專利名稱：一種全數字電磁感應加熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熔煉設備，尤其涉及一種全數字電磁感應加熱器。
背景技術：
感應加熱是利用電磁感應原理，電源往線圈輸入工頻、中頻或高頻交流電，線圈產生交變磁場，把工件放在該交變磁場中，工件產生同頻率的感應電流，這種感應電流在工件的分布是不均勻的，在表面強，而在內部很弱，到心部接近于零，利用這個集膚效應，可使工件表面迅速加熱。感應加熱已廣泛用于工業金屬零件表面淬火、金屬熔煉、棒料透熱等多個領域。感應加熱器通常包括感應加熱電源和線圈，感應加熱電源為線圈提供需要頻率的交流電。線圈大部分為管狀，該管狀線圈產生的交變磁場在線圈的內部和外部強度比較大，而在線圈的兩端部就比較小，因此，通常把需要加熱的工件放置在線圈的內部或外部。目前在國內通常采用電熱管加熱，由于電熱管加熱比較慢，加熱設備就做得很大很長，占地面積大且結構復雜。在日本有采用電磁感應來對發電機轉子、定子加熱，為了把工件放在管狀線圈的內部，設計了專用的機械手，而且線圈需要做得很大，整個設備結構很復雜，成本很高。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種功耗低、成本低、省電效果，具有跟蹤速度快、精度高、可調性強及捕獲頻帶寬的全數字電磁感應加熱器。為了克服背景技術中存在的缺陷，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是—種全數字電磁感應加熱器，包括依次電連接的三相電源、電源開關、接觸器，還包括一感應電源加熱控制器，所述感應電源加熱控制器的輸入端與所述接觸器的輸出端連接，所述感應電源加熱控制器還分別與PC上位機和PLC控制器相連接，所述感應電源加熱控制器的輸出端與一感應加熱線圈相連接。所述感應電源加熱控制器包括依次相連的用于使逆變器輸出交變驅動波形的全橋逆變電路、由所述感應加熱線圈和加熱材料構成等效電路的串聯諧振電路、用于實現跟蹤所述串聯諧振電路的諧振頻率的全數字鎖相環電路、用于向所述全橋逆變電路提供驅動信號的IGBT驅動電路。所述全橋逆變電路通過一電流互感器與所述串聯諧振電路連接，所述電流互感器的次級端與所述全數字鎖相環電路相連接。所述交變驅動波形為方波。所述感應加熱線圈纏繞在隔熱保溫層的外表面。所述隔熱保溫層的外表面設置有用于放置所述感應加熱線圈的線槽。所述隔熱保溫層為納米絕熱材料。所述全橋逆變電路包括第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管，所述IGBT驅動電路的輸出端分別與所述的第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管相連接。本發明所公開的感應加熱器有如下優點(I).頻率跟蹤范圍較大、靈活性好當處理方法和參數發生變化時，只需通過改變軟件設計以適應相應的變化。(2).動態響應較高、精度高信號處理系統可以通過A/D變換的位數、處理器的字長和適當的算法滿足精度要求。(3).可靠性好處理系統受環境溫度、濕度、噪聲及電磁場的干擾所造成的影響較小。(4).可大規模集成隨著半導體集成電路技術的發展，數字電路的集成度可以做得很高，具有體積小、功耗小、產品一致性好等優點。


圖1是本發明中的感應電源加熱控制器結構原理圖；圖2是本發明中的全數字電磁感應加熱器結構示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，一種全數字電磁感應加熱器，包括依次電連接的三相電源、電源開關、接觸器，還包括一感應電源加熱控制器，所述感應電源加熱控制器的輸入端與所述接觸器的輸出端連接，所述感應電源加熱控制器還分別與PC上位機和PLC控制器相連接，所述感應電源加熱控制器的輸出端與一感應加熱線圈相連接。所述感應電源加熱控制器包括依次相連的用于使逆變器輸出交變驅動波形的全橋逆變電路1、由所述感應加熱線圈和加熱材料構成等效電路的串聯諧振電路2、用于實現跟蹤所述串聯諧振電路的諧振頻率的全數字鎖相環電路3、用于向所述全橋逆變電路提供驅動信號的IGBT驅動電路4。所述全橋逆變電路通過一電流互感器與所述串聯諧振電路連接，所述電流互感器的次級端與所述全數字鎖相環電路相連接。所述交變驅動波形為方波。所述感應加熱線圈纏繞在隔熱保溫層的外表面。所述隔熱保溫層的外表面設置有用于放置所述感應加熱線圈的線槽。所述隔熱保溫層為納米絕熱材料。所述全橋逆變電路包括第一 IGBT管Q1、第二 IGBT管Q2、第三IGBT管Q3、第四IGBT管Q4，所述IGBT驅動電路的輸出端分別與所述的第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管相連接。所述的電磁感應加熱控制器是通過如下原理實現的全橋逆變電路，電路由固定直流電源VCC供電，通過交替開通和關斷IGBT管，使逆變器輸出交變的驅動波形，該驅動波形為方波。