【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是在同微波能量加热的装置中控制磁控管的一种方法与装置。微波加热是在包括提供热能的多重处理中可以应用的一种具有巨大优点的技术。就此而言的一个重要优点是，加热功率可无惯性地加以控制。然而，不足的是微波设备常常比传统的其他替代设备要昂贵。这些加热设备的磁控管由带有相关的控制系统的电源单元驱动，这些构成了设备的主要成本。由于磁控管的输出功率有限，加热设备常常需要可观数量的磁控管和相应的电源单元以及控制系统以达到给定的加热要求。几乎是独一无二地要使用磁控管作为加热用的微波发生器。磁控管的紧凑的几何尺寸和将直流功率转换为微波功率达到的高效率是形成这一事实的决定性的特性。一个严重的不足是产生给定的功率输出所需要的电压随磁控管不同而异。该电压决定于磁控管的内部几何尺寸和腔内的磁场强度。创造了两种类型的磁控管，这就是在管内由永久磁铁产生磁场的磁控管和用电磁铁产生磁场的磁控管。永久磁铁的磁场强度随制造和运转情况的不同而不同。磁控管的结构包括一个磁轭铁，其导磁率随温度而变化。板极电压相对板极电流画出的圆形作为工作曲线与磁控管内温度改变时发生的磁控管内几何尺寸变化的同时发生...
【技术保护点】
一种关于在多个磁控管混合的系统中控制磁控管微波功率电源的磁控管的方法，其特点是把两个或多个磁控管（１，２；６０，６１）并联到电源单元（３）以产生高压使磁控管工作；把一个分离的调整电路（９）单个地连接到各个磁控管（１，２；６０，６１），上述调整电路（９）包括测量装置（１０），用它在上述磁控管的高压边测量通过各个磁控管的板极电流，以及上述测量装置（１０）与控制电路（１９，２０）电流隔离，上述控制电路用来根据以上述测量装置（１０）接受的信号控制所涉及的磁控管的板级电流。
【技术特征摘要】
10中描述。本发明将参考大量的具体实例方案及其附图作更详细地描述，附图里，图1用电路图说明第一个电路方案，用于把两个或更多的磁控管接到一个公用电流单元并且备有独立的调整电路;图2说明了与上述调整电路相关联的第一个控制装置的具体实例;图3描述了与上述调整电路相关联的第二个控制装置的具体实例;图4描述了与上述调整电路相关联的第三个控制装置的具体实例;图5描述了用于把两个或更多的磁控管接到一个公用电源单元并且各有独立的调整电路的第二个电路或耦合的具体实例;图6给出了一个磁控管的典型板极电压-板极电流(VA-IA)曲线;以及图7用电路图说明将两个电路电和电流隔离的电路。因此，图6示出了磁控管的典型的板极电压-板极电流图。图中曲线有个在电压V0处的拐点。在拐点电压V0以下的电压下磁控管不产生功率输出。在此拐点电压以上电压，动态电阻低并且从没有功率输出到满功率输出的电压增加很小。磁控管的功率输出与板极电流IA高精度地成正比。如前所述，有两种类型的磁控管，亦即用永久磁铁产生磁场的磁控管和用磁绕组和磁芯产生磁场的磁控管。前一类型磁控管的拐点电压是固定的，而在后一类型，拐点电压是按图6的虚线和箭头所示那样，通过控制流过线圈的电流来控制或调整的。在先前还提到过，由于因磁控管不同而异，彼此相同特性的每个磁控管的VA-IA曲线不完全是相同的。因此，这是用一个公用电源单元给两个或多个磁控管提供功率存在问题的基本原因。本发明叙述了用于控制关于磁控管微波功率源的多个磁控管的一种方法与一种装置或系统，功率源里两个或多个磁控管并联连接到电源单元有效地产生高磁控管工作电压。依据本发明，每个磁控管接到一个单独的调整电路上，而调整电路又是独立的。调整电路包括一个在磁控管高压侧测量通过其板极电流的测量装置。通过测量磁控管高压侧上的板极电流，对于每个给出的磁控管将单独地测量板极电流，而磁控管的板极直接接到大地，以安全角度出发，这是极其重要的。