[发明专利]一种基于PID控制的电磁加热系统及方法

权利要求书

1.一种基于PID控制的电磁加热系统，其特征在于，包括：单片机、PID控制器、双PWM发生器、锁相环控制电路、隔离驱动器、半桥/全桥电路、主电源、线圈、功率谐振电容、高频信号采样电路、高频过流保护电路、软启动、输入电流检测模块、电网电压检测模块、IGBT温度检测模块、负载检测模块、供电电源、显示器、指示灯、风扇驱动、散热器、风扇，所述单片机的输出端分别连接所述PID控制器、显示器、指示灯、风扇驱动，其中所述风扇驱动电连接所述风扇，所述风扇设于所述散热器中，所述单片机的输入端分别连接所述输入电流检测模块、电网电压检测模块、IGBT温度检测模块、负载检测模块、供电电源、软启动，所述PID控制器的输出端依次连接所述双PWM发生器、锁相环控制电路，所述锁相环控制电路的输出端连接所述隔离驱动器的输入端，所述隔离驱动器的输出端连接所述半桥/全桥电路，所述主电源连接所述半桥/全桥电路的输入端，所述半桥/全桥电路的输出端分别连接所述线圈、功率谐振电容，所述线圈双向连接所述功率谐振电容，所述功率谐振电容的输出端连接所述高频信号采样电路，所述高频信号采样电路的输出端连接所述高频过流保护电路，所述高频过流保护电路的输出端分别连接所述单片机、双PWM发生器和锁相环控制电路，所述负载检测模块、IGBT温度检测分别连接负载。

2.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的电磁加热系统，其特征在于，所述散热器包括侧板、底板和顶板，所述散热器底板上设有凹槽，凹槽中设有冷水管，所述冷水管连接有水泵。

3.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的电磁加热系统，其特征在于，所述线圈缠绕在负载上，其中，所述负载为一加热管，所述加热管上均匀缠绕多段线圈，每段线圈各自连接一个所述隔离驱动器，所述隔离驱动器之间加载有一个同步信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的电磁加热系统，其特征在于，所述输入电流检测模块包括：电流检测芯片、第一至第四电阻、二极管，所述电流检测芯片的第一输入端连接所述半桥/全桥电路，所述电流检测芯片的第二输入端连接第一电阻的第一端，电流检测芯片的第三输入端连接第二电阻的第一端，第一电阻的第二端和第三电阻的第一端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接第四电阻，第二电阻、第三电阻和第四电阻的第二端均接地，电流检测芯片的输出端连接单片机的输入端。

5.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的电磁加热系统，其特征在于，所述风扇驱动包括：驱动芯片、场效应管、第五电阻，所述驱动芯片的电压端接12V电压，驱动芯片的输出端连接风扇，驱动芯片的输入端连接场效应管的集电极，场效应管的基极连接第五电阻，场效应管的发射极接地。

6.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的电磁加热系统，其特征在于，所述隔离驱动器采用IGBT驱动，包括：第一至第四稳压管、第一至第四场效应管、电压互感器，第一场效应管与第二场效应管串联后与串联的第三场效应管与第四场并联，第三场效应管和第四场效应管连接电压互感器的初级，第一稳压管与第二稳压管反向串联后连接到电压互感器的第一次级，第三稳压管与第四稳压管反相串联后连接到电压互感器的第二次级。

7.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的电磁加热系统，其特征在于，所述单片机采用工业级单片机，其型号为STC89C52RC。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于PID控制的电磁加热系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：软启动开启，对电磁加热系统上电；

步骤S2：负载检测模块检测是否有负载；

步骤S3：读取设定温度和反馈温度，计算温度差ΔT和频率Δf,如果ΔT小于预设标准温度差，则保持当前频率，如果ΔT大于或等于预设标准温度差，则PID调节频率Δf；

步骤S4：电网电压监测模块将采集的电网电压发送至单片机，单片机将采集电压与额定电压比较，如果大于额定电压，则过压报警退出，如果没有过压则继续进行过流检测；

步骤S5：输入电流检测模块将采集的线圈输入电流发送至单片机，单片机将采集电流与额定电流进行比较，如果过流则标记故障，进行线圈过热检测，如果没有过流，则直接进行线圈过热检测；

步骤S6：如果线圈过热则标记故障，并通过风扇驱动开启风扇，进行散热，并返回至步骤S3，继续进行后续步骤，如果线圈没有过热，则关风扇返回至步骤S3，继续进行后续步骤。