振荡器A1、用于输出采样保持信号的放大器A2、用于切换时间点的第二单稳态多谐振荡器A3和用于形成时间边沿的逻辑电路A4。优选地，所述绝缘栅极双极型晶体管的数量设置为四个。与现有技术相比，本技术提供一种频率转换的感应加热的转换器，具备的优点和有益效果是：绝缘栅双极型晶体管切换信号先于负载电路信号交零约时间toff，若所选择的时间toff使得通过将绝缘栅双极型晶体管切换信号提前至负载电路信号的交零位置之前以均衡绝缘栅双极型晶体管的承载能力，则绝缘栅双极型晶体管会切换至负载电路信号的交零位置，可避免在绝缘栅双极型晶体管上所产生的切换损耗；输出端上交流电压的单一频率确定元素就是负载电路的共振频率，仅通过负载电路的共振频率以确定逆变器的切换信号频率。由此以简化转换器的构造并降低成本，由此，无论逆变器工作电压的波动如何且与逆变器相连的负载电路的参数变化如何，都能够避免产生电压及电流峰值，其中，所控制的逆变器须确保尽量降低在逆变器上所产生的损耗并由此以降低成本。附图说明图1是本技术一种频率转换的感应加热的转换器的电路连接框图；图2是本技术一种频率转换的感应加热的转换器的逆变器桥电路的原理图；图3是本技术一种频率转换的感应加热的转换器的逆变器控制器的电路原理图；图4是本技术一种频率转换的感应加热的转换器的逆变器控制器的负载电路信号的半波示意图；图5是本技术一种频率转换的感应加热的转换器的逆变器控制器的负载电路信号生成切换时间点的半波示意图；图中：5-采样保持信号；6-整流器；7-逆变器；8-驱动器；10-逆变器控制器；11-负载谐振电路；12-存储器信号；13-负载电路信号；14-低通滤波器；15-电压控制式振荡器；16-逆变器桥电路；17-限时元件；18-相位比较器；23-变压器；24-绝缘栅极双极型晶体管。具体实施方式为了更好的理解本技术，下面结合具体实施例和附图对本技术进行进一步的描述。如图1至图5所示，本技术提供一种频率转换的感应加热的转换器，一种频率转换的感应加热的转换器，包括低通滤波器14、电压控制式振荡器15、逆变器桥电路16、限时元件17和相位比较器18，所述电压控制式振荡器15通过所述低通滤波器14的调压作用将输出信号传送至所述逆变器桥电路16和所述限时元件17，该输出信号用于模仿所述逆变器桥电路16中的切换时间，所述相位比较器18用于生成调节电压，所述低通滤波器14的输入端电性连接于所述相位比较器18的输出端，所述低通滤波器14的输出端均电性连接于所述逆变器桥电路16和限时元件17的输入端，所述限时元件17的输出端电性连接于所述相位比较器18的输入端。进一步地，所述逆变器桥电路16电性连接有负载谐振电路11，所述逆变器桥电路16包括整流器6、逆变器7和逆变器控制器10，所述整流器6为所述逆变器7提供脉冲直流电压，所述逆变器7包括用于绝缘栅双极型晶体管的驱动器8和若干绝缘栅极双极型晶体管24，所述负载谐振电路11通过变压器23与所述逆变器7的输出端相耦合，所述逆变器控制器10向所述绝缘栅双极型晶体管24提供绝缘栅双极型晶体管切换信号，所述负载谐振电路11向所述逆变器控制器10输送负载电路信号13，所述负载谐振电路11由感应器L、无功功率补偿电容器C、电阻器R所构成，绝缘栅双极型晶体管更加牢固，同时高电压及电流峰值几乎不会由于转换器的未指定工作条件而发生故障。负载电路信号13执行频率为f的正弦振动，若在时间点t0时的交零位置之后并且在时间点t3时的半波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率转换的感应加热的转换器，其特征在于：包括低通滤波器(14)、电压控制式振荡器(15)、逆变器桥电路(16)、限时元件(17)和相位比较器(18)，所述电压控制式振荡器(15)通过所述低通滤波器(14)的调压作用将输出信号传送至所述逆变器桥电路(16)和所述限时元件(17)，该输出信号用于模仿所述逆变器桥电路(16)中的切换时间，所述相位比较器(18)用于生成调节电压，所述低通滤波器(14)的输入端电性连接于所述相位比较器(18)的输出端，所述低通滤波器(14)的输出端均电性连接于所述逆变器桥电路(16)和限时元件(17)的输入端，所述限时元件(17)的输出端电性连接于所述相位比较器(18)的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种频率转换的感应加热的转换器，其特征在于：包括低通滤波器(14)、电压控制式振荡器(15)、逆变器桥电路(16)、限时元件(17)和相位比较器(18)，所述电压控制式振荡器(15)通过所述低通滤波器(14)的调压作用将输出信号传送至所述逆变器桥电路(16)和所述限时元件(17)，该输出信号用于模仿所述逆变器桥电路(16)中的切换时间，所述相位比较器(18)用于生成调节电压，所述低通滤波器(14)的输入端电性连接于所述相位比较器(18)的输出端，所述低通滤波器(14)的输出端均电性连接于所述逆变器桥电路(16)和限时元件(17)的输入端，所述限时元件(17)的输出端电性连接于所述相位比较器(18)的输入端。2.根据权利要求1所述的一种频率转换的感应加热的转换器，其特征在于：所述逆变器桥电路(16)电性连接有负载谐振电路(11)，所述逆变器桥电路(16)包括整流器(6)、逆变器(7)和逆变器控制器(10)，所述整流器(6)为所述逆变器(7)提供脉冲直流电压，所述逆变器(7)包括用于绝缘栅双极型晶体管的驱动器(8)和若干绝缘栅极双极型晶体管(24)，所述负载谐振电路(11)通过变压器(23...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾慧芝，
申请(专利权)人：艾玛应泰感应科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11