如果是在低压侧测量板极电流，亦即在板极与大地之间的位置测量，磁控管将被抬高到某一电位，以安全角度出发，这是不能接受的，假定不是所有的磁控管都封装在一个接地的箱体内，该箱体将磁控管，波导以及有可能将加热腔体也绝缘开。设置测量装置以便为控制电路发送信号。由于测量装置位于高压侧，它与中心电路是电流隔离的，后者工作在相对低的电压如通常市电电压下。控制电路根据从测量装置直接收到的信号控制磁控管的板极电流以及其功率输出。根据一个实施方案，测量装置包括一个要测量上电压而加的电阻，上述的电压构成了送给控制电路的信号。参考图1～4的实例图示说明，这里将对单独由永久磁铁装备的磁控管给出更详细的描述。图1是由上述类型的两个或更多个磁控管1，2组合在一起的系统电路图，这些磁控管由所有磁控管公用的电源单元3驱动，电源包括一个变压器和一个整流器。该电源单元3可提供例如3～4KV的输出电压。在图1的实例中，二磁控管1，2并联跨接到电源单元3。磁控管1，2的板极4接地。如图1示出，可以把几个磁控管按二磁控管1，2那样接到虚线导线5，6并把相关的电路接到导线7，8。通常标定为9的调整电路分别对应地接到各个磁控管。调整电路9与前述的测量装置10结合有效地测量通过各个导体11，12的板极电流。如前所述，测量装置最好包括一个电阻R，通过导线13，14，15，16测得其上的电压。这些导线接到测量电路17，18再通过某种适当的适配电路以前述的电压形式将测量值传送给控制电路19，20，上述的正在传输的值可以是模拟的或是数字的形式。通过电路21，22将测量装置与控制电路19，20电流隔离。该电路可以采取几种不同形式。然而，对该电路所有形式的共同特点是电路21，22包含一个模-数转换器或是数-模转换器，譬如频率-电压变换器，在该电路里，转换器彼此电流隔离。图7示出的具体实例采用了光开关。在此情况下，电路21，22包括一个电压-频率变换器80，它驱动光发射器件81，譬如发光二极管，使光发射管按相应施加到变换器80的脉冲重复频率发出光脉冲。电路21，22还包含一个频率-电压变换器82，通过82而连接的一个光敏器件83，诸如光晶体管接到变换器，光敏器件接受由发光器件81发出的光并将这个光转换成对应于收到光脉冲的电脉冲。变换器82把收到的脉冲变换成譬如电压，该电压对应于施加给第一次说到的变换器上的电压。光适宜于在光导体84诸如塑料或玻璃纤维里的在器件81和83之间通过。根据第二例方案，前述的用于转换电压成频率的装置可以改为接到变压器的初级绕组，变压器的次级绕组与用于将频率变换成电压的装置相连接，而这后面的电压将提供给控制电路19;20。控制电路19，20响应由测量装置10接收的信号，去控制磁控管1，2的板极电流。控制装置19，20最好由微处理机或相当的器件组成，控制值或根据予定的功率输出设定点的值可以送给微处理机。加在导线23，24，23，25上送到各个电源单元的电压也可以送到控制电路。控制电路因此而构成去计算此后者的电压和板极电流之积，这个乘积是各个磁控管输出功率的相当精确的度量。磁控管的效率约为70%。正如所要理解的，可以替代地将板极电压-板极电流图插入控制电路，使得电路能够计算出主要输出功率，控制电路19，20可以具有任何适当的类型和任何希望的适当的结构。前述的控制值按电信号的形式给出。该信号最好构成要求的板极电流的度量。然而，替代地，该信号可以是有关的提供功率的磁控管所在区域或腔体内温度传感器的输出信号，因而实际上是借助于输出功率实现温度控制。参考符号26，27称作设定装置，用于传送控制值到控制电路。正如要理解的，这个装置可能包括计算机或类似装置形式的整个控制系统，所有磁控管的控制电路接到该系统上。