[发明专利]基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路

说明书

本发明公开的基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路，包括全桥逆变主电路直流电源，全桥逆变主电路直流电源与全桥逆变主电路相连，全桥逆变主电路与变压器相连，变压器与负载电路连接，变压器还分别与正信号调制电路和负信号调制电路连接。本发明公开的基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路，解决了现有技术中存在的单逆变器双频感应加热电源输出信号频率受限，不能任意调节的问题。利用电压叠加原理，将正、负信号调制电路的输出电压交替叠加在主电路低频方波信号的正、负波形电压上，合成双频功率信号输出给负载。正、负信号调制电路和主电路的输出电压频率可单独调节，可任意改变合成信号的谐波频率。

技术领域

本发明属于感应加热电源技术领域，具体涉及一种基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路。

背景技术

在感应加热应用中，由于感应线圈中电流的频率与被加热工件的加热厚度(透入深度)成反比，电流的频率势必影响到工件不同部分加热功率的分布及升温速度，已有的研究表明，感应线圈中的电流频率是决定工件加热性能的重要因素。因此，在处理表面几何形状复杂的加热工件时，单一频率的感应电流对不同部分不一致的加热效果，将严重影响工件的加工质量。

双频率感应加热方式是目前提出的解决此类表面几何形状复杂工件热处理问题的唯一途径。双频率感应加热技术，采用双频率的感应电流，同时对工件需要处理的不同部分施加能量，使得工件不易产生变形。它将有利于提高汽车、航空等工业所需各种零配件产品及板材的质量，减小因产品变形、磨损引起汽车、飞机故障的几率。近年来国内外已有一些双频感应加热的方法被提出，同步双频感应加热技术(Simultaneous dual frequency，SDF)，是在一个感应线圈上同时使用两种不同频率对一个工件进行处理，基于SDF技术，采取双逆变器结构的方案已在国内外的工业领域得到了实际应用。但它的技术实现中存在着以下的缺陷：双逆变器控制方式复杂，同步实现困难；两逆变器功率耗散不均衡；电磁干扰现象严重。基于SDF技术的单逆变器双频率感应加热电源技术也已经进行了实验室研究，但其输出信号频率受限，只能输出中、高频信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路，解决了现有技术中存在的单逆变器双频感应加热电源输出信号频率受限，不能任意调节的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路，包括全桥逆变主电路直流电源，全桥逆变主电路直流电源与全桥逆变主电路相连，全桥逆变主电路与变压器相连，变压器与负载电路连接，变压器还分别与正信号调制电路和负信号调制电路连接。

本发明的其他特点还在于，

全桥逆变主电路包括功率开关管IGBT G_a1和功率开关管IGBT G_a3，功率开关管IGBT G_a1的源极和功率开关管IGBT G_a3的源极均与全桥逆变主电路直流电源的正极连接，功率开关管IGBT G_a1的漏级与功率开关管IGBT G_a2的源极连接，功率开关管IGBT G_a3的漏级与功率开关管IGBT G_a4的源极连接，功率开关管IGBT G_a2的漏级与功率开关管IGBT G_a4的漏级均与全桥逆变主电路直流电源的负极连接，功率开关管IGBT G_a1和功率开关管IGBT G_a2之间的节点与变压器的原边一端连接，功率开关管IGBT G_a3和功率开关管IGBT G_a4之间的节点与变压器的原边另一端连接。

正信号调制电路包括功率开关管IGBT G_a5，功率开关管IGBT G_a5的漏级与变压器的副边端口连接，功率开关管IGBT G_a5的源极与调制电路直流电源的正极连接，调制电路直流电源的负极与负载电路的端口连接。