一種可控逆變高溫爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高溫電爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種最高使用溫度可達(dá)到1700°C的可控逆變高溫爐。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫電爐廣泛應(yīng)用于金屬材料、陶瓷材料、納米材料、半導(dǎo)體等材料的研究以及高溫應(yīng)用技術(shù)研發(fā)。本電爐最高使用溫度為1700°C，使用硅鉬棒為發(fā)熱元件，由于硅鉬棒本身電阻值很小，使用過程中為防止通過過大電流燒壞硅鉬棒，一般硅鉬棒的額定工作電壓都比較低，使用時，需要通過變壓器降低輸入電壓，同時，由于硅鉬棒隨著溫度的升高，阻值也隨之出現(xiàn)大幅度的升高，為了保證通過硅鉬棒的電流在可控范圍內(nèi)，需要在升溫過程中根據(jù)信號反饋對硅鉬棒上所加電壓不斷進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，保證硅鉬棒始終通過合適電流。
[0003]傳統(tǒng)電爐控制使用自耦變壓器進(jìn)行降壓，通過溫控儀表控制可控硅輸出電壓來調(diào)節(jié)加在硅鉬棒上的電壓，由于硅鉬棒在低溫時電阻極小，要求變壓器輸出電壓很低，控制過程對硅鉬棒上所加電壓做分段限制，繼而限制了硅鉬棒的輸出功率，使用時硅鉬棒不能實時發(fā)揮最大輸出功率，造成升溫速度很慢，升溫過程中熱量損耗過多。同時傳統(tǒng)變壓器電能轉(zhuǎn)換效率低，只能達(dá)到總功率的60 — 70%，電能利用率低，而且傳統(tǒng)自耦變壓器體積和重量較大，不利于電爐的尺寸的縮小以及運輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種可控逆變高溫爐，該高溫爐采用新型逆變電路進(jìn)行控制，電爐的重量比傳統(tǒng)電爐輕的多，并且在升溫過程中能實時發(fā)揮硅鉬棒發(fā)熱體的最大功率，使用時通過發(fā)熱體的電流穩(wěn)定，能有效延長發(fā)熱體的使用壽命O
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，所提供的技術(shù)方案是:一種可控逆變高溫爐，包括爐體、設(shè)置在爐體內(nèi)的加熱體、溫控組件以及逆變控制電路，所述逆變控制電路包括用于將外部的工頻交流電轉(zhuǎn)換成直流電的輸入整流濾波電路、用于將輸入整流濾波電路輸出的直流電逆變成中頻交流電的逆變器、用于將逆變器輸出的中頻交流電降壓的中頻變壓器以及用于將中頻變壓器輸出的中頻交流電轉(zhuǎn)換成工作直流電的輸出整流濾波電路，輸出整流濾波電路的輸出端與爐體內(nèi)的加熱體電連接。
[0006]作為本發(fā)明一種可控逆變高溫爐的進(jìn)一步優(yōu)化:所述輸入整流濾波電路通過三相橋式整流電路將380V/50HZ的工業(yè)用電變?yōu)?30V直流電，并通過電解電容和電阻組成RC濾波電路對輸出整流后的電路進(jìn)行濾波。
[0007]作為本發(fā)明一種可控逆變高溫爐的進(jìn)一步優(yōu)化:所述輸出整流濾波電路為快速整流二極管和直流電抗器共同組成的單相全波整流濾波輸出電路，并且還包括有RCD吸收回路。
[0008]作為本發(fā)明一種可控逆變高溫爐的進(jìn)一步優(yōu)化:所述逆變控制電路還包括PWM控制芯片和igbt驅(qū)動模塊，所述igbt驅(qū)動模塊具有反饋電流輸入端、反饋電壓輸入端以及給定信號輸入端，igbt驅(qū)動模塊的輸出端連接至PWM控制芯片，PWM控制芯片的輸出端通過驅(qū)動電路連接至逆變器。
