[发明专利]适应时变负载的多磁控管微波功率智能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多磁控管微波源功率控制方法，特别涉及一种适应时变负载的多磁控管微波功率的智能控制方法，属于微波加热领域。

背景技术

相比传统的电、油加热方式，微波加热具有效率高，加热快，加热均匀等优点。但是在微波加热过程中，随着加热的进行，被加热目标的温度变化会引起其介电常数和电导率等参数发生变化，这些参数的变化可以等效为微波源负载的变化。另一方面，一些加热目标自身会由于化学反应等过程，产生介电常数等特性的变化，介电常数特性的变化同样可以等效为微波源负载的变化。微波源负载的时域变化会导致微波反射产生变化，反射的微波会被磁控管吸收转换为热量，从而降低微波源的效率，严重时会烧毁微波源。

磁控管是一种高效低成本的微波源，在工业加热得到广泛应用。相比使用单个高功率磁控管而言，经研究，使用多个600W至1000W中小功率的磁控管比使用单个高功率磁控管更能获得较高应用功率而更加降低成本。已有的中国专利，专利号：200410021986.7的多磁控管微波化学反应器，利用多磁控管提高微波功率。在应用多磁控管微波源的系统中，磁控管之间的耦合也会随着目标特性的变化而发生变化。加热目标等效负载随时间变化，引起阻抗不匹配和磁控管之间耦合的变化，通过耦合进入磁控管的功率也会被磁控管吸收并转化为热量，增大了能量消耗，降低了加热效率。

因此，如何合理地调节多个磁控管的输出功率，实现多磁控管微波源输出功率的智能控制，成为目前多磁控管微波源应用的一个关键问题。

已有的中国专利，专利号：200610020305.4多磁控管微波化学反应器主动功率控制方法，该方法将化学反应的控制参数写成单片机程序，在反应体系的不同阶段，主动改变多个磁控管的工作状态。但是对于复杂化学反应过程，或者具有非线性回应的微波加热目标，控制参数的提取非常困难和复杂。随着微波加热的应用越来越广泛，需要微波源通过信息采集，如微波反射和微波耦合信息的采集，自适应地对微波加热目标进行多磁控管的智能控制，达到节能环保的目的，这也正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述微波加热中所存在的缺陷和不足，而提出一种适应时变负载的多磁控管微波功率智能控制的新方法。该智能控制新方法是根据微波加热目标各阶段中对微波吸收和反射情况信息的反馈，通过可编程单片机进行智能控制，然后自动调节多磁控管微波源的输出功率，使其协同工作，达到延长微波源寿命、提高其微波加热效率及节能环保的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下措施构成的技术方案来实现的：

本发明适应时变负载的多磁控管微波功率智能控制方法，其特征在于包括以下实现步骤：

(1)采用加热反应腔体，可编程单片机，微波功率检测装置，n个继电器、n个定向耦合器、n个同轴波导转换器，n个磁控管构成的多磁控管微波功率智能控制系统；

(2)根据所述控制系统中微波加热目标各阶段对微波吸收和反射情况的信息，通过微波功率检测装置的反馈信号，由单片机控制n个磁控管的开关状态，达到自动调节多磁控管微波输出功率的目的；

(3)所述控制系统通过n个定向耦合器，获得微波加热目标对微波的吸收和反射情况的信息，由微波功率检测装置转换为数字信号，单片机再根据微波功率检测装置反馈的数字信号，计算当n个磁控管中选取任意k个磁控管状态为“开”，其余所有磁控管状态为“关”时，所述所有磁控管的微波总反射功率和微波总输入功率之比值，将此比值存储；其中k取n，n-1，n-2，......1；

(4)最后比较上述存储的比值，选取所有磁控管的微波总反射功率和微波总输入功率之比值最小时的n个磁控管的开关状态，并执行此时n个磁控管的开关状态，自动协调控制磁控管微波源的输出功率；

上述技术方案中，所述多磁控管微波功率智能控制系统包括单片机，n个继电器，n个磁控管，n个同轴波导转换器，n个定向耦合器，微波功率检测装置，加热反应腔体；所述单片机，n个继电器，n个磁控管，n个同轴波导转换器，n个定向耦合器，微波功率检测装置通过固定装置安装在加热反应腔体外，所述n个继电器分别与n个磁控管连接，n个磁控管分别与n个同轴波导转换器连接，n个同轴波导转换器分别与n个定向耦合器输入端连接，n个定向耦合器的耦合端与微波功率检测装置连接，n个定向耦合器输出端连接到加热反应腔体，单片机连接n个继电器和微波功率检测装置。

上述技术方案中，所述磁控管微波源工作流程是：