一种基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置，包括整流部分、滤波部分、直流电压稳定部分、逆变部分、蒸汽发生部分、驱动部分、控制部分和系统电源电路；其中，控制部分包括斩波控制电路、逆变部分的控制电路、IGBT驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、电压电流保护电路、复位电路和输出信号检测电路；控制部分不仅控制驱动电路对逆变部分中的IGBT的导通与关断，还控制IGBT的过流、过压和欠压保护。本发明专利技术采用交‑直‑交的电路结构使装置具有更好的输出功率调节方式，更高的工作效率。此外对输出的中频交流电进行实时监测，保证其输出的幅值、频率的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置
本专利技术涉及电磁加热
，尤其涉及一种基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置。
技术介绍
随着工业技术的飞速发展，蒸汽发生器的应用越来越广泛，然而以煤炭等不可再生能源作为燃料的蒸汽发生器仍然占有相当大的比例。虽然国家大力鼓励提升传统锅炉产生蒸汽的热效率，但产生蒸汽的效率较低，并且内部装置复杂，维护困难，同时燃烧产生各种污染物，引发诸多的环境污染问题。人们开始研究能源利用率高、环保的新型技术，感应加热技术便是其中之一。电磁感应加热蒸汽发生器主要是运用涡流加热原理，将快速变化的交变电流通过环绕在蒸汽发生器外部的线圈，产生交变的磁场，在金属表面产生涡流进行加热。同传统的蒸汽发生器相比，电磁感应加热型蒸汽发生器具有节能，高效，无污染的特点，因而对其进行研究具有很大的现实意义。基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的核心主要集中在其控制装置，根据应用的场合的不同主要将其分为低频、中频、高频，绝大多数应用的都是中频控制。传统的的感应加热控制装置大多采用的是并联谐振式，并联谐振式控制器的电路设计已经比较成熟，但其控制装置过于复杂，与负载之间的连线不能过长，又限制了可应用的场合。为了使电磁感应加热蒸汽发生器的大范围应用成为可能，亟待一种高效、损耗小、适用范围广的电磁感应加热技术。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置，包括：整流部分、滤波部分、直流电压稳定部分、逆变部分、蒸汽发生部分、驱动部分、控制部分和系统电源电路；所述整流部分输入为三相交流电，输入到整流部分中进行整流；整流电路稳定工作后将其短接，输出的直流电经过所述滤波部分进行滤波；滤波后，接入所述直流电压稳定部分即斩波电路进行一个DC-DC的斩波变换；斩波后接入所述逆变部分进行DC-AC变换产生中频交流电；将所述逆变部分产生的中频交流电接到缠绕在所述蒸汽发生部分即蒸汽发生器的表面线圈；所述控制部分包括(1)对斩波电路进行控制；(2)对逆变部分进行控制；所述控制部分一方面控制所述驱动电路对逆变部分中的IGBT的导通与关断进行控制，另一方面控制IGBT的过流、过压和欠压保护。所述整流部分采用三相桥式不可控整流电路，其包含6个功率二极管，分别为VD1、VD2、VD3、VD4、VD5和VD6；VD1、VD3和VD5共阴极连接，VD4、VD6和VD2共阳极连接，VD1的阳极与VD4的阴极相连接，VD3的阳极与VD6的阴极相连接，VD5的阳极与VD2的阴极相连接；当交流侧线电压UA＞UB时，二极管VD1和VD6导通，直流侧电压为UAB；当交流侧线电压UA＞UC时，二极管VD1和VD2导通，直流侧电压电压为UAC；当交流侧线电压UB＞UC时，二极管VD3和VD2导通，直流侧电压电压为UBC；即输出的直流电压为交流侧线电压最大值。所述滤波部分为在三相桥式不可控整流电路的直流电压输出端连接两个滤波电容C1和C2，在滤波电容上C1和C2上分别并联两个电阻R2和R3，起到均压的作用，使加到电容C1和C2两端的电压相同；此外在三相桥式不可控整流电路的直流电压输出端连接两个分压电阻R4和R5，用于检测直流侧电压。所述直流电压稳定部分采用Sepic斩波电路通过调节输入逆变部分直流侧电压幅值，进而对直流侧进行输出功率的调节；所述调节输入逆变部分直流侧电压幅值通过调节斩波电路的占空比α来调节，α的计算公式如下：其中，E为整流输出电压；U0为斩波电路输出电压；ton和toff分为别为IGBT的导通和关断时间。所述逆变部分采用单相桥式电流型逆变电路，将加热用的电磁感应线圈与串联补偿电容C串联起来构成单项桥式电流型逆变电路的负载，为了保证产生蒸汽的稳定性，控制系统的谐振频率在设定的通频带内波动。所述控制部分包括斩波控制电路、逆变部分的控制电路、IGBT驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、电压电流保护电路、复位电路和输出信号检测电路；所述斩波控制电路的输出作为直流斩波电路的输入，控制斩波电路中IGBT的导通与关断；所述逆变部分的控制电路输出分为两方面：一方面输出作为所述IGBT驱动电路的输入，控制逆变电路完成逆变过程，并且控制所述电压电流保护电路对IGBT进行保护；另一方面控制所述电压检测电路和所述电流检测电路对逆变器输出的电压和电流进行检测；所述IGBT驱动电路包括两部分：一部分是斩波电路的IGBT驱动，另一部分是逆变电路的IGBT驱动，斩波电路的IGBT驱动由SG3525芯片来控制，逆变电路的IGBT驱动由DSP来控制；所述逆变电路的IGBT驱动、电压检测电路、电流检测电路、电压电流保护电路、复位电路和输出信号检测电路都是通过DSP来控制，都与DSP输出相连接。所述SG3525芯片的引脚8既是软启动接入端，也是PWM比较器的反向输入端；接入一个软启动电容，由于电容两端电压不能突变，因此当引脚8处为低电平时，PWM比较器的反向输入端也是低电平，PWM比较器输出高电平，PWM锁存器输出的也是高电平，该高电平通过两个与非门加到输出晶体管上，使之无法导通；当软启动电容充电至使SG3525芯片的引脚8处于高电平时，SG3525才工作；将电压送至SG3525的1引脚，1引脚为误差放大器反向输入端，将反馈信号接到该引脚形成闭环控制；将SG3525产生的PWM波经由隔离驱动电路后驱动斩波电路中的IGBT；基准电压接到误差放大器的同向输入端即2脚，输出电压的采样电压则加在误差放大器的反向输入端；输出电压升高时，误差放大器的输出将变小，导致PWM输出高电平时间也变长，IGBT管导通时间变短，实现稳态。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本专利技术提供的基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置，采用交-直-交的电路结构使装置具有更好的输出功率调节方式，更高的工作效率。硬件控制装置对输出的中频交流电进行实时监测，保证其输出的幅值、频率的稳定性。同时因为保护和检测电路的存在，装置的安全性和稳定性也得到了很大的提升。2、本专利技术整流部分采用三相交流电输入，采用三相不可控整流电路，区别于传统的可控整流电路，电路功率因数更高，在直流侧接有限流电阻，防止直流侧电流过大，整流器稳定工作后将其短接，输出的直流电经过滤波电容进行滤波。3、本专利技术的斩波电路采用升降压斩波电路，其主要作用除了为逆变电路提供幅值稳定的直流电输送给逆变器外，区别于以往的蒸汽发生器电源电路采用交流测调功，本次专利技术运用直流侧调功的方式，改变斩波电路的占空比来控制直流侧输出电压来改变逆变器的输入电压，进而改变输出功率。同时为了尽量减少因斩波电路种加入功率开关器件对于电路的影响。附图说明图1为本专利技术实施例中基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置结构示意图；图2为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置，其特征在于，包括：整流部分、滤波部分、直流电压稳定部分、逆变部分、蒸汽发生部分、驱动部分、控制部分和系统电源电路；/n所述整流部分输入为三相交流电，输入到整流部分中进行整流；整流电路稳定工作后将其短接，输出的直流电经过所述滤波部分进行滤波；滤波后，接入所述直流电压稳定部分即斩波电路进行一个DC-DC的斩波变换；斩波后接入所述逆变部分进行DC-AC变换产生中频交流电；将所述逆变部分产生的中频交流电接到缠绕在所述蒸汽发生部分即蒸汽发生器的表面线圈；/n所述控制部分包括(1)对斩波电路进行控制；(2)对逆变部分进行控制；所述控制部分一方面控制所述驱动电路对逆变部分中的IGBT的导通与关断进行控制，另一方面控制IGBT的过流、过压和欠压保护。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置，其特征在于，包括：整流部分、滤波部分、直流电压稳定部分、逆变部分、蒸汽发生部分、驱动部分、控制部分和系统电源电路；
所述整流部分输入为三相交流电，输入到整流部分中进行整流；整流电路稳定工作后将其短接，输出的直流电经过所述滤波部分进行滤波；滤波后，接入所述直流电压稳定部分即斩波电路进行一个DC-DC的斩波变换；斩波后接入所述逆变部分进行DC-AC变换产生中频交流电；将所述逆变部分产生的中频交流电接到缠绕在所述蒸汽发生部分即蒸汽发生器的表面线圈；
所述控制部分包括(1)对斩波电路进行控制；(2)对逆变部分进行控制；所述控制部分一方面控制所述驱动电路对逆变部分中的IGBT的导通与关断进行控制，另一方面控制IGBT的过流、过压和欠压保护。


