具有谐振检测的感应加热系统技术方案

提供了一种感应加热。该感应加热系统包括电源开关、谐振加热电路、以及脉冲激发器。该谐振加热电路配置为连接到负载并配置为响应于具有ＤＣ电压电平的ＤＣ脉冲输入而生成振荡电压。脉冲激发器配置为提供具有表示由谐振加热电路生成的振荡电压的峰值电压的平均值的值的监测电压，并配置为当监测电压的值基本上等于或小于预设阀值时，提供脉冲启动信号以启动将随后的ＤＣ电压脉冲施加到谐振加热电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及感应加热系统，更具体涉及使用脉冲激发器以提供安全的低功率加热的感应加热系统。
技术介绍
术语“感应加热”通常描述其中交流电通过线圈以生成交流磁通量的过程。当将线圈放置在与欲加热的金属物体很接近或者缠绕该欲加热的金属物体时，交流磁通量感应地将负载连接到线圈上并在金属物体中生成涡流，导致该金属物体被加热。由于它的功能，线圈经常被称为“工作线圈”或“感应头”(induction head)，而将被加热的金属物体称为“负载”。感应加热可用于许多目的，包括弯曲粘合剂、金属硬化、铜焊、焊接、熔接以及其他其中热量是必须的媒介或催化剂的制造工艺。认为感应加热领域是完善的，具有已经开发用来控制供应到感应头的功率以及因此在负载中产生的热量的多种感应加热系统。一种类型的感应加热系统，有时被称为谐振系统，通常包括电源、通常由工作线圈和电容器形成的谐振感应头、以及某些类型的开关装置来控制电源将功率传递到谐振感应头。通常，开关装置是闭合的，以使得电源将电流提供给谐振感应头，导致将能量存储在工作线圈内。当开关装置是开启的时，感应头开始生成振荡电压和相应的振荡电流和交流磁通量，以及所存储的能量被放电到负载作为热量。如果电源不补充所存储的能量，振荡电压最终衰减为零，或者“消失”(ring-out)，当所有所存储的能量被传输到负载时。在感应头振荡的第一半周期期间，最大量的能量被从感应头传递到负载。因此，为了获得负载的最大加热，当振荡的第一半周期结束时，感应加热系统补充在感应头中所存储的能量。然而，并不总是期望负载的最大加热。当负载仅期望低级的加热时，某些感应加热系统使用多个振荡电压的周期来加热负载并使用某些类型的定时机制，在给定时间过去在之后补充谐振感应加热系统中存储的能量。然而，存储在感应头中的能量消散所需要的时间是基于负载的。如果负载比期望的要小或被完全除去，当补充能量时，所存储能量的实质总量可以保留在线圈内，导致在感应头中潜在地损坏的过流。感应加热系统，特别是那些使用谐振感应头的那些，将从简单的低级加热方案中受益，该保护防止感应头的潜在有害的过流。
技术实现思路
本专利技术提供一种感应加热系统。该感应加热系统包括电源和加热电路，其配置为响应于DC输入脉冲而生成振荡电压。该感应加热系统还包括脉冲激发器，其配置为监测横跨谐振加热电路的振荡电压，并且当检测到横跨谐振电路的振荡电压的平均峰值电压在基本上等于预设最小阀值的电平时，启动将随后的DC脉冲施加到谐振电路。附图说明包括附图以提供本专利技术的进一步理解，并将附图引入在此并构成本说明书的一部分。附图说明本专利技术的实施例，并且连同说明书用于解释本专利技术的原理。将很快地理解本专利技术的其他实施例以及本专利技术的许多想要的优势，同时当参照附图考虑时，参照下面的详细说明可以更好地理解它们，在全部附图中相似的参考标号指示相似的部件。图1是说明根据本专利技术的感应加热系统的一个示例性实施例的框图。图2是说明根据本专利技术的感应加热系统的一个示例性实施例的原理框图。图3A是说明根据本专利技术的横跨谐振加热电路的示例性电压波形的图。图3B是根据本专利技术由桥接整流器提供的示例性全波整流电压波形的图。图3C是说明根据本专利技术提供给比较器的示例性滤波电压波形的图。图4是说明根据本专利技术的感应加热系统的一个示例性实施例的原理框图。具体实施例方式在图1中，通常用20指示根据本专利技术的感应加热系统。感应加热系统20包括整流器22、谐振加热电路24、功率开关26、脉冲控制器28、以及脉冲激发器30。感应加热系统20配置为感应地在32连接到外部电气导电负载34，并操作为控制电源开关26的开关，以使得提供负载34的低功率加热，同时防止谐振加热电路24的潜在有害过载。