一种汽轮机护环用中频预加热型温控调节电源系统技术方案

一种汽轮机护环用中频预加热型温控调节电源系统，包括自复位保险丝PTC、整流单元、开关电路保护单元、斩波单元、逆变单元、斩波脉宽调制单元、逆变脉宽调制单元、DSP和信号采集单元；自复位保险丝PTC、整流单元、开关电路保护单元、斩波单元、逆变单元依次相连，DSP分别通过斩波脉宽调制单元和逆变脉宽调制单元与斩波单元和逆变单元相连，信号采集单元与DSP相连；本实用新型专利技术通过实时监测电源加热温度，结合功率温度关系曲线，改变斩波电路的调制脉宽，从而实现加热温度的精确控制，该电源系统具有多重电路防护措施，加热效率高，操作简单、整机运行平稳，无杂波噪音，特别适合于弱磁性金属材料的加热。

A medium frequency pre heating temperature control power supply system for steam turbine retaining ring

【技术实现步骤摘要】
一种汽轮机护环用中频预加热型温控调节电源系统
本技术涉及感应加热电源
，尤其是涉及了一种汽轮机护环用中频预加热型温控调节电源系统。
技术介绍
感应加热原理为通过整流逆变电路产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到对金属材料加热的效果。汽轮机护材质为50Mn18Cr6，是奥氏体Mn-Cr系列无磁性钢，为弱磁性材料，其成分为：C0.49%，Mn18.5%，Cr5.87，Si0.66%质。经过实验，当采用高频（超音频）感应加热，由于弱磁性材料阻抗比较小，无法达到预定温度和功率，采用传统中频感应加热时，无法实现温度的精确控制，且传统的中频感应电源防护措施不全面，因此实验均以失败告终。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本技术公开了一种汽轮机护环用中频预加热型温控调节电源系统，可以通过改变斩波电路的调制脉宽实现温度的精确控制。为实现上述目的，本技术采样如下技术方案：一种汽轮机护环用中频预加热型温控调节电源系统，包括自复位保险丝PTC、整流单元、开关电路保护单元、斩波单元、逆变单元、斩波脉宽调制单元、逆变脉宽调制单元、DSP和信号采集单元；所述自复位保险丝PTC、整流单元、开关电路保护单元、斩波单元、逆变单元依次相连，所述DSP分别通过斩波脉宽调制单元和逆变脉宽调制单元与斩波单元和逆变单元相连，所述信号采集单元与DSP相连；所述整流单元为由六个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的三相不控整流电路，二极管D1、D2构成第一整流桥，二极管D3、D4构成第二整流桥，二极管D5、D6构成第三整流桥；三相交流电源通过三个自复位保险丝PTC分别与整流单元中二极管D1与D2间节点、二极管D3与D4间节点、二极管D5与D6间节点相连；所述开关电路保护单元包括二极管D7、双向TVS管D8、电阻R1、电阻R2、三极管Q1、继电器KT1、继电器KT2、电容C1；二极管D7的负极与二极管D5的负极相连，二极管D7的正极通过电阻R1与二极管D6的正极相连；三极管Q1的基极与二极管D7和电阻R1间节点相连，三极管Q1的发射极与二极管D6的正极相连，三极管Q1的集电极连接一个继电器KT1；继电器KT1的常闭开关S1的一端与二极管D5的负极相连，另一端与电阻R2相连；继电器KT1的常闭开关S1与电阻R2间的节点通过双向TVS管D8与二极管D6的正极相连，电容C1一端与电阻R2相连，另一端与二极管D6的正极相连；继电器KT2的常开开关S2与电阻R2并联，继电器KT2与DSP相连；所述斩波单元由绝缘栅双极型晶体管IGBT1构成，晶体管IGBT1的集电极与电阻R2和电容C1间的节点相连，晶体管IGBT1的发射极连接逆变单元，晶体管IGBT1的栅极连接斩波脉宽调制单元；所述逆变单元包括四个绝缘栅双极型晶体管IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、电容C2和电感L，晶体管IGBT2和IGBT3的集电极均与晶体管IGBT1的发射极相连，晶体管IGBT2的发射极与晶体管IGBT4的集电极相连，晶体管IGBT3的发射极与晶体管IGBT5的集电极相连，晶体管IGBT4和IGBT5的发射极均与二极管D6的正极相连，晶体管IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5的栅极连接逆变脉宽调制单元，电容C2的一端与晶体管IGBT2与IGBT4间的节点相连，电容C2的另一端与晶体管IGBT3与IGBT5间的节点相连，电感L与电容C2并联；所述斩波脉宽调制单元包括第一PMW产生模块和第一驱动模块，DSP通过第一PMW产生模块和第一驱动模块与斩波单元中晶体管IGBT1的栅极相连；所述逆变脉宽调制单元包括第二PMW产生模块、反相模块、第二驱动模块和第三驱动模块，DSP与第二PMW产生模块相连，第二PMW产生模块通过第二驱动模块分别与晶体管IGBT2和IGBT5的栅极相连，第二PMW产生模块通过反向器和第三驱动模块分别与晶体管IGBT3和IGBT4的栅极相连。