一种自适应电磁感应加热控制器制造技术

本发明专利技术提供一种通用的自适应电磁感应加热控制器，包括遥控器、控制板和主机，其中主机由三相不可控整流滤波电路模块、单片机主板、控制电路电源系统、温控系统、保护系统、报警系统、散热系统、设定开关电路、遥控板、触发板、IGBT模块、脉冲功率输出放大器、输入输出端子、传感器端子、在线测试接口和串行通讯接口组成；控制板由自动空气断路器、控制键盘、功率控制器、电压表、电流表、液晶显示屏、状态指示灯等构成。采用独家开发的专用软件，配合PAM、PWM、PFM相结合的控制方法，自适应调节频率、脉宽等工作参数，自动匹配设计功率范围内的不同形状、大小、材质的加热线圈，可满足工业和民用等领域用户环境下多样化的加热需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自适应电磁感应加热控制器，属于电磁加热

技术介绍
电磁加热技术是一种新型高效的加热方式，在工业、商业、民用领域都有广泛的应用，它是利用电磁感应原理，利用交流电转化成高频电流所产生的高频磁场，使处于其中的金属物质中产生涡流而直接对金属加热或者加热金属容器中的待加热物质。在电磁感应加热应用中存在着以下两方面的技术问题 (I)传统的电磁加热，在加热过程中，由于负载的温度升高和被加热物质的形态变化等因素会导致负载电路的等效电路参数发生变化，从而引起负载电路固有谐振频率的变化，使加热电源的有功功率降低，加热效率下降。(2)目前的电磁加热设备基本是非标设备，从电源到加热线圈，都是基于用户的需要而开发设计，用于某种专门的用途，同一种设备，当用户同时有多种不同的加热需求或者实际需求发生变化时很难直接或者稍加改造用于不同的加热需要，而必须根据不同需要重新开发设计，造成造成人力物力的重复投入和资源的浪费。尽管现有的某些电磁加热电源采用了频率跟踪技术，使电源在设计频率附近的准谐振状态工作，一定程度上解决了以上第一方面的问题，但是这些电源一般是采用单一的PWM或者PFM控制，或者虽然两种控制方式使用在同一系统中，但由于软件和硬件设计方面的不足而使这两种方式只是对应不同功率段的简单切换，而不是同时协调工作，因而这些电源仍存在频率跟踪范围较窄、动态响应速度较慢等缺点，难于实现大功率范围宽频段内连续调整功率和在整个功率范围内保持最高的加热效率，所以以上第二方面的问题并未得到有效地解决。对于使用这些电源的电磁加热设备，当实际应用发生较大变化时，像被加热体的形态变化悬殊或者加热线圈的参数悬殊变化时，比如由小规格的模具工件加热变为不同材质的大规格工件加热，由弯道管件加热改为油品生产中的基础油加热，由铁质管道加热改为石墨坩埚加热等，这些电源仍然无法满足需要，要满足上述应用就必须对电源进行重新设计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有电磁加热技术的不足，提供一种单片机程序软件控制的通用的自适应电磁感应加热控制器，包括遥控器、控制板和主机，采用独家开发的专门软件，配合输出电压控制(PAM)、脉冲宽度控制(PWM)、脉冲频率控制(PFM)相结合的控制方法，自适应调节频率、脉宽等工作参数，自动匹配设计功率范围内的不同形状、大小、材质的加热线圈，具有功率输出平稳和高效节能的特点，可满足工业和民用等领域用户环境下多样化的加热需求。本专利技术通过以下技术方案来实现包括遥控器、控制板和主机，其特征在于，所述的主机由安装在长方形主机箱内的三相整流滤波电路模块、MCU主板、触发板DRVf 2、全桥逆变电路、遥控板、脉冲功率输出放大器TW及安装于主机箱侧壁的电源输入端子PWI、电源输出端子PWO、传感器端子SC、在线测试接口 JTAG和串行通讯接口 COM组成，其中MCU主板由写入了专门控制程序软件的单片机MCU、设定开关电路DL10、电源控制电路DL12、控制电路电源系统DL1、频率追踪系统、温控系统、散热系统、保护系统和报警系统构成，触发板DRVf2由IGBT驱动电路和IGBT驱动隔离电路构成，全桥逆变电路由两个IGBT模块IGBTf 2构成，遥控板由遥控接收电路和参数设定模块构成；所述的控制板由主机箱的前面板和安装其上的自动空气断路器QS、功率控制器、控制键盘模块、电压表AV、电流表Al、液晶显示屏IXD、电源指示灯LED1、工作状态指示灯LED2构成；以上所述的三相整流滤波电路模块经自动空气断路器QS连接电源输入端子PWI，其输出端连接IGBT模块IGBTf 2，IGBT模块IGBTlI的源极连接脉冲功率输出放大器TW，脉冲功率输出放大器TW的次级连接电源输出端子PWO ;所述的MCU主板、触发板DRVf 2、IGBT模块IGBTf 2、脉冲功率输出放大器TW依次相连；所述的单片机MCU分别连接设定开关电路DL10、电源控制电路DL12、控制电路电源系统DL1、频率追踪系统、温控系统、IGBT驱动隔离电路、保护系统、报警系统DL11、功率控制器、遥控板、控制键盘模块、液晶显示屏模块LCD、传感器端子SC、在线测试接口 JTAG和串行通讯接口 COM。 