【技术实现步骤摘要】
【】：本专利技术涉及感应加热电源领域，具体为一种全桥感应加热系统及igbt(绝缘栅双极晶体管，insulate-gate bipolar transistor)温度平衡控制方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、节能降耗是目前我国国策“十四五”节能减排的主要主题。人民日益增长的美好生活需要还将拉动能耗刚性增长，而能源消耗将成为伴随我国经济持续高速发展的一大严峻考验。有效降低能源消耗能够进一步健全节能减排政策机制，推动能源利用效率大幅提高，对完成“十四五”节能减排目标具有重要意义。
2、感应加热电源广泛应用于熔炼、加热等领域。具备电能利用率高、环保节能、安全可靠和作业环境好等优点，但这些感应加热电源属于高能耗行业，有效降低其能耗，提高电源性能，对于感应加热技术具有至关重要的意义。
3、目前加热采用全桥驱动控制电路进行逆变控制，多使用igbt作为电路的功率开关元件。众所周知，igbt功率开关元件具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点，被广泛应用在感应加热电源的逆变电路中。但igbt功率开关元件价格昂贵，在工作过程中因igbt功率开关元件损坏会造成巨大的损失。假设所有的元件均为理想元件，开通与关断不存在延迟，导通电阻无穷小。在这样的一种理想状态下功率开关管是可以全部达到zvs。但是在实际过程中，电路并不会一直处在理想状态，会产生许多的复杂因素，运行时间过长，电路功率不稳定，过压过流等都会导致igbt功率开关元件造成硬关断，开关频率的增加会导致硬开关损耗变大并引起内部温度波动问题，igbt功率
4、目前，感应加热系统的温度控制方法主要有pid控制、pid优化控制以及智能控制，但并不是对igbt功率开关元件进行精准控制。为了保证感应加热电源性能正常发挥，必须对igbt功率开关元件进行相关温度保护。因此一种可以防止功率器件能耗增加，保持其工作在合理范围内，维持其温度平衡的全桥感应加热温度平衡控制技术被迫切需要。本专利技术设计的这种带有igbt功率开关元件温度平衡的全桥感应加热控制技术具有重要意义，可以对igbt功率开关元件进行温控操作，实现温控平衡以降低高温对芯片的损害，从而减小损耗，提高芯片的可靠性和寿命。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术的目的在于提供一种全桥感应加热系统及igbt温度平衡控制方法，它可以克服现有技术的不足，提高整体效率，是一种结构简单且容易实现的全桥感应加热系统。
2、本专利技术的技术方案：一种全桥感应加热系统，其特征在于它包括带igbt功率开关元件的感应加热电源主电路和温度平衡控制系统两部分；其中，所述温度平衡控制系统是由采样模块、数据缓存处理模块、中央处理模块、界面控制模块、驱动igbt电路模块及保护电路模块组成；所述采样模块、数据缓存处理模块与中央处理模块依次首尾相连呈串联方式连接；所述中央处理模块与界面控制模块之间呈双向数据连接；所述保护电路模块的输入端连接中央处理模块的输出端，其输出端则与感应加热电源主电路连接，当电路发生特殊状况如供电异常、突然断电、电路短路时，所述保护电路模块可及时根据控制指令断开闭合电路以起到保护电路防止电路元件受损的目的；所述驱动igbt电路模块的输入端连接中央处理模块的输出端，其输出端则与感应加热电源主电路连接；所述采样模块用于采集感应加热电源主电路中igbt功率开关元件的温度信息，并发送到数据缓存处理模块；所述中央处理模块通过采样模块得到感应加热电源主电路中igbt功率开关元件的温度信息，使其能够在高温时，通过驱动igbt电路模块实现对感应加热电源主电路中igbt功率开关元件实时换路或关断控制。
3、所述感应加热电源主电路由依次呈串联连接的整流电路、滤波电路、逆变电路和负载电路组成；所述全桥感应加热系统主电路的输入端连接工控三相电源，所述工控三相电源的a、b、c三相与整流电路的三个输入端相连，利用整流电路将工控三相交流电整流为脉冲直流电；所述整流电路的输出端与滤波电路的输入端连接，将脉冲直流电变成稳定的直流电；所述滤波电路的输出端与逆变电路的输入端连接，将稳定的直流源逆变为较高频率的交流电；所述逆变电路的输出端与负载电路连接，将较高频率的交流电经负载电路，负载电路将能量传送；所述逆变电路的输入端还与温度平衡控制系统中的驱动igbt电路模块的输出端连接。
4、所述逆变电路是由不少于四组的igbt功率开关元件组采用硬并联的方式连接组成；所述每一个igbt功率开关元件组由不少于四个的功率开关元件单元采用桥臂并联的方式连接组成。