因此，控制电路从装置26;27接收控制值并从测量电路17;18接收实际值或真实值。设置控制电路19;20以通过导线28;29给调整电路提供控制信号，后者包括控制装置20;31以直接控制板极电流。控制电路可具有几种不同的优选的形式。根据图2示出的第一个最佳实施方案，控制装置30;31由峰值电压单元85组成。该单元接在电源单元3和测量装置10之间，并用来为磁控管1，2提供另一个电压，譬如超过并在电源单元提供的电压以上200～800V的电压。峰值电压单元包括带有一个整流桥33的变压器32，桥的一对对角点接到图1和2中标为24，34;25，35的导线上，整流桥33的另一对对角接到变压器32的次级绕组。该变压器的初级绕组接到闸流晶体管36，一种硅双向可控开关元件或是类似的器件，利用闸流管控制相角以影响通过终端37，38加到峰值电压单元的功率。峰值电压单元由诸如380V的交流电供电。半导体元件36可以是所谓的SCR电路(硅可控整流器)。闸流晶体管36直接由控制电路19;20通过标号为28;29的控制导线控制。可以将一个板流图43或漏磁变压器与闸流晶体管36串联。根据图3示出的第二个最佳的实施方案，图中使用了如在图1和2中使用的相同的标号，也还使用了峰值电压单元86，它包括变压器39和接到变压器39次级绕组的第一整流桥40。斩波器54或类似器件并联到第二整流桥41，该斩波器54用来给变压器的初级绕组按高频7如20KHz供电。因此斩波器54将用于启动要做的所谓初级绕组一开关控制。电容42并接在第二整流桥41上。交流电，例如为380V电压通过终端44，45施加于第二个整流桥上。该斩波器直接受来自控制电路19;20的控制导线28;29的控制。第一整流桥40的输出电压可能为例如是200～800V。依据这个实施方案，通过一直流的中间媒介产生高频，用一个比在图2示出的方案中使用的要小的变压器磁芯39就可以产生高压。依据图4示出的第三个最佳实施方案，电源单元3用来提供比磁控管1，2需要的最高电压还高的电压，在这种情况下要设立峰值电压单元以降低加在磁控管上的电压。晶体管开关44或类似的器件接在电源单元和每个前述的测量装置10之间，每个晶体管开关按这种方法构成，使得可以控制开关以便限制通过各个磁控管的板极电流，比较板极电流的状态，如果峰值电压单元受控不能降低电源单元的电压的话，就会出现这种情况。晶体管开关44受变压器46流过次级绕组45的控制电流的控制，变压器的初级绕组47由控制电路19;20通过控制导线28;29提供电流。变压器46的用途是将高压边上晶体管开关44与调整电路9分开，后者在低压下工作。轭流圈48和并联在轭流圈上的二极管49用来限制板极电流随时间增加。因此，参考图1～4描述的实施方案的共同特点是仅仅把一个不贵的简单的峰值电压单元接到每个磁控管，可以用一个公用电源单元为两个或更多的带永久磁铁的磁控管供电。峰值电压单元使每个磁控管被控制在予定的功率输出上面不必考虑其余磁控管的输出大小。灯丝变压器50;51仍按传统方法接到每个磁控管上，变压器由电压源52;53供电。当磁控管属于磁场由磁绕组或线圈产生的那一类时，对于每个磁控管有一个分开的磁化单元接到上述的绕组并且受控制电路控制，使得在加在上述磁控管的超电压下的磁控管的磁场强度提供流过上述磁控管的予定的板极电流。以图5为例示出了这样一种装置。图5中相应于图1～4中类似元件的那些元件采用了相同的考...
【专利技术属性】
技术研发人员：贝尼伯格伦，拉斯格伦古斯塔夫森，
申请(专利权)人：阿尔法斯塔公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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