整流器22可以经由第一输入节点38和第二输入节点40连接到A/C功率源36，并配置为在DC输出节点42提供DC电压电平。谐振加热电路24在整流器输出节点42和节点44之间连接，以及电源开关26在节点44和地节点46之间连接。脉冲控制器28配置为经由通路48将开关控制信号提供给电源开关26，以使得电源开关26首先闭合，然后在可调节的脉冲持续时间之后开启，以由此横跨谐振加热电路24提供DC电压脉冲。在一个实施例中，基于没有持续损坏，谐振加热电路24可以存储的最大能量，脉冲持续时间的长度可以调节至最大值。谐振加热电路24配置为存储能量，并响应于DC电压脉冲生成振荡电压以及相关的振荡电流和交流磁通量，以由此加热感应地连接的外部负载34。只要不横跨谐振电路24施加随后的DC电压相位(voltagephases)，振荡电压具有在时间上随着谐振电路所存储的能量消散而最终衰减或“消失”为零的峰-对-峰(peak-to-peak)电压电平。振荡电压消失所需要的时间基于多个因素，包括DC电压脉冲的长度和幅度、谐振电路的内部阻抗、以及是否有负载34。对于给定的DC电压脉冲，如果例如负载34的负载被加热，振荡电压将更快地消失为零。如果在足够量的能量消散之前将随后的DC脉冲施加到谐振电路24，如果试图存储的能量总量超过最大量，谐振电路24将经受潜在的损坏。脉冲激发器30横跨谐振电路24连接并配置为监测振荡电压的峰-对-峰电压的平均。脉冲激发器30还配置为经由通路50将脉冲启动信号提供给脉冲控制器30，以使得当由谐振电路24生成的平均峰-对-峰电压减小到基本等于预设设置点的电平时，启动将随后的DC电压脉冲施加到谐振加热电路24。该预设设置点是使得施加随后的脉冲将不会带来足够的能量以损坏谐振加热电路24的值。因此，谐振加热电路通过仅当由谐振电路24生成的谐振电压的峰-对-峰电压减小到预设设置点时开始随后的DC电压脉冲，提供外部负载34的安全的低功率加热。图2是说明根据本专利技术的谐振加热系统20的一个示例性实施例的原理框图60。整流器22是标准二级管桥接整流器，其包括四个二级管62、64、66和68。第一二级管62具有连接到第一输入节点38的阳极以及连接到输出节点42的阴极。第二二级管64具有连接到第二输入节点40的阳极以及连接到DC输出节点42的阴极。第三二级管66具有连接到地46的阳极以及连接到第一输入节点38的阴极。第四二级管68具有连接到地46的阳极以及连接到第二输入节点40的阴极。整流器22连接到外部A/C电源36并配置为在DC输出节点42提供DC电压电平(VDC)。谐振加热电路24包括谐振电容器70和工作头72，该工作头72包括缠绕铁氧体磁芯76的感应加热线圈74。谐振电容器与感应加热线圈74并联连接，并具有连接到整流器输出节点42的第一端和连接到节点44的第二端。谐振加热电路24配置为响应于DC电压脉冲，在铁氧体磁芯76中生成振荡电压和相关联的振荡电流和交流磁通量，以由此加热感应地连接的外部负载34。在一个实施例中，工作头72使用软引线连接到谐振电容器70，该软引线使得工作头72相对于感应加热系统20是可移动的并被放置为与例如负载34的被加热的远程负载相接触。在一个实施例中，工作头不包括铁氧体磁芯76。电源开关26包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)78，其具有栅极80、连接到节点44的集电极82、以及连接到地46的射极84。脉冲控制器28配置为经由通路48将开关控制信号提供给电源开关26的栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应加热系统，包括：电源开关；谐振加热电路，配置为连接负载并配置为响应于ＤＣ电压脉冲生成振荡电压；以及脉冲激发器，配置为提供具有表示由谐振加热电路生成的振荡电压的峰值电压的平均值的值的监测电压，并配置为当该监测电 压的值基本上等于或小于预设阀值时，提供脉冲启动信号以启动将随后的ＤＣ电压脉冲施加到谐振电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃德蒙J林，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]