所述的三相整流滤波电路模块采用三相不可控全桥整流滤波电路，它包括三相不可控全桥整流电路BRIDEG1和滤波与直流母线保护电路DL2。脉冲功率输出放大器TW的原边有三个抽头，所述的三个抽头分别连接一个交流接触器，所述的交流接触器与功率控制器相连。所述的温控系统由温度信号放大电路DL3、温度信号前置电路DL4、传感器端子SC和安装于加热线圈LCT或加热介质上的温度传感器TS组成，温度传感器TS连接到传感器端子SC，再经过温度信号放大电路DL3、温度信号前置电路DL4与单片机MCU相连。所述的传感器端子SC包括温度传感器端子、压力传感器端子和液面高度传感器端子，它们分别外接安装于加热线圈LCT或加热介质上的温度传感器TS、安装于加热容器中的压力传感器和安装于加热容器中的液面高度传感器。频率追踪系统包括Ice监测系统ICE和Vce监测系统VCE ;所述的Ice监测系统ICE包括Ice取样电流放大电路DL5和安装于IGBT模块IGBTlI源极的高频电流互感器LI I，高频电流互感器Lll通过Ice取样电流放大电路DL5连接到单片机MCU ;所述的Vce监测系统VCE包括Vce取样电压放大电路DL6和安装于IGBT模块IGBTlI源极的Vce电压取样传感器L12，Vce电压取样传感器L12通过Vce取样电压放大电路DL6连接到单片机MCU。所述的散热系统包括交流散热风扇FAN，其电源取自自动空气断路器QS后边的单相交流电。保护系统包括过压保护电路、过流保护电路、过热保护电路；所述的过压保护电路包括直流侧电压取样传感器DVS和直流取样电压放大电路DL7，所述的直流侧电压取样传感器DVS通过直流取样电压放大电路DL7连接单片机MCU ;所述的过流保护电路，包括直流侧电流取样霍尔电流传感器DIS和直流取样电流放大电路DL8，所述的霍尔电流传感器DIS通过直流取样电流放大电路DL8连接单片机MCU ;所述的过热保护电路，包括与单片机MCU连接的温度开关电路DL9，所述温度开关电路DL9安装在IGBT模块IGBTlI的散热片上。所述的报警系统DLll包括声光报警，其一端与单片机MCU相连，输出到安装于控制板上的工作状态指示灯LED2和安装于机箱侧壁的报警扬声器BUZZER。所述的控制电路电源系统DLl的电源取自自动空气断路器QS后边的单相交流电。所述的功率控制器包括功率档位按钮ANf 3和功率调节转盘AS，前者连接交流接触器，后者连接单片机MCU。所述的控制键盘模块，包括3 X 4点阵控制键盘KEY和与其连接的键盘控制器MAX，键盘控制器MAX通过两根线连接单片机MCU的两个P 口。所述的控制键盘KEY和遥控器上都设有“自适应/手动”工作模式切换按键。所述的MCU主板上设有电池插座，所述的电池插座上安装CR2032纽扣电池。 本专利技术的有益效果 (O自动匹配不同的加热线圈，满足工业、商业和民用领域对不同材质、形状、大小和形态的物质的加热需要，设有串行通信COM接口和在线测试JTAG接口，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应电磁感应加热控制器，包括遥控器、控制板和主机，其特征在于，所述的主机由安装在长方形主机箱内的三相整流滤波电路模块、MCU主板、触发板(DRV1~2)、全桥逆变电路、遥控板、脉冲功率输出放大器(TW)及安装于主机箱侧壁的电源输入端子(PWI)、电源输出端子(PWO)、传感器端子(SC)、在线测试接口(JTAG)和串行通讯接口(COM)组成，其中MCU主板由写入了专门控制程序软件的单片机(MCU)、设定开关电路(DL10)、电源控制电路（DL12）、控制电路电源系统(DL1)、频率追踪系统、温控系统、散热系统、保护系统和报警系统构成，触发板(DRV1~2)由IGBT驱动电路和IGBT驱动隔离电路构成，全桥逆变电路由两个IGBT模块(IGBT1~2)构成，遥控板由遥控接收电路和参数设定模块构成；所述的控制板由主机箱的前面板和安装其上的自动空气断路器(QS