專利名稱：一種智能退火的電源控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬線材退火的生產(chǎn)過程控制設(shè)備領(lǐng)域，具體指一種智能退火的電源 控制裝置。背景技術(shù)：
拉絲機(jī)是一種常用的線材線纜生產(chǎn)設(shè)備，利用金屬絲的易拉伸性，通過按一定配 比的多個(gè)模具組，將直徑粗的金屬絲拉成細(xì)長(zhǎng)的金屬絲，廣泛應(yīng)用于銅、鐵、鋼、合金等生產(chǎn)。目前在電纜廠、銅材廠、鋁材廠等生產(chǎn)作業(yè)中，金屬線材的拉絲、退火、烘干、收絲 是必不可少的工序。由于銅絲、鋁絲等金屬線材在拉絲伸展過程中容易產(chǎn)生硬化，因此一般 在拉絲工序后進(jìn)行退火工序的處理。早期的退火方法是將成盤的金屬線材放置在退火爐中 加熱，這樣易造成退火不均、線材表面氧化的缺陷。后來線纜行業(yè)研制一種對(duì)銅合金線材連 續(xù)電加熱退火的方法，在金屬線材通過的兩個(gè)導(dǎo)向輪上分別導(dǎo)通正、負(fù)電壓，使導(dǎo)向輪之間 的金屬線材處于短路狀態(tài)，將拉制后的硬化銅合金線材經(jīng)過兩個(gè)帶電的導(dǎo)向輪，從而短路 的大電流產(chǎn)生高熱量達(dá)到退火的目的，根據(jù)退火時(shí)間和溫度的需要來控制電壓的高低，操 作也較為方便。但是在導(dǎo)向輪之間施加退火電壓，一般的方法是將退火電源控制器的輸入 端輸入頻率為50HZ的商用電源，經(jīng)主控制回路電路后輸出頻率和電壓可調(diào)的三相交流電， 經(jīng)三相變壓器變壓后變?yōu)橹绷麟妷菏┘釉趦蓪?dǎo)向輪上，退火控制器的輸出為U、V、W三相交 流電，通過三相變壓器變壓后，經(jīng)過6個(gè)大功率二極管整流，將形成的直流電壓加于兩個(gè)接 觸的導(dǎo)向輪上對(duì)金屬絲加熱實(shí)現(xiàn)退火，這種連續(xù)退火裝置存在成本高、精度低、輸出不穩(wěn)定 等弊端。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有拉絲退火裝置的電源設(shè)備成本高、精度低、輸出不穩(wěn) 定的問題，而提出一種智能退火的電源控制裝置。本發(fā)明一種智能退火的電源控制裝置，包括與三相交流電源連接的將三相交流電 轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟涣麟姷耐嘶痣娫纯刂茊卧c退火電源控制單元輸出端連接的變壓器，與變 壓器連接的電容器，帶有導(dǎo)電輪的輔助單元以及與退火電源控制單元組成回路的電壓反饋 卡，其中所述的退火電源控制單元包括對(duì)三相交流電進(jìn)行濾波處理的輸入濾波電路，與輸 入濾波電路連接的將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷慕恢绷鬓D(zhuǎn)換電路以及與交直流轉(zhuǎn)換電路連接 的逆變轉(zhuǎn)換電路，所述逆變轉(zhuǎn)換電路還依次連接對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行處理的DSP模塊及鍵盤顯 示單元；所述的交直流轉(zhuǎn)換電路包括由六只整流管組成的三相整流橋電路，與三相整流橋 電路依次連接的保護(hù)電路、濾波電容電路。優(yōu)選的，所述的逆變轉(zhuǎn)換電路與DSP模塊之間還串聯(lián)有驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路，光耦隔罔器。所述輸入濾波電路包括由三只并聯(lián)可調(diào)電阻構(gòu)成的電壓吸收電路及由三只電容并聯(lián)的高頻電網(wǎng)噪聲吸收電路。所述的保護(hù)電路由緩沖電阻和繼電器構(gòu)成。所述的濾波電容電路由兩只串聯(lián)的濾波電容構(gòu)成。所述濾波電容電路與逆變轉(zhuǎn)換電路之間設(shè)有發(fā)光二極管。所述逆變轉(zhuǎn)換電路分別由四只IGBT管和四只續(xù)流二極管構(gòu)成。所述的退火電源控制單元還連接給定電壓增益的退火電壓限定模塊。所述的退火電源控制單元還連接安裝在導(dǎo)電輪上的測(cè)速脈沖編碼器。本發(fā)明一種智能退火的電源控制裝置，將三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟涣麟娸敵龅綄?dǎo) 電輪上，通過變壓器變壓、濾波電容電路濾波后加于兩個(gè)接觸的導(dǎo)電輪，對(duì)拉拔的金屬線材 實(shí)現(xiàn)單相交流退火，不但精簡(jiǎn)了系統(tǒng)模塊，大大降低成本外，也提高了電壓控制的精確度， 以提高性價(jià)比來提高生產(chǎn)效率，高精度退火電源控制單元輸出電壓，節(jié)約耗能，有利于整個(gè) 退火設(shè)備的功能完善、使用和維護(hù)方便，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

