高频感应加热电源驱动方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高频感应加热电源驱动方法及系统，该驱动方法包括：实时获取逆变模块输出的模拟电子信号；对模拟电子信号进行A/D转换，以获得数字电子信号；在A/D转换的采样阶段，采样数据包括位于单周期信号的特征点的第一数据和位于单周期信号的非特征点的第二数据，第二数据的个数远大于第一数据的个数；根据数字电子信号计算逆变模块的输出功率；将输出功率与预设的标准功率比较，并根据该比较结果生成第一控制信号；基于第一控制信号控制功率调整模块的输出，以使得输出功率与标准功率的差值在预设范围内。基于上述方法，不但可有效提升对目标器件温度控制的响应速度，还可大幅提升对温度控制的精度，满足一些特殊场合的需求。的需求。的需求。

【技术实现步骤摘要】
高频感应加热电源驱动方法及系统


[0001]本专利技术涉及电源驱动控制
，尤其涉及一种高频感应加热电源驱动方法及系统。

技术介绍

[0002]高频感应加热是一种利用电磁感应来加热电导体(一般是金属)的方式，其原理是：导体有电流通过时，在其周围就同时产生磁场，高频电流流向被绕制成环状或其它形状的电感线圈(通常是用紫铜管制作)，由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，将被加热的金属物质放置在感应线圈内，磁束就会贯通整个被加热物质，在被加热物质内部与加热电流相反的方向产生很大的涡流，由于被加热金属物质的电阻产生焦耳热，使金属物质自身的温度迅速上升。基于上述高频感应加热原理做成的高频感应加热设备已得到广泛应用，主要应用于金属热处理、淬火、透热、熔炼以及焊接等。
[0003]对于目前的高频感应加热设备，以焊接器为例，为焊接头的温度处于所要求的温度点，一般采用负反馈的方式进行温度控制，即通过温度传感器采集焊接头的工作温度，进而根据采集的温度值与标准值的比较得出控制信号。对此，由于温度传感器采集温度需要一个过程，最少也要1秒左右，而且，温度传感器采集的是焊接头的表面温度，这就使得通过温度传感器对焊接头进行温度控制具有一定的滞后性，也即对温度控制的响应速度低。因此，焊接要求比较高且焊接时间比较短的场合，例如焊接光伏器件，往往焊接操作已经结束，焊接器上的电源驱动器才做出反应，从而使得焊接质量不能满足用户需求。
[0004]对于高频感应加热设备的另一种温度控制方式是，采用开环控制结构。仍以焊接器为例，启动时，驱动电路首先检测功率器件输出的包括电压、电流信号的，并生成采样功率信号，并将该采样功率信号与预设温度点相对应的目标功率信号比对，根据比对结果调整功率器件的输出，使得功率器件输出与目标温度点相对应的电压、电流信号。对此，在生成采样功率信号时，一般是通过周期信号的极值点和过零点等特殊点计算出有效电压和有效电流，进而计算出采样功率值，然而，由于这些特殊点不能完全代替全周期信号的特征，因此，这样计算出的数据与实际相差比较大，使得功率器件输出的功率信号的误差较大，造成对温度控制的精度不能满足使用需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种可有效提升对温度控制的响应速度和精度的高频感应加热电源驱动系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种高频感应加热电源驱动方法，所述加热电源包括依次电性连接的整流模块、功率调整模块、逆变模块以及谐振变换模块，所述谐振变换模块用于为感应线圈提供振荡变化的功率驱动信号，所述驱动方法包括：
[0007]实时获取所述逆变模块输出的模拟电子信号，所述模拟电子信号包括模拟电压信号和模拟电流信号；
[0008]对所述模拟电子信号进行A/D转换，以获得包括数字电压信号和数字电流信号的数字电子信号；
[0009]在所述A/D转换的采样阶段，对于所述模拟电子信号中任一周期的单周期信号，采用等间隔采样方式采集若干采样数据，若干所述采样数据包括位于所述单周期信号的特征点的第一数据和位于所述单周期信号的非特征点的第二数据，所述所述单周期信号的特征点包括起点、终点、过零点以及极值点，且，所述第二数据的个数远大于所述第一数据的个数；
[0010]根据所述数字电子信号计算所述逆变模块的输出功率；
[0011]将所述输出功率与预设的标准功率比较，并根据该比较结果生成第一控制信号；
[0012]基于所述第一控制信号控制所述功率调整模块的输出，以使得所述输出功率与所述标准功率的差值在预设范围内。
[0013]较佳地，还包括：
[0014]计算所述数字电压信号的第一相位值，以及所述数字电流信号的第二相位值，并计算所述第一相位值和所述第二相位值的相位差；
[0015]将所述相位差与预设的标准差比较，并根据比较结果生成第二控制信号；
[0016]基于所述第二控制信号控制所述逆变模块输出的功率信号的频率，以使得所述相位差与所述标准差的差值在预设范围内。
[0017]较佳地，还包括：分别对所述数字电压信号和所述数字电流信号进行快速傅里叶变换，以获得反映电压、电流频率分布的频谱图；