[0009]作為本發(fā)明一種可控逆變高溫爐的進(jìn)一步優(yōu)化:所述驅(qū)動電路通過控制電路輸出相同占空比的PWM脈沖控制IGBT，使電子開關(guān)輪流導(dǎo)通與關(guān)斷，此時，直流電壓被逆變成20KHz的交流方波電壓，IGBT中電子開關(guān)的輪流導(dǎo)通和關(guān)斷使中頻變壓器的原邊繞組上的電壓為正負(fù)對稱的方波，變壓器的次級繞組感應(yīng)的交流方波電壓大小采用PWM方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，即改變驅(qū)動脈沖的占空比實現(xiàn)，變壓器輸出的交流方波電壓經(jīng)過快恢復(fù)二極管整流后變成方波直流電壓，最后經(jīng)過直流電抗器濾波后輸出較為平直的直流電壓，實現(xiàn)了對輸出電流的恒流控制，當(dāng)控制電路輸出不同占空比的P麗脈沖控制IGBT中電子開關(guān)的開通與關(guān)斷，則逆變器輸出頻率為20KHz，幅值相同但平均值不同的交流方波脈沖，經(jīng)過變壓器降壓整流濾波后，可以實現(xiàn)脈沖電流的輸出。
[0010]作為本發(fā)明一種可控逆變高溫爐的進(jìn)一步優(yōu)化:所述PWM控制芯片還連接有保護電路。
[0011]有益效果
1、本發(fā)明的可控逆變高溫爐在升溫過程中能實時發(fā)揮硅鉬棒發(fā)熱體的最大功率，能在一個小時內(nèi)從室溫升溫到1700°C，升溫時間是原有傳統(tǒng)電爐的三分之一；
2、本發(fā)明的可控逆變高溫爐在使用時通過發(fā)熱體的電流比較穩(wěn)定，能有效延長發(fā)熱體的使用壽命，并且此新型控制器電能轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到90%，比傳統(tǒng)電爐節(jié)能30%以上；
3、本發(fā)明的可控逆變高溫爐采用新型逆變電路控制，比傳統(tǒng)同型號電爐重量減少三分之一，更加便于運輸。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明高溫爐的逆變控制電路原理框圖；
圖2是本發(fā)明高溫爐的逆變控制電路中整流濾波過程示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖所示:一種可控逆變高溫爐，包括爐體、設(shè)置在爐體內(nèi)的加熱體、溫控組件以及逆變控制電路。加熱體為在爐體兩側(cè)均勻布置8支Φ 6/12的硅鉬棒發(fā)熱體，布局緊湊，爐膛均勻性好。逆變控制電路包括用于將外部的工頻交流電轉(zhuǎn)換成直流電的輸入整流濾波電路、用于將輸入整流濾波電路輸出的直流電逆變成中頻交流電的逆變器、用于將逆變器輸出的中頻交流電降壓的中頻變壓器以及用于將中頻變壓器輸出的中頻交流電轉(zhuǎn)換成工作直流電的輸出整流濾波電路，輸出整流濾波電路的輸出端與爐體內(nèi)的加熱體電連接。輸入端的380V/50HZ的工業(yè)用電經(jīng)過整流模塊整流輸出周期性波動的脈沖直流電；為降低脈沖波動程度，用電解電容和電阻組成RC濾波電路對輸出整流后的電路進(jìn)行濾波。其中由工頻50HZ380V變?yōu)?30V左右直流電由三相橋式整流電路實現(xiàn)，整流過程及整流后的波形如圖2所示:由于整流后直流電壓是有周期波動的，要得到更為平順的直流電壓，就需要并聯(lián)上RC回路對整流輸出進(jìn)行濾波，得到脈動程度很小的穩(wěn)定的直流電壓。該逆變控制電路采用功率開關(guān)管IGBT管實現(xiàn)逆變功能，電路中設(shè)置由電阻、電容和二極管構(gòu)成吸收網(wǎng)絡(luò)，減少IGBT開關(guān)過程電流、電壓對管子的沖擊。經(jīng)中頻降壓變壓器降壓后輸出低電壓。(經(jīng)過IGBT產(chǎn)生的20KHz的中頻交流電經(jīng)非晶變壓器降壓至適合于發(fā)熱體工作的0-70V電壓，再次整流并經(jīng)電抗濾波輸出相當(dāng)平穩(wěn)的直流電流。)快速整流二極管和直流電抗器共同組成單相全波整流濾波輸出電路；同時為了電路的穩(wěn)定和保護電器元件也設(shè)置RCD吸收回路。直流電抗器的作用有兩方面:一是用于濾波，使電流連續(xù)，特別是小電流脈動大時；二是電抗器和負(fù)載串聯(lián)在電路中，利用電抗器通直隔交(通過直流電，隔斷交流電)的特性對輸出再次進(jìn)行濾波，濾掉輸出電流的交流部分，得到較平滑的低壓直流電流。改善電源的動態(tài)品質(zhì)，在使用較大電流時，限制電流上升速度和短路電流峰值，以便改善電源的穩(wěn)定性能。
[0014]逆變控制電路還包括PWM控制芯片和igbt驅(qū)動模塊，igbt驅(qū)動模塊具有反饋電流