專利名稱：用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三相電源，特別是涉及一種用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置。
二、 背景技術(shù)現(xiàn)有的金剛石制品熱壓燒結(jié)機的燒結(jié)電源，分為兩種，一種是小功率兩相交流熱壓燒結(jié)機電源(如圖1，圖中，ll一可控硅調(diào)壓控制裝置；12—兩相交流變壓器；13—熱壓燒結(jié)機加熱電極；14—被燒結(jié)的工件；15—測溫傳感器；16—溫度控制器)，這種電源的優(yōu)點是加熱方式簡單，成本低，電源變壓器損耗較小，缺點是由于是兩相輸入，造成電網(wǎng)不平衡，給電網(wǎng)運行帶來危害，所以一般都限于小功率，常見功率都在60kVA以下。另一種是三相大功率熱壓燒結(jié)機整流電源(如圖2，圖中，21—三相可控硅調(diào)壓控制裝置；22—三相加熱變壓器；23—大功率整流元件；24—熱壓燒結(jié)機加熱電極；25—被燒結(jié)的工件；26—測溫傳感器；27—溫度控制器)，這種加熱方式都是采用的三相整流加熱變壓器，三相輸入，將三相電壓降壓后，再利用全波整流技術(shù)，將交流變成直流，實現(xiàn)直流大電流加熱。這種電源的優(yōu)點是，三相輸入，電網(wǎng)平衡，可以實現(xiàn)大功率加熱，缺點是，由于變壓后次級輸出電壓較低， 一般在4 6伏之間，而整流器件有一定的功耗，有壓降， 一般在0.9 L3伏之間，因此相對于輸出的低電壓，這樣的壓降造成了高達15%~30%的損耗，加熱效率非常低。并且，由于大功率整流器件發(fā)熱嚴(yán)重，需要冷卻水冷卻，加大設(shè)備投資。另外，現(xiàn)有的普通變頻電源，僅適用于電器產(chǎn)品的不同電源電壓、頻率的供電要求，不能進行控溫目標(biāo)的電壓自動調(diào)節(jié)，同時也不能在燒結(jié)過程中實現(xiàn)變頻燒結(jié)，因此，不能滿足金剛石制品燒結(jié)的要求。三、實用新型的內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效、大功率、可逆變且頻率和電壓幅值可調(diào)的用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是 一種用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置，含有機箱，所述機箱上設(shè)置有三相電源輸入端、燒結(jié)電源輸出端和控制面板，所述三相電源輸入端分別與三相橋式全波整流單元的輸入端連接，該三相橋式全波整流單元的輸出端通過整流濾波單元濾波后與可控逆變變頻單元的電源輸入端連接，所述可控逆變變頻單元的電源輸出端與兩相交流變壓器的初級連接，所述兩相交流變壓器的次級與所述燒結(jié)電源輸出端連接，所述可控逆變變頻單元的控制輸入端與主控制器的控制輸出端連接，并且，所述主控制器的控制信號輸入端與溫度控制單元連接，所述主控制器與所述控制面板連接。
所述可控逆變變頻單元的電源輸出端通過諧波濾波單元濾波后與所述兩相交流變壓器的初級連接。
所述可控逆變變頻單元含有四只IGBT元件，所述四只IGBT元件分成兩組，每組中的兩只IGBT元件的控制輸入端分別與所述主控制器的一個控制輸出端連接，并且，每組中的兩只IGBT元件的電源輸出端分別與所述諧波濾波單元的兩個電感串接后連在一起，形成一個接點，兩個接點分別通過所述諧波濾波單元的兩個串聯(lián)連接的電容的兩端后與所述兩相交流變壓器的初級連接，所述兩組中的一只IGBT元件的電源輸出端連在一起。
所述溫度控制單元由測溫傳感器和溫度控制器組成，所述溫度控制器的控制信號輸出端與所述主控制器的控制信號輸入端連接，所述測溫傳感器對負(fù)載的溫度變化進行采集且輸入所述溫度控制器，所述溫度控制器對采集的信號進
行PID處理，送到所述主控制器，所述主控制器采用微處理器，通過數(shù)學(xué)算法產(chǎn)生SPWM波，控制所述可控逆變變頻單元，以改變所述可控逆變變頻單元的輸出交流電壓的頻率和幅值，滿足燒結(jié)工藝的需要。
所述整流濾波單元含有電感、電阻和高壓濾波電容，所述三相橋式全波整流單元的正極輸出端分別通過所述整流濾波單元的三個電感后并聯(lián)在一起，其負(fù)極輸出端并聯(lián)在一起，所述正極輸出端和負(fù)極輸出端的并聯(lián)接點分別通過所述整流濾波單元的高壓濾波電容和電阻后接入所述可控逆變變頻單元的電源輸入端。
所述三相橋式全波整流單元為集成的整流橋或分立的二極管整流器。本實用新型的有益效果是
1. 本實用新型高效節(jié)能，與傳統(tǒng)的三相整流燒結(jié)電源相比，節(jié)省能源15% 30%,冷卻水的用量減少30%,經(jīng)濟效益顯著。
2. 本實用新型采用可控逆變變頻單元可實現(xiàn)變頻燒結(jié)，其頻率變化范圍是50Hz 400Hz，大大提高金剛石燒結(jié)產(chǎn)品的質(zhì)量。