串聯諧振電路，該電路是感應加熱線圈和加熱材料的等效電路，任何材料放入加熱線圈中都有它固定的諧振頻率，該諧振頻率就是數字控制電路初始時設定的頻率；當材料加熱后使負載的諧振頻率發生變化，電壓控制信號的頻率與負載的諧振頻率之差體現在電壓控制信號與環路電流的卡位差上，兩者的頻率卻始終相等.當環路電流的相位超前于電壓控制信號的相位時，負載呈容性，電壓控制信號的頻率小于負載的諧振頻率；當環路電流的相位滯后于電壓控制信號的相位時，負載呈感性，電壓控制信號的頻率大于負載的諧振頻率；而當環路電流的相位等于電壓控制信號的相位時，電壓控制信號的頻率等于負載的諧振頻率，此時，電源的效率最高，驅動波形為正弦波。全數字鎖相環電路，該電路主要實現頻率跟蹤功能，其中電流反饋信號是環路電流，該電流反饋信號是通過高頻電流變換器，再經光耦隔離、模數變化后得到的；數字控制電路輸出電壓控制信號，控制信號通過一個驅動電路反饋控制串聯諧振逆變電路。所述全橋逆變電路中的第一 IGBT管Ql的柵極VT1、第二 IGBT管Q2的柵極VT2、第三IGBT管Q3的柵極VT3、第四IGBT管Q4的柵極VT4分別與所述IGBT驅動電路的輸出端VT11、VT22、VT33、VT44相連接，實現由所述IGBT驅動電路經輸出端、IGBT管的柵極控制IGBT管的開通和關斷。本發明提供的熔煉爐在投入工作時，由電源VCC供電，通過交替開通和關斷IGBT管，使逆變器輸出交變的驅動波形，其中第一 IGBT管與第三IGBT管一組，第二 IGBT管與第四IGBT管一組，如開通第一 IGBT管與第三IGBT管，就要關閉第二 IGBT管與第四IGBT管；通過電流互感作用，并結合串聯諧振電路，由串聯諧振電路中的負載電感即感應加熱線圈以及加熱材料做功，同時反饋電流信號給全數字鎖相環電路，再經高頻電流變換器、光耦隔離、模數變化實現頻率跟蹤，最后經全橋IGBT驅動電路交替驅動并開通和關斷IGBT管。本發明所公開的一種熔煉爐采用變頻技術，將電網50-60HZ頻率變換至我們所需最佳頻率，然后大電流通過特質線圈，使熔鋁保溫爐坩堝內物質進行直接對鋁感應切割，并快速轉換為熱量，石墨坩堝發熱無需熱傳導過程。徹底解決傳統電熱絲電爐傳熱效果不佳，熱效率不高的弊病。本電爐熱效率利用率可達90%以上，省電效果十分明顯。通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
權利要求
1.一種全數字電磁感應加熱器，包括依次電連接的三相電源、電源開關、接觸器，其特征在于還包括一感應電源加熱控制器，所述感應電源加熱控制器的輸入端與所述接觸器的輸出端連接，所述感應電源加熱控制器還分別與PC上位機和PLC控制器相連接，所述感應電源加熱控制器的輸出端與一感應加熱線圈相連接。
2.根據權利要求1所述的全數字電磁感應加熱器，其特征在于所述感應電源加熱控制器包括依次相連的用于使逆變器輸出交變驅動波形的全橋逆變電路、由所述感應加熱線圈和加熱材料構成等效電路的串聯諧振電路、用于實現跟蹤所述串聯諧振電路的諧振頻率的全數字鎖相環電路、用于向所述全橋逆變電路提供驅動信號的IGBT驅動電路。
3.根據權利要求2所述的全數字電磁感應加熱器，其特征在于所述全橋逆變電路通過一電流互感器與所述串聯諧振電路連接，所述電流互感器的次級端與所述全數字鎖相環電路相連接。
4.根據權利要求2所述的全數字電磁感應加熱器，其特征在于所述交變驅動波形為方波。
5.根據權利要求1-3中任一所述的全數字電磁感應加熱器，其特征在于所述感應加熱線圈纏繞在隔熱保溫層的外表面。
6.根據權利要求5所述的全數字電磁感應加熱器，其特征在于所述隔熱保溫層的外表面設置有用于放置所述感應加熱線圈的線槽。
7.根據權利要求5所述的全數字電磁感應加熱器，其特征在于所述隔熱保溫層為納米絕熱材料。
8.根據權利要求2所述的全數字電磁感應加熱器，其特征在于所述全橋逆變電路包括第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管，所述IGBT驅動電路的輸出端分別與所述的第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管相連接。
全文摘要
本發明涉及一種全數字電磁感應加熱器，包括依次電連接的三相電源、電源開關、接觸器，還包括一感應電源加熱控制器，所述感應電源加熱控制器的輸入端與所述接觸器的輸出端連接，所述感應電源加熱控制器還分別與PC上位機和PLC控制器相連接，所述感應電源加熱控制器的輸出端與一感應加熱線圈相連接。本發明公開的熔煉爐及其感應加熱器，具有功耗低、成本低、省電效果，具有跟蹤速度快、精度高、可調性強及捕獲頻帶寬等優點。
文檔編號H05B6/06GK103068087SQ20121055642
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者曾明祥 申請人:曾明祥