[实用新型]一种感应加热电源新型复合控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源控制系统，具体为一种感应加热电源控制系统。

背景技术

感应加热电源在现代工业中有着广泛的应用，它的负载由感应线圈和被加热工件共同组成，其等效参数会随着温度等各种因素发生改变，从而引起负载的固有谐振频率的变化。为了使逆变器工作在谐振或准谐振状态，减小无功电流，一般采用锁相环技术实现频率跟踪。同时由于温度工艺的要求，有时必须实现电源输出功率的调节。

传统的控制系统主要有输入直流电压调功和逆变桥内调功两大类方法。前者需要可控整流电路或直流斩波电路，主电路拓扑结构变得复杂，成本偏高。逆变桥内调功主要采用调频调功（PFM）、移向调功(PSM)和脉冲密度调功(PDM)，这些主电路拓扑仍然较为复杂，并且不能较好地与频率跟踪的控制进行有效地结合。同时，传统感应电源主电路启动过程中，电流冲击很大，安全性较差。

在以往感应电源控制系统设计中，采用分立元件进行逻辑组合的控制系统较为复杂且稳定性较差，采用DSP或CPLD等数字化的控制系统成本较高，不适宜中小功率场合，并且传统的感应电源在人机交互中不够人性化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简化主电路拓扑结构、提高人机交互体验的感应加热电源新型复合控制系统。

为解决上述问题，本发明的技术方案包括交流输入模块、全桥整流模块、IGBT逆变电路、检测保护电路、触摸显示屏、隔离驱动电路、电流采样电路、电压采样电路、锁相环电路、移相调功电路、CPU和谐振回路；

所述触摸显示屏与CPU连接用以通过用户操作来控制系统相关变量，并且可以显示CPU发送过来的电压、电流以及功率值，所述CPU连接检测保护电路、移相调功电路以及电压采样电路、电流采样电路，所述检测保护电路连接有全桥整流模块和IGBT逆变电路。

所述的感应加热电源新型复合控制系统，其特征在于：所述IGBT逆变电路包括由一组IGBT构成的可控全桥逆变电路，并且由移相调功电路控制其导通，所述移相调功电路连接隔离驱动电路和锁相环电路，所述全桥整流模块连接交流输入模块和IGBT逆变电路，所述IGBT逆变电路连接隔离驱动电路和谐振回路，所述谐振回路连接电压采样电路和电流采样电路电路，所述锁相环电路连接电流采样电路，采样其频率。

所示的感应加热电源新型复合控制系统，其特征在于：所述谐振回路主要由谐振电容、谐振电感和负载三部分构成，并接受逆变桥电压的输入，形成谐振回路。

所示的感应加热电源新型复合控制系统，其特征在于：所述隔离驱动电路包括主要由四个6N137光耦及其外围电路组成的光耦隔离模块和由IR2110及自举电容构成的逆变驱动模块，由6N137组成的光耦隔离模块通过信号线与移相调功电路相连接，由IR2110构成的逆变驱动模块通过信号线与IGBT逆变电路相连接,并通过光耦隔离与驱动电路的结合，实现强弱电的分离。

所示的感应加热电源新型复合控制系统，其特征在于：所述移相调功电路包括相位调节电路、死区控制电路、工作频率设置电路和软启动设置电路，通过相位调节电路来控制输出的电压、电流或功率的大小，通过由RC电路构成的死区控制电路来避免IGBT逆变电路逆变桥上下桥臂直通的风险，通过工作频率设置电路来保证工作频率在初始设定值。

本发明的感应加热电源新型复合控制系统优点如下：

1、安全性高：通过移相调功电路的死区控制电路，可以有效地避免逆变桥上下桥臂直通的危险，通过软启动设置电路，可以减小主电路启动时电流的冲击，通过光耦的接入，使得控制模块和驱动模块隔离，实现强弱电的分离，使整个系统更加安全。

2、适用性广：整个系统将移相调功电路与锁相环模块独立起来，仅通过信号线连接，如果频率或功率、电压需要调节或改变，仅需改变相应模块的参数即可，非常符合高内聚，低耦合的系统设计思想。

3、智能性好：通过触摸显示屏的接入，虚拟按键的设置，包括电压、电流、功率的设定显示提供友好的人机交互界面，使用户获得最佳体验。

4、维修接线方便：按照强弱电分离的原则，将控制电路与主电路分离，如果哪个模块发生故障，只需要更换相应模块，完成相应模块的接线即可，不需要对整个系统进行维修调整。

5、可以通过由比较器LM339及外围电路组成的检测保护电路及时检测电流电压状态，反馈给CPU，当过流或过压时，CPU向移相调功电路及隔离驱动电路发送中断信号，保护整个系统。