3. 本實用新型測溫傳感器對金剛石熱壓燒結(jié)的溫度變化進行采集，溫度控制器對采集的信號進行PID處理，送到主控制器，由控制器反饋控制可控逆變變頻單元，改變可控逆變變頻單元的輸出交流電壓的頻率和幅值，滿足燒結(jié)工藝的需要。另外，主控制器采用微處理器，通過數(shù)學(xué)算法產(chǎn)生SP麗波，控制可控逆變變頻單元。同時由反饋，穩(wěn)定頻率脈沖寬度實現(xiàn)輸出穩(wěn)壓，并由各路檢測過壓、過流信號經(jīng)過處理器處理后輸出保護信號，保證系統(tǒng)的可靠運行。
4. 本實用新型適用范圍廣，特別適合大功率金剛石熱壓燒結(jié)設(shè)備，功率在60kVA 400kVA.推廣后具有良好的社會和經(jīng)濟效益。5.本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可采用分體結(jié)構(gòu)，便于維護，整機重量輕。
四、

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中兩相熱壓燒結(jié)機電源示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)中三相大功率熱壓燒結(jié)機整流燒結(jié)電源示意圖3為本實用新型用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置的原理圖4為本實用新型用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置的電路圖。
五具體實施方式
實施例一參見圖3，圖中，用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置 含有機箱(圖中未畫出)，機箱上設(shè)置有三相電源輸入端、燒結(jié)電源輸出端和控 制面板，其中，三相電源輸入端分別與三相橋式全波整流單元l的輸入端連接， 該三相橋式全波整流單元1的輸出端通過整流濾波單元濾波后與可控逆變變頻 單元4的電源輸入端連接，可控逆變變頻單元4的電源輸出端與兩相交流變壓
器5的初級連接，兩相交流變壓器5的次級與燒結(jié)電源輸出端連接，燒結(jié)電源 輸出端與金剛石熱壓燒結(jié)負(fù)載6連接，可控逆變變頻單元4的控制輸入端與主 控制器8的控制輸出端連接，并且，主控制器8的控制信號輸入端與溫度控制 單元7連接，主控制器8與控制面板連接。
具體電路連接參見圖4:三相橋式全波整流單元1的三個整流橋(Dl、 D2、 D3)的正極輸出端分別通過整流濾波單元的三個電感2 (Ll、 L2、 L3)后并聯(lián)在
一起，其負(fù)極輸出端并聯(lián)在一起，正極輸出端和負(fù)極輸出端的并聯(lián)接點分別通 過整流濾波單元的高壓濾波電容3 (Cl、 C2)和電阻(Rl、 R2)后接入可控逆變 變頻單元4的電源輸入端。
可控逆變變頻單元4的電源輸出端通過諧波濾波單元濾波后與兩相交流變 壓器5的初級連接。可控逆變變頻單元4含有四只IGBT元件，四只IGBT元件分成兩組，每組中的兩只IGBT元件的控制輸入端分別與主控制器8的一個控制 輸出端(P額)連接，并且，每組中的兩只IGBT元件的電源輸出端分別與諧波 濾波單元的兩個電感(L4、 L5、 L6、 L7)串接后連在一起，形成一個接點，兩 個接點分別通過諧波濾波單元的兩個串聯(lián)連接的電容(C3、 C4)的兩端后與兩 相交流變壓器5的初級連接，兩組中的一只IGBT元件的電源輸出端連在一起。 三相橋式全波整流單元1含有集成的整流橋或分立的二極管整流器。輸入 三相交流電后，經(jīng)過該單元整流，將三相交流變?yōu)橹绷麟姡缓蠼?jīng)過有電感2、 電阻和高壓濾波電容3組成的整流濾波回路，平滑濾波，濾波后得到低紋波直 流電源。
可控逆變變頻單元4的主電路由四只IGBT和相關(guān)元件組成全橋逆變器，采 用PWM逆變電路，主控制器8采用微處理器，通過數(shù)學(xué)算法產(chǎn)生SPWM波，控制 全橋逆變器。同時由反饋，穩(wěn)定頻率脈沖寬度實現(xiàn)輸出穩(wěn)壓，并由各路檢測過 壓、過流信號經(jīng)過處理器處理后輸出保護信號，保證系統(tǒng)的可靠運行。
逆變后，得到交流信號，經(jīng)諧波濾波單元濾波，得到完整的正弦波，輸出 接到兩相交流變壓器5初級上，經(jīng)過變壓器變壓后，次級與燒結(jié)電源輸出端連 接，燒結(jié)電源輸出端與金剛石熱壓燒結(jié)負(fù)載6連接，可實現(xiàn)低電壓大電流燒結(jié)。
溫度控制單元7由測溫傳感器和溫度控制器組成，溫度控制器的控制信號 輸出端與主控制器8的控制信號輸入端連接，測溫傳感器對金剛石熱壓燒結(jié)負(fù) 載6的溫度變化進行采集，溫度控制器對采集的信號進行PID處理，送到主控 制器8，由主控制器8反饋控制可控逆變變頻單元4，改變可控逆變變頻單元4 的輸出交流電壓的頻率和幅值，滿足燒結(jié)工藝的需要。