)、功率控制器、控制键盘模块、电压表（AV）、电流表（AI）、液晶显示屏（LCD）、电源指示灯（LED1）、工作状态指示灯（LED2）构成；以上所述的三相整流滤波电路模块经自动空气断路器（QS）连接电源输入端子（PWI），其输出端连接IGBT模块（IGBT1~2），IGBT模块（IGBT1~2）的源极连接脉冲功率输出放大器（TW），脉冲功率输出放大器（TW）的次级连接电源输出端子（PWO），所述的电源输出端子（PWO）外接加热线圈(LCT)；所述的MCU主板、触发板（DRV1~2）、IGBT模块（IGBT1~2）、脉冲功率输出放大器（TW）依次相连；所述的单片机（MCU）分别连接设定开关电路（DL10）、电源控制电路（DL12）、控制电路电源系统（DL1）、频率追踪系统、温控系统、IGBT驱动隔离电路、保护系统、报警系统（DL11）、功率控制器、遥控板、控制键盘模块、液晶显示屏模块（LCD）、传感器端子(SC)、在线测试接口（JTAG）和串行通讯接口（COM）。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应电磁感应加热控制器，包括遥控器、控制板和主机，其特征在于，所述的主机由安装在长方形主机箱内的三相整流滤波电路模块、MCU主板、触发板(DRVf 2)、全桥逆变电路、遥控板、脉冲功率输出放大器(TW)及安装于主机箱侧壁的电源输入端子(PWI)、电源输出端子(PWO)、传感器端子(SC)、在线测试接口(JTAG)和串行通讯接口(COM)组成，其中MCU主板由写入了专门控制程序软件的单片机(MCU)、设定开关电路(DLlO)、电源控制电路(DL12)、控制电路电源系统(DLl)、频率追S示系统、温控系统、散热系统、保护系统和报警系统构成，触发板(DRVf 2)由IGBT驱动电路和IGBT驱动隔离电路构成，全桥逆变电路由两个IGBT模块(IGBTf 2)构成，遥控板由遥控接收电路和参数设定模块构成；所述的控制板由主机箱的前面板和安装其上的自动空气断路器(QS)、功率控制器、控制键盘模块、电压表(AV)、电流表(Al)、液晶显示屏(IXD)、电源指示灯(LED1)、工作状态指示灯(LED2)构成；以上所述的三相整流滤波电路模块经自动空气断路器(QS)连接电源输入端子(PWI)，其输出端连接IGBT模块(IGBTf 2)，IGBT模块(IGBTf 2)的源极连接脉冲功率输出放大器(TW)，脉冲功率输出放大器(TW)的次级连接电源输出端子(PW0)，所述的电源输出端子(PWO)外接加热线圈(LCT);所述的MCU主板、触发板(DRV1 2)、IGBT模块(IGBT1 2)、脉冲功率输出放大器(TW)依次相连；所述的单片机(MCU)分别连接设定开关电路(DL10)、电源控制电路(DL12)、控制电路电源系统(DLl)、频率追S示系统、温控系统、IGBT驱动隔尚电路、保护系统、报警系统(DL11)、功率控制器、遥控板、控制键盘模块、液晶显示屏模块(LCD)、传感器端子(SC)、在线测试接口(JTAG)和串行通讯接口(COM)。2.根据权利要求I所述的自适应电磁感应加热控制器，其特征在于所述的三相整流滤波电路模块采用三相不可控全桥整流滤波电路，它包括三相不可控全桥整流电路(BRIDEG1)和滤波与直流母线保护电路(DL2)。3.根据权利要求I所述的自适应电磁感应加热控制器，其特征在于所述的脉冲功率输出放大器(TW)的原边有三个抽头，所述的三个抽头分别连接一个交流接触器，所述的交流接触器与功率控制器相连。4.根据权利要求I所述的自适应电磁感应加热控制器，其特征在于所述的温控系统由温度信号放大电路(DL3)、温度信号前置电路(DL4)、传感器端子(SC)和安装于加热线圈(LCT)或加热介质上的温度传感器(TS)组成，温度传感器(TS)连接到传感器端子(SC)，再经过温度信号放大电路(DL3)、温度信号前置电路(DL4)与单片机(MCU)相连。5.根据权利要求1、4所述的自适应电磁感应加热控制器，其特征在于所述的传感器端子(SC)包括温度传感器端子、压力传感器端子和液面高度传感器端子，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克训，刘振，杨赞国，杨赞中，刘玉金，刘克让，丛日敏，于怀清，
申请(专利权)人：淄博助友石油化工有限公司，山东理工大学，
类型：发明
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