5、所述逆变电路元件采用四组igbt功率开关元件组，共十六个igbt功率开关元件单元构成；其中，所述第一组igbt功率开关元件组由igbt功率开关元件单元a11、igbt功率开关元件单元a12、igbt功率开关元件单元b11和igbt功率开关元件单元b12构成；所述第二组igbt功率开关元件组由igbt功率开关元件单元a21、igbt功率开关元件单元a22、igbt功率开关元件单元b21和igbt功率开关元件单元b22构成；所述第三组igbt功率开关元件组由igbt功率开关元件单元a31、igbt功率开关元件单元a32、igbt功率开关元件单元b31和igbt功率开关元件单元b32构成；所述第四组igbt功率开关元件组由igbt功率开关元件单元a41、igbt功率开关元件单元a42、igbt功率开关元件单元b41和igbt功率开关元件单元b42构成；所述四组igbt功率开关元件组采用硬并联的方式连接，即将igbt功率开关元件单元a11、igbt功率开关元件单元a12、igbt功率开关元件单元b11、igbt功率开关元件单元b12、igbt功率开关元件单元a21、igbt功率开关元件单元a22、igbt功率开关元件单元b21、igbt功率开关元件单元b22、igbt功率开关元件单元a31、igbt功率开关元件单元a32、igbt功率开关元件单元b31、igbt功率开关元件单元b32、igbt功率开关元件单元a41、igbt功率开关元件单元a42、igbt功率开关元件单元b41、igbt功率开关元件单元b42的各自的集电极c和发射极e直接连接在一起。
6、所述每一组igbt功率开关元件组的四个igbt功率开关元件单元采用桥臂并联的方式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全桥感应加热系统，其特征在于它包括带IGBT功率开关元件的感应加热电源主电路和温度平衡控制系统两部分；其中，所述温度平衡控制系统是由采样模块、数据缓存处理模块、中央处理模块、界面控制模块、驱动IGBT电路模块及保护电路模块组成；所述采样模块、数据缓存处理模块与中央处理模块依次首尾相连呈串联方式连接；所述中央处理模块与界面控制模块之间呈双向数据连接；所述保护电路模块的输入端连接中央处理模块的输出端，其输出端则与感应加热电源主电路连接，当电路发生特殊状况如供电异常、突然断电、电路短路时，所述保护电路模块可及时根据控制指令断开闭合电路以起到保护电路防止电路元件受损的目的；所述驱动IGBT电路模块的输入端连接中央处理模块的输出端，其输出端则与感应加热电源主电路连接；所述采样模块用于采集感应加热电源主电路中IGBT功率开关元件的温度信息，并发送到数据缓存处理模块；所述中央处理模块通过采样模块得到感应加热电源主电路中IGBT功率开关元件的温度信息，使其能够在高温时，通过驱动IGBT电路模块实现对感应加热电源主电路中IGBT功率开关元件实时换路或关断控制。
2.根据权利要求
3.根据权利要求2所述一种全桥感应加热系统，其特征在于所述逆变电路元件采用四组IGBT功率开关元件组，共十六个IGBT功率开关元件单元构成；其中，所述第一组IGBT功率开关元件组由IGBT功率开关元件单元A11、IGBT功率开关元件单元A12、IGBT功率开关元件单元B11和IGBT功率开关元件单元B12构成；所述第二组IGBT功率开关元件组由IGBT功率开关元件单元A21、IGBT功率开关元件单元A22、IGBT功率开关元件单元B21和IGBT功率开关元件单元B22构成；所述第三组IGBT功率开关元件组由IGBT功率开关元件单元A31、IGBT功率开关元件单元A32、IGBT功率开关元件单元B31和IGBT功率开关元件单元B32构成；所述第四组IGBT功率开关元件组由IGBT功率开关元件单元A41、IGBT功率开关元件单元A42、IGBT功率开关元件单元B41和IGBT功率开关元件单元B42构成；所述四组IGBT功率开关元件组采用硬并联的方式连接，即将IGBT功率开关元件单元A11、IGBT功率开关元件单元A12、IGBT功率开关元件单元B11、IGBT功率开关元件单元B12、IGBT功率开关元件单元A21、IGBT功率开关元件单元A22、IGBT功率开关元件单元B21、IGBT功率开关元件单元B22、IGBT功率开关元件单元A31、IGBT功率开关元件单元A32、IGBT功率开关元件单元B31、IGBT功率开关元件单元B32、IGBT功率开关元件单元A41、IGBT功率开关元件单元A42、IGBT功率开关元件单元B41、IGBT功率开关元件单元B42的各自的集电极c和发射极e直接连接在一起。
4.根据权利要求3所述一种全桥感应加热系统，其特征在于所述每一组IGBT功率开关元件组的四个IGBT功率开关元件单元采用桥臂并联的方式连接，即：第一组IGBT功率开关元件组中，将IGBT功率开关元件单元A11和IGBT功率开关元件单元A12的集电极c连接在一起，将IGBT功率开关元件单元B11及IGBT功率开关元件单元B12的发射极e连接在一起；所述IGBT功率开关元件单元A11的集电极c和发射极e之间反并联一个二极管D1；所述IGBT功率开关元件单元A12集电极c和发射极e之间反并联一个二极管D2；所述IGBT功率开关元件单元B11集电极c和发射极e之间反并联一个二极管D3；所述IGBT功率开关元件单元B12集电极c和发射极e之间反并联一个二极管D4；将IGBT功率开关元件单元A11的发射极c与IGBT功率开关元件单元B11的发射极e连接构成左桥臂，并连接均流电抗器L1，将IGBT功率开关元件单元A12的发射极c与IGBT功率开关元件单元B12的发射极e连接构成右桥臂，并连接一个均流电抗器L2；所述左、右两个桥臂有各自的独立换流回路；此时...