本實用新型三相橋式全波整流單元1的整流橋采用6R1100G-160，可控逆變 變頻單元4的IGBT采用FF300R12KS4，主控制器8的單片機采用PIC16F8778，當(dāng)然也可以采用其它規(guī)格和型號，不一一詳述；根據(jù)輸出功率的要求選用不同 的電感、電容和變壓變比，不詳述。電感選取范圍800 4000mH;電容選取范
圍0細 0,2F;兩相交流變壓器的變比范圍50: 1 跳1。
對本實用新型的80kVA三相變頻熱壓燒結(jié)電源的實施效果進行了測試。測 試表明，該電源輸出波形為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，波形失真小于1.5%，運行可靠，頻 率穩(wěn)定性0.01%。通過控制接口控制電源輸出電壓。電壓可調(diào)幅度0 380V,頻 率可調(diào)幅度50Hz 400Hz。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何 形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單 修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置，含有機箱，所述機箱上設(shè)置有三相電源輸入端、燒結(jié)電源輸出端和控制面板，其特征是所述三相電源輸入端分別與三相橋式全波整流單元的輸入端連接，該三相橋式全波整流單元的輸出端通過整流濾波單元濾波后與可控逆變變頻單元的電源輸入端連接，所述可控逆變變頻單元的電源輸出端與兩相交流變壓器的初級連接，所述兩相交流變壓器的次級與所述燒結(jié)電源輸出端連接，所述可控逆變變頻單元的控制輸入端與主控制器的控制輸出端連接，并且，所述主控制器的控制信號輸入端與溫度控制單元連接，所述主控制器與所述控制面板連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置， 其特征是所述可控逆變變頻單元的電源輸出端通過諧波濾波單元濾波后與所 述兩相交流變壓器的初級連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置， 其特征是所述可控逆變變頻單元含有四只IGBT元件，所述四只IGBT元件分 成兩組，每組中的兩只IGBT元件的控制輸入端分別與所述主控制器的一個控制 輸出端連接，并且，每組中的兩只IGBT元件的電源輸出端分別與所述諧波濾波 單元的兩個電哮串接后連在一起，形成一個接點，兩個接點分別通過所述諧波 濾波單元的兩個串聯(lián)連接的電容的兩端后與所述兩相交流變壓器的初級連接， 所述兩組中的一只IGBT元件的電源輸出端連在一起。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置， 其特征是所述溫度控制單元由測溫傳感器和溫度控制器組成，所述溫度控制 器的控制信號輸出端與所述主控制器的控制信號輸入端連接，所述測溫傳感器對負(fù)載的溫度變化進行采集且輸入所述溫度控制器，所述溫度控制器對采集的信號進行PID處理，送到所述主控制器，所述主控制器采用微處理器，通過數(shù) 學(xué)算法產(chǎn)生SPWM波，控制所述可控逆變變頻單元，以改變所述可控逆變變頻單 元的輸出交流電壓的頻率和幅值，滿足燒結(jié)工藝的需要。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置，其特征是所述整流濾波單元含有電感、電阻和高壓濾波電容，所述三相橋式全波整流單元的正極輸出端分別通過所述整流濾波單元的三個電感后并聯(lián)在一 起，其負(fù)極輸出端并聯(lián)在一起，所述正極輸出端和負(fù)極輸出端的并聯(lián)接點分別 通過所述整流濾波單元的高壓濾波電容和電阻后接入所述可控逆變變頻單元的 電源輸入端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置， 其特征是所述三相橋式全波整流單元為集成的整流橋或分立的二極管整流器。
專利摘要本實用新型公開了一種用于金剛石制品熱壓燒結(jié)的三相變頻電源裝置，其三相電源輸入端分別與三相橋式全波整流單元的輸入端連接，該三相橋式全波整流單元的輸出端通過整流濾波單元濾波后與可控逆變變頻單元的電源輸入端連接，所述可控逆變變頻單元的電源輸出端與兩相交流變壓器的初級連接，所述兩相交流變壓器的次級與所述燒結(jié)電源輸出端連接，所述可控逆變變頻單元的控制輸入端與主控制器的控制輸出端連接，所述主控制器的控制信號輸入端與溫度控制單元連接。本實用新型高效、大功率、可逆變且頻率和電壓幅值可調(diào)，其適用范圍廣，特別適合大功率金剛石熱壓燒結(jié)設(shè)備，具有良好的社會和經(jīng)濟效益；本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可采用分體結(jié)構(gòu)，便于維護，整機重量輕。
文檔編號G05D23/19GK201286067SQ20082022062
公開日2009年8月5日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者吳新強, 朱紅梅, 鋒 李, 海小平, 王建國, 王海濤 申請人:鄭州金海威科技實業(yè)有限公司