[0018]当所述频谱图中的高频端分布的信号幅度值超过预设值时，生成第三控制信号；
[0019]基于所述第三控制信号停止对所述逆变模块的电源供给。
[0020]较佳地，所述单周期信号内的所述采样数据的个数N满足如下条件：N≥50。
[0021]本专利技术还公开一种高频感应加热电源驱动系统，其，包括依次电性连接的整流模块、功率调整模块、逆变模块以及谐振变换模块，所述谐振变换模块用于为感应线圈提供振荡变化的功率驱动信号，所述驱动系统基于如上所述的高频感应加热电源驱动方法工作。
[0022]较佳地，还包括与所述逆变模块的输出端电性连接的电流采集器和电压采集器，所述电流采集器用于采集所述逆变模块输出的电流信号，所述电压采集模块用于采集所述逆变模块输出的电压信号；所述驱动系统还包括与所述电流采集器和电压采集器电性连接的A/D转换器、与所述A/D转换器电性连接的可编程逻辑处理器以及与所述可编程逻辑处理器电性连接的控制器，所述控制器还与所述逆变模块和所述功率调整模块电性连接。
[0023]较佳地，还包括设置在所述整流模块和所述功率调整模块之间的第一滤波模块和设置在所述逆变模块和所述功率调整模块之间的第二滤波模块。
[0024]较佳地，还包括基于神经网络的预测模块，所述预测模块与所述A/D转换模块和所述控制器电性连接，所述预测模块用于基于所述数字电压信号和所述数字电流信号预测当前所述逆变模块的输出是否出现异常。
[0025]本专利技术还公开一种高频感应加热电源驱动系统，其包括：
[0026]一个或多个处理器；
[0027]存储器；
[0028]以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置
成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的高频感应加热电源驱动方法的指令。
[0029]本专利技术还公开一种计算机可读存储介质，其包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如上所述的高频感应加热电源驱动方法。
[0030]与现有技术相比，本专利技术上述技术方案，摈弃传统中常用的基于温度传感器的闭环温度控制方式，采用响应速度高的开环温度控制方式，也即，预设有与目标温度相对应的标准功率，当从逆变模块输出端采集到的模拟电子信号后，将该模拟电子信号转换为数字电子信号，且在转换过程中，对模拟电子信号的每一单周期信号进行全周期化的多点采样，使得采样数据不仅包括单周期信号的特征点处的数据还包括多个非特征点处的数据，从而使得基于数字电子信号计算的输出功率无限接近逆变模块实际输出的功率值；由此可知，基于上述方案，不但可有效提升对目标器件温度控制的响应速度，还可大幅提升对温度控制的精度，满足一些特殊场合的需求。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频感应加热电源驱动方法，其特征在于，所述加热电源包括依次电性连接的整流模块、功率调整模块、逆变模块以及谐振变换模块，所述谐振变换模块用于为感应线圈提供振荡变化的功率驱动信号，所述驱动方法包括：实时获取所述逆变模块输出的模拟电子信号，所述模拟电子信号包括模拟电压信号和模拟电流信号；对所述模拟电子信号进行A/D转换，以获得包括数字电压信号和数字电流信号的数字电子信号；在所述A/D转换的采样阶段，对于所述模拟电子信号中任一周期的单周期信号，采用等间隔采样方式采集若干采样数据，若干所述采样数据包括位于所述单周期信号的特征点的第一数据和位于所述单周期信号的非特征点的第二数据，所述所述单周期信号的特征点包括起点、终点、过零点以及极值点，且，所述第二数据的个数远大于所述第一数据的个数；根据所述数字电子信号计算所述逆变模块的输出功率；将所述输出功率与预设的标准功率比较，并根据该比较结果生成第一控制信号；基于所述第一控制信号控制所述功率调整模块的输出，以使得所述输出功率与所述标准功率的差值在预设范围内。2.根据权利要求1所述的高频感应加热电源驱动方法，其特征在于，还包括：计算所述数字电压信号的第一相位值，以及所述数字电流信号的第二相位值，并计算所述第一相位值和所述第二相位值的相位差；将所述相位差与预设的标准差比较，并根据比较结果生成第二控制信号；基于所述第二控制信号控制所述逆变模块输出的功率信号的频率，以使得所述相位差与所述标准差的差值在预设范围内。3.根据权利要求1所述的高频感应加热电源驱动方法，其特征在于，还包括：分别对所述数字电压信号和所述数字电流信号进行快速傅里叶变换，以获得反映电压、电流频率分布的频谱图；当所述频谱图中的高频端分布的信号幅度值超过预设值时，生成第三控制信号；基于所述第三控制信号停止对所述逆变模块的电源供给。4.根据权利要求1所述的高频感应加热电源驱动方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍伟，田飞锋，
申请(专利权)人：深圳市雨滴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：