【技术特征摘要】
1.一种全桥感应加热系统，其特征在于它包括带igbt功率开关元件的感应加热电源主电路和温度平衡控制系统两部分；其中，所述温度平衡控制系统是由采样模块、数据缓存处理模块、中央处理模块、界面控制模块、驱动igbt电路模块及保护电路模块组成；所述采样模块、数据缓存处理模块与中央处理模块依次首尾相连呈串联方式连接；所述中央处理模块与界面控制模块之间呈双向数据连接；所述保护电路模块的输入端连接中央处理模块的输出端，其输出端则与感应加热电源主电路连接，当电路发生特殊状况如供电异常、突然断电、电路短路时，所述保护电路模块可及时根据控制指令断开闭合电路以起到保护电路防止电路元件受损的目的；所述驱动igbt电路模块的输入端连接中央处理模块的输出端，其输出端则与感应加热电源主电路连接；所述采样模块用于采集感应加热电源主电路中igbt功率开关元件的温度信息，并发送到数据缓存处理模块；所述中央处理模块通过采样模块得到感应加热电源主电路中igbt功率开关元件的温度信息，使其能够在高温时，通过驱动igbt电路模块实现对感应加热电源主电路中igbt功率开关元件实时换路或关断控制。
2.根据权利要求1所述一种全桥感应加热系统，其特征在于所述感应加热电源主电路由依次呈串联连接的整流电路、滤波电路、逆变电路和负载电路组成；所述全桥感应加热系统主电路的输入端连接工控三相电源，所述工控三相电源的a、b、c三相与整流电路的三个输入端相连，利用整流电路将工控三相交流电整流为脉冲直流电；所述整流电路的输出端与滤波电路的输入端连接，将脉冲直流电变成稳定的直流电；所述滤波电路的输出端与逆变电路的输入端连接，将稳定的直流源逆变为较高频率的交流电；所述逆变电路的输出端与负载电路连接，将较高频率的交流电经负载电路，负载电路将能量传送；所述逆变电路的输入端还与温度平衡控制系统中的驱动igbt电路模块的输出端连接。
3.根据权利要求2所述一种全桥感应加热系统，其特征在于所述逆变电路元件采用四组igbt功率开关元件组，共十六个igbt功率开关元件单元构成；其中，所述第一组igbt功率开关元件组由igbt功率开关元件单元a11、igbt功率开关元件单元a12、igbt功率开关元件单元b11和igbt功率开关元件单元b12构成；所述第二组igbt功率开关元件组由igbt功率开关元件单元a21、igbt功率开关元件单元a22、igbt功率开关元件单元b21和igbt功率开关元件单元b22构成；所述第三组igbt功率开关元件组由igbt功率开关元件单元a31、igbt功率开关元件单元a32、igbt功率开关元件单元b31和igbt功率开关元件单元b32构成；所述第四组igbt功率开关元件组由igbt功率开关元件单元a41、igbt功率开关元件单元a42、igbt功率开关元件单元b41和igbt功率开关元件单元b42构成；所述四组igbt功率开关元件组采用硬并联的方式连接，即将igbt功率开关元件单元a11、igbt功率开关元件单元a12、igbt功率...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱均超，代岩岑，李志伟，苑觉文，仇艳静，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：
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