[发明专利]一种应用混合型SPWM调制技术的可分离式感应加热炉

说明书

本发明公开了一种应用混合型SPWM调制技术的可分离式感应加热炉，包括主区感应炉控制单元、分区感应电源控制单元、加热线圈、炉体；加热线圈布置在炉体中，加热线圈与分区感应电源控制单元通过电缆连接，加热线圈的数量与分区感应电源控制单元相同；主区感应炉控制单元通过通讯总线对分区感应电源控制单元下达指令，各个分区感应电源控制单元对加热线圈输出电流实现对炉体中所放材料进行加热。本发明主区感应炉控制单元通过对各个分区电流幅值、电流相位、电流频率的控制，实现了根据不同材料长度、材料材质、温度梯度、加热时间、加热效率等要求输出不同的电流参数，从而满足各种复杂应用需求。

技术领域

本发明属于感应加热电源技术领域，具体涉及一种应用混合型SPWM调制技术的可分离式感应加热炉。

背景技术

传统的加热方式是热传导，即由一个热的物体将自身的热能量传递给另一个物体，而感应加热则是通过交变电流在电感线圈中产生电流漩涡，也就是涡流，使处于线圈中的导磁性物体内的电子空穴运动从而产生热量。感应加热是目前人类所知的最快的加热方式。

感应加热不仅可以对工件整体加热，还能对工件局部针对性的加热；不仅可实现工件的深层透热，也可只对其表面、表层集中加热；不仅可对金属材料直接加热，也可对非金属材料进行间接式加热。感应加热技术必将在各行各业中应用越来越广泛。

感应加热装置主要由两部分组成：一部分是提供能量的交流电源，也称变频电源；另一部分是完成电磁感应能量转换的感应线圈，也称感应炉。

铝质零件在工业领域使用非常普遍，在一些铝加工厂中，大量采用挤压工艺对铝质材料进行加工，在挤压之前通常要进行加热，从而软化铝质材料，减小挤压难度和对挤压机的压力，保证挤压质量。

现有技术中存在的主要问题和缺陷包括：

传统串联谐振或并联谐振型感应加热电源系统存在自动跟踪频率不方便、材料改变后起振困难，尤其是低频工作时起振困难且不稳定等缺点，难以适应加热材料频繁变化的工况。并且传统的方式是采用谐振电路产生指定频率的电流，到目前为止这仍然是很多厂家采用的方式，这种方式使得系统对于电流的控制能力不足。从而使得无法将一个大功率炉子分解为多个中功率炉子，进而降低单体功率和危险性，提高经济性和灵活性。由于传统的感应加热电源不利于多区同向，这样容易造成加热效率低，因此在面对多种长度和直径的材料的时候，不能选择加热部分的长度、工作的频率、各个部分加热功率。由此导致能量利用率不高，无法实现梯度加热，不符合国家节能减排的方针。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种应用混合型SPWM调制技术的可分离式感应加热炉，采用混合型SPWM调制技术实现感应加热，本发明将大功率炉子分解为多个中功率炉子，采用混合型SPWM调制方法对输出的电流波形进行同向操作，实现多个炉子电流同向，从而使得多个炉子磁场叠加产生，实现多个炉子磁场一体化。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种应用混合型SPWM调制技术的可分离式感应加热炉，包括主区感应炉控制单元、分区感应电源控制单元、加热线圈、炉体；所述主区感应炉控制单元通过通讯总线与多个分区感应电源控制单元相连，所述加热线圈布置在炉体中，加热线圈与分区感应电源控制单元通过电缆连接，加热线圈的数量与分区感应电源控制单元相同；所述主区感应炉控制单元通过通讯总线对分区感应电源控制单元下达指令，各个分区感应电源控制单元对加热线圈输出电流实现对炉体中所放材料进行加热。

优选地，所述分区感应电源控制单元采用混合型SPWM调制技术和分段式步进控制，实现分区电流幅值、电流相位、电流频率的控制；所述主区感应炉控制单元根据不同材料长度、材料材质、温度梯度要求、加热时间要求、加热效率要求输出不同的电流参数到分区感应电源控制单元，选择启动的分区、各个分区的频率和功率，完成对整个加热炉的操作，从而满足不同材料的加热需求。