优选的，所述信号采集单元包括电流传感器、电压传感器、温度传感器和信号调理电路，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器分别通过信号调理电路与DSP相连。优选的，所述第一PMW产生模块和第二PMW产生模块相同，均由脉宽调制控制芯片TL494及其外围电路组成。优选的，所述第一驱动模块由驱动芯片IR2110及其外围电路组成。优选的，所述第二驱动模块和第三驱动模块相同，均由IGBT半桥双路驱动芯片IR22141及其外围电路组成。优选的，所述反相模块由双施密特型反相器74LVC2G14SH及其外围电路组成。由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下有益效果：通过实时监测电源加热温度，结合功率温度关系曲线，改变斩波电路的调制脉宽，实现了对温度的准确控制，到达温度可以自动保温，不会出现过温、欠温现象，防止了工件产生过烧超温；整流部分采用半可控整流方式，不会产生高次谐波，整机运行平稳；具有输入过压保护，输入过流保护，输出过流保护，线圈短路保护、抗外部浪涌、缓冲软启动等多种电路防护功能；具有自判断负载状态功能，如果负载短路或开路，均可以零冲击、微电流锁控逆变输出，避免故障进一步扩大；感应加热节电率达20-30%，系统操作简单，可靠性好，特别适合于弱磁性金属材料的加热。附图说明图1为本实用温控调节电源系统结构示意图；图2为本实用温控调节电源系统电路原理图。图中：1、自复位保险丝PTC；2、整流单元；3、开关电路保护单元；4、斩波单元；5、逆变单元；6、斩波脉宽调制单元；7、逆变脉宽调制单元；8、DSP；9、信号采集单元。具体实施方式通过下面的实施例可以详细的解释本技术，公开本技术的目的旨在保护本技术范围内的一切技术改进，本技术并不局限于下面的实施例。如图1-2所示，本技术一种汽轮机护环用中频预加热型温控调节电源系统包括自复位保险丝PTC1、整流单元2、开关电路保护单元3、斩波单元4、逆变单元5、斩波脉宽调制单元6、逆变脉宽调制单元7、DSP8和信号采集单元9。整流单元2为由六个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的三相不控整流电路，二极管D1、D2构成第一整流桥，二极管D3、D4构成第二整流桥，二极管D5、D6构成第三整流桥；三相交流电源通过三个自复位保险丝PTC1分别与整流单元2中二极管D1与D2间节点、二极管D3与D4间节点、二极管D5与D6间节点相连；当电路发生短路或输入电流过大时，自复位保险丝PTC1成高阻态以防止外部大电流流入系统，故障排除后自复位保险丝PTC恢复为低阻状态，保持通路。开关电路保护单元3与整流单元2相连；开关电路保护单元3包括二极管D7、双向TVS管D8、电阻R1、电阻R2、三极管Q1、继电器KT1、继电器KT2、电容C1；二极管D7的负极与二极管D5的负极相连，二极管D7的正极通过电阻R1与二极管D6的正极相连；三极管Q1的基极与二极管D7和电阻R1间节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽轮机护环用中频预加热型温控调节电源系统，其特征是：包括自复位保险丝PTC（1）、整流单元（2）、开关电路保护单元（3）、斩波单元（4）、逆变单元（5）、斩波脉宽调制单元（6）、逆变脉宽调制单元（7）、DSP（8）和信号采集单元（9）；所述自复位保险丝PTC（1）、整流单元（2）、开关电路保护单元（3）、斩波单元（4）、逆变单元（5）依次相连，所述DSP（8）分别通过斩波脉宽调制单元（6）和逆变脉宽调制单元（7）与斩波单元（4）和逆变单元（5）相连，所述信号采集单元（9）与DSP（8）相连；/n所述整流单元（2）为由六个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的三相不控整流电路，二极管D1、D2构成第一整流桥，二极管D3、D4构成第二整流桥，二极管D5、D6构成第三整流桥；三相交流电源通过三个自复位保险丝PTC（1）分别与整流单元（2）中二极管D1与D2间节点、二极管D3与D4间节点、二极管D5与D6间节点相连；/n所述开关电路保护单元（3）包括二极管D7、双向TVS管D8、电阻R1、电阻R2、三极管Q1、继电器KT1、继电器KT2、电容C1；二极管D7的负极与二极管D5的负极相连，二极管D7的正极通过电阻R1与二极管D6的正极相连；三极管Q1