2.根据权利要求1所述的基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置，其特征在于，所述整流部分采用三相桥式不可控整流电路，其包含6个功率二极管，分别为VD1、VD2、VD3、VD4、VD5和VD6；VD1、VD3和VD5共阴极连接，VD4、VD6和VD2共阳极连接，VD1的阳极与VD4的阴极相连接，VD3的阳极与VD6的阴极相连接，VD5的阳极与VD2的阴极相连接；
当交流侧线电压UA＞UB时，二极管VD1和VD6导通，直流侧电压为UAB；当交流侧线电压UA＞UC时，二极管VD1和VD2导通，直流侧电压电压为UAC；当交流侧线电压UB＞UC时，二极管VD3和VD2导通，直流侧电压电压为UBC；即输出的直流电压为交流侧线电压最大值。


3.根据权利要求1所述的基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置，其特征在于：所述滤波部分为在三相桥式不可控整流电路的直流电压输出端连接两个滤波电容C1和C2，在滤波电容上C1和C2上分别并联两个电阻R2和R3，起到均压的作用，使加到电容C1和C2两端的电压相同；此外在三相桥式不可控整流电路的直流电压输出端连接两个分压电阻R4和R5，用于检测直流侧电压。


4.根据权利要求1所述的基于电磁感应加热技术的蒸汽发生器的控制装置，其特征在于，所述直流电压稳定部分采用Sepic斩波电路通过调节输入逆变部分直流侧电压幅值，进而对直流侧进行输出功率的调节；
所述调节输入逆变部分直流侧电压幅值通过调节斩波电路的占空比α来调节，α的计算公式如下：






其中，E为整流输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，周博文，杨东升，李广地，朱晓琳，贺志盈，唐庆志，王欢，魏宏岩，赵满红，
申请(专利权)人：启研沈阳技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21