澳门赌场CN100490589C - 全固态高频感应加热设备

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2020-10-06 09:54

  CN100490589C - 全固态高频感应加热设备 - Google Patents

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  本发明涉及一种高频感应加热设备,特别是工业热处理行业中的全固态高频感应加热设备。它包括交流桥式整流电路,控制电路,功率合成电路,LC振荡电路,感应加热器,冷却器,功率合成电路包括频率控制电路、缓冲级、前置驱动级、驱动级和功率放大级,功率合成电路将功率合成后,输出给LC振荡电路,所述的前置驱动级、驱动级、功率放大级由功率模块单元组成,各个功率模块单元输出经功率合成电路合成后,输出给LC振荡电路,在LC振荡电路中,高频淬火变压器的初级线圈L与振荡电容C连接成并联谐振电路,高频淬火变压器的次级与感应加热器相连。它具有造价低,工作效率高,可靠性强,使用寿命长,维护成本低,频率范围宽,单机功率大的优点。

  本发明涉及一种高频感应加热设备,特别是工业热处理行业中的全固态高 频感应加热设备。

  热设备,这种设备不仅存在能量损耗大工作效率低(45%),工作电压高(上 万伏),负载稳定性差,占地面积大,而且存在使用前需要预热,电子管使用寿 命短,设备维护费用髙等缺陷。

  从20世纪80年代起,随着大功率半导体器件的发展和微电子技术、控制 技术的提高,发达国家在研制全固态高频电源方面取得了很大进展。目前作为 高频电源功率开关器件主要有功率MOSFET和SIT,由于SIT存在高通态损耗 (SIT工作于非饱和区),而且制造工艺复杂、成本高、价格昂贵、工作频率限 制在200kHz以下等缺陷,因此欧美国家采用的高频器件以MOSFET为主。国 内从八.五计划开始研制全固态电源,现以取得较大进展,但在设备的大容 量化和高频化上与国外发达国家水平相比仍存在较大差距。国内一些研究机构 及制造厂家,在研究和制造全固态高频感应加热设备上,仍然是在原有的电子 管髙频感应加热设备技术基础上,沿用传统的设计思维方式,使其在高频化、 大容量化、高效率和设备可靠性等技术方面受到很多局限,存在相当多的困难。

  为了克服现有技术的缺点,本发明提供一种全固态高频感应加热设备,它 造价低,工作效率高,可靠性强,使用寿命长,维护成本低,频率范围宽,单 机功率大的全固态高频感应加热设备。

  本发明解决其技术问题所釆取的技术方案是:它包括交流桥式整流电路, 控制电路,功率合成电路,LC振荡电路,感应加热器,冷却器,功率合成电路 包括频率控制电路、缓冲级、前置驱动级、驱动级和功率放大级,功率合成电 路将功率合成后,输出给LC振荡电路,所述的前置驱动级、驱动级、功率放大 级由功率模块单元组成,每一功率模块单元都是一个独立工作体,根据不同的 功率要求,配置相应数量的功率模块单元,各个功率模块单元输出经功率合成 电路合成后,输出给LC振荡电路,在LC振荡电路中,高频淬火变压器的初级 线圈L与振荡电容C连接成并联谐振电路,高频淬火变压器的次级与感应加热 器相连。

  在初级线圈L中设有多组抽头,选定其中一个抽头与功率合成电路输出的 一端相连。

  本发明与现有技术相比具有以下优点:1、结构简捷,本发明中采用具有独 特设计的功率模块单元,使构成整机的部件种类大大减少,备件简单,为维护 工作带来极大方便。2、由于全部采用半导体器件,整机寿命长。3、可靠性高,

  具有独特的线路设计,采用的功率模块单元构成了功率合成电路,每一功率模 块单元都是一个独立工作体,即使若干功率模块单元损坏也不会造成设备工作

  中断,使设备的可靠运行获得了实质性的提高。4、整机效率高,功率模块单元是由晶体管及其他辅助半导体器件构成,结构紧凑,自身损耗小,整机效率可 达85%以上。5、工作频率高,目前最高可达1000kHz。解决了国内在这一技术 领域长期困扰的实现高频化的技术难题。6、实现大容量化,单机功率可达 200kW。由于具有独特的线路设计,容易实现并机,通过并机网络,可实现更 高容量的全固态高频感应加热设备。7、输出功率调整方便,反应速度快,控制 准确,加热条件可任意选择。

  (四) 、附图说明 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图l为本发明电路方框图; 图2为本发明电路原理图;

  如图1所示,本发明包括380V交流电源,变压器,三相桥式整流电路,控 制电路,功率合成电路,LC振荡电路,感应加热器。

  如图2所示,380V三相交流电源经降压变压器及桥式整流电路11,由分 配网络分别向前置驱动级3、驱动级4、功率放大级5供电,同时向控制电路9 和频率控制电路1提供电源。频率控制电路1将设备工作所需要的频率信号的 输出与缓冲级2的输入连接,缓冲级2将频率信号功率调整后的输出与前置驱 动级3中各功率模块单元的输入连接,前置驱动级3由多个功率模块单元组成, 前置驱动级3中各功率模块单元的输出经功率合成再进行功率分配,由前置驱 动级3功率分配器的输出与驱动级4中各功率模块单元的输入连接。驱动级4 也是由多个功率模块单元组成,驱动级4中各功率模块单元的输出经功率合成 再进行功率分配,由驱动级4功率分配器的输出与功率放大级5中各功率模块 单元的输入连接,功率放大级5是由一定数量的大台阶功率模块单元组成,每 一功率模块单元都是一个独立工作体,根据不同功率等级设备要求,配置相应

  数量的功率模块单元。功率放大级5中各个功率模块单元的输出经功率合成电 路合成后,由功率放大级5功率合成器的输出与LC振荡电路6的输入连接。 在LC振荡电路6中,高频淬火用的变压器的初级线圈L与振荡电容C连接成 并联谐振电路,在初级线圈中设有多组抽头,选定其中一个抽头与功率合成电 路输出的一端相连,高频淬火用的变压器的次级与感应加热器7相连。由高频 淬火变压器和感应加热器7输出高频能量,完成加热过程。冷却器8为一个独 立的体系,它分为水冷系统和风冷系统,用以对整个全固态高频感应加热设备 进行冷却。澳门赌场

  如图3所示,功率模块单元是由MOSFET场效应管组成桥式开关电路,电 源由整流电路经分配网络提供,激励信号经反相器输出给每桥臂MOSFET开关, 桥式开关电路的输出与功率合成电路相连。在激励信号的作用下开关电路每桥 臂MOSFET开关交替导通和关断,将输入的激励信号转换为所需要的输出功率。 保护开路检测器是当某个功率模块单元出现故障时,自动将这个损坏的功率模 块单元甩开,而不会对整个设备的输出频率和工作参数产生任何影响和造成设 备停机。当要提高设备的功率等级时,就是通过增加功率模块单元的数量来实 现的。

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