的基极与二极管D7和电阻R1间节点相连，三极管Q1的发射极与二极管D6的正极相连，三极管Q1的集电极连接一个继电器KT1；继电器KT1的常闭开关S1的一端与二极管D5的负极相连，另一端与电阻R2相连；继电器KT1的常闭开关S1与电阻R2间的节点通过双向TVS管D8与二极管D6的正极相连，电容C1一端与电阻R2相连，另一端与二极管D6的正极相连；继电器KT2的常开开关S2与电阻R2并联，继电器KT2与DSP（8）相连；/n所述斩波单元（4）由绝缘栅双极型晶体管IGBT1构成，晶体管IGBT1的集电极与电阻R2和电容C1间的节点相连，晶体管IGBT1的发射极连接逆变单元（5），晶体管IGBT1的栅极连接斩波脉宽调制单元（6）；/n所述逆变单元（5）包括四个绝缘栅双极型晶体管IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、电容C2和电感L，晶体管IGBT2和IGBT3的集电极均与晶体管IGBT1的发射极相连，晶体管IGBT2的发射极与晶体管IGBT4的集电极相连，晶体管IGBT3的发射极与晶体管IGBT5的集电极相连，晶体管IGBT4和IGBT5的发射极均与二极管D6的正极相连，晶体管IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5的栅极连接逆变脉宽调制单元（7），电容C2的一端与晶体管IGBT2与IGBT4间的节点相连，电容C2的另一端与晶体管IGBT3与IGBT5间的节点相连，电感L与电容C2并联；/n所述斩波脉宽调制单元（6）包括第一PMW产生模块和第一驱动模块，DSP（8）通过第一PMW产生模块和第一驱动模块与斩波单元（4）中晶体管IGBT1的栅极相连；/n所述逆变脉宽调制单元（7）包括第二PMW产生模块、反相模块、第二驱动模块和第三驱动模块，DSP（8）与第二PMW产生模块相连，第二PMW产生模块通过第二驱动模块分别与晶体管IGBT2和IGBT5的栅极相连，第二PMW产生模块通过反向器和第三驱动模块分别与晶体管IGBT3和IGBT4的栅极相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机护环用中频预加热型温控调节电源系统，其特征是：包括自复位保险丝PTC（1）、整流单元（2）、开关电路保护单元（3）、斩波单元（4）、逆变单元（5）、斩波脉宽调制单元（6）、逆变脉宽调制单元（7）、DSP（8）和信号采集单元（9）；所述自复位保险丝PTC（1）、整流单元（2）、开关电路保护单元（3）、斩波单元（4）、逆变单元（5）依次相连，所述DSP（8）分别通过斩波脉宽调制单元（6）和逆变脉宽调制单元（7）与斩波单元（4）和逆变单元（5）相连，所述信号采集单元（9）与DSP（8）相连；
所述整流单元（2）为由六个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的三相不控整流电路，二极管D1、D2构成第一整流桥，二极管D3、D4构成第二整流桥，二极管D5、D6构成第三整流桥；三相交流电源通过三个自复位保险丝PTC（1）分别与整流单元（2）中二极管D1与D2间节点、二极管D3与D4间节点、二极管D5与D6间节点相连；
所述开关电路保护单元（3）包括二极管D7、双向TVS管D8、电阻R1、电阻R2、三极管Q1、继电器KT1、继电器KT2、电容C1；二极管D7的负极与二极管D5的负极相连，二极管D7的正极通过电阻R1与二极管D6的正极相连；三极管Q1的基极与二极管D7和电阻R1间节点相连，三极管Q1的发射极与二极管D6的正极相连，三极管Q1的集电极连接一个继电器KT1；继电器KT1的常闭开关S1的一端与二极管D5的负极相连，另一端与电阻R2相连；继电器KT1的常闭开关S1与电阻R2间的节点通过双向TVS管D8与二极管D6的正极相连，电容C1一端与电阻R2相连，另一端与二极管D6的正极相连；继电器KT2的常开开关S2与电阻R2并联，继电器KT2与DSP（8）相连；
所述斩波单元（4）由绝缘栅双极型晶体管IGBT1构成，晶体管IGBT1的集电极与电阻R2和电容C1间的节点相连，晶体管IGBT1的发射极连接逆变单元（5），晶体管IGBT1的栅极连接斩波脉宽调制单元（6）；
所述逆变单元（5）包括四个绝缘栅双极型晶体管IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、电容C2和电感L，晶体管IGBT2和IGBT3的集电极均与晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：康忠波，邵丽红，赵乐，康永鑫，
申请(专利权)人：洛阳松导感应加热科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41