圖1為本發(fā)明的模型示意圖；圖2為本發(fā)明的運(yùn)行原理示意圖；圖3為本發(fā)明的退火電源控制單元電路圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說明本發(fā)明提供一種智能退火的電源控制裝置，如圖1、2所示，它包括與三相交流電源連接的將三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟涣麟姷耐嘶痣娫纯刂茊卧?0，與退火電源控制單元 10輸出端連接的變壓器20，與變壓器20連接的電容器30，帶有導(dǎo)電輪60的輔助單元40以 及與退火電源控制單元組成回路的電壓反饋卡50。退火是將金屬加熱到一定溫度持續(xù)一段時(shí)間的一種金屬熱處理工藝，使其各項(xiàng)指 標(biāo)能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)能量守恒定律知道要讓電阻產(chǎn)生熱量，可以通過在電阻兩端加上電壓， 流過電阻的電流就會(huì)產(chǎn)生熱量。即w = PXt = UXIXt = I2XRXt,所以本發(fā)明提供一 種智能退火的電源控制裝置工作原理就是通過輸出的電壓控制需要退火金屬線材的溫度。 為了在退火過程中金屬線材能達(dá)到希望高的溫度，因此要提高流過金屬線材的電流，所以 加上一個(gè)380V轉(zhuǎn)成56V的變壓器20。另外變壓器20的次級(jí)不與大地相連，它的任意兩線 與大地之間沒有電位差。以防止意外出現(xiàn)的安全事故。由于退火電源控制單元10輸出的 電壓含有高成分的諧波，這樣的電壓直接加載到金屬線材的兩端，將影響退火的效果。所以 可用電容器30需要將這部分諧波濾掉后，使穩(wěn)定正弦波電壓加載到金屬線材；另外電壓反 饋卡50能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控金屬線材上的電壓，并進(jìn)行電壓閉環(huán)控制，更是提高了金屬線材上的 電流精度，以能達(dá)到更好的退火效果，它將交流信號(hào)經(jīng)過整流濾波處理以及電阻分壓后轉(zhuǎn) 換成(TO. IV直流信號(hào)，直流信號(hào)經(jīng)過光藕隔離器和放大電路變成0 IOV直流最終輸出信 號(hào)，將其作為閉環(huán)控制的反饋信號(hào)反饋給退火電源控制單元10。另外所述的退火電源控制 單元10還連接給定電壓增益的退火電壓限定模塊80和安裝在導(dǎo)電輪60上的測(cè)速脈沖編 碼器90，以提高退火精度。
參圖2、3所示，所述的退火電源控制單元10包括對(duì)三相交流電進(jìn)行濾波處理的輸 入濾波電路11，與輸入濾波電路11連接的將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷慕恢绷鬓D(zhuǎn)換電路以及 與交直流轉(zhuǎn)換電路連接的逆變轉(zhuǎn)換電路14，所述逆變轉(zhuǎn)換電路14還依次連接對(duì)電流信號(hào) 進(jìn)行處理的DSP模塊17及鍵盤顯示單元70，所述的逆變轉(zhuǎn)換電路14與DSP模塊17之間還 串聯(lián)有驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路15，光耦隔離器16。所述的輸入濾波電路11中R、S、T為三相工頻 50HZ電源，工頻電源常以電磁波的輻射形式來對(duì)人類的日常生活造成較嚴(yán)重的干擾影響， 同時(shí)對(duì)電器設(shè)備和電子設(shè)備及家用電器也會(huì)造成嚴(yán)重的干擾，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行異常，需要對(duì) 其進(jìn)行濾波處理。圖3中所述輸入濾波電路11包括由三只并聯(lián)可調(diào)電阻T1、T2、T3構(gòu)成的 電壓吸收電路及由三只電容Cl、C2、C3并聯(lián)的高頻電網(wǎng)噪聲吸收電路。所述的交直流轉(zhuǎn)換 電路包括由六只整流管組成的三相整流橋電路12，與三相整流橋電路12依次連接的保護(hù) 電路、濾波電容電路13。所述的保護(hù)電路由緩沖電阻Rl和繼電器15構(gòu)成；所述的濾波電 容電路13由兩只串聯(lián)的濾波電容C5、C6構(gòu)成。三相整流橋電路12主要作用是對(duì)濾波后的 電流進(jìn)行整流，并給逆變轉(zhuǎn)換電路14提供所需要的直流電源。如電源的線電壓為UL，則三 相全波整流后平均直流電壓UD的大小為UD = 1. 35XUL，我國(guó)三相電源的線電壓為380V， 故全波整流后的平均電壓UD = 1. 35X380V = 513V。濾波電容電路13的功能是對(duì)整流電 路的輸出進(jìn)行平滑，以保證逆變轉(zhuǎn)換電路14能夠得到質(zhì)量較高的直流電源，另外當(dāng)負(fù)載變 化時(shí)，使直流電壓保持平穩(wěn)。在退火電源控制單元10合上電源的瞬間，濾波電容C5、C6上 的充電電流是很大的。過大的沖擊電流將可能使三相整流橋電路12損壞。為了保護(hù)三相 整流橋電路12，在剛接通電源的一段時(shí)間里，電路內(nèi)串入緩沖電阻R1，以限制電容器C5、C6 上的充電電流。當(dāng)濾波電容C5、C6充電電壓達(dá)到一定程度時(shí)，令繼電器15導(dǎo)通，將緩沖電 阻Rl短路掉。所述的逆變轉(zhuǎn)換電路15 由四只 IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)絕緣 柵雙極型晶體管和四只續(xù)流二極管組成，通過控制IGBT管的開關(guān)順序和開關(guān)時(shí)間，將直流 電變成電壓任意可調(diào)的交流電源，電壓波形為脈寬調(diào)制波，逆變電路的輸出就是退火電源 控制單元10的輸出A、B，輸出的交流電壓再經(jīng)變壓以及濾波后加于導(dǎo)電輪60間從而實(shí)現(xiàn) 退火。退火電源控制單元10含有的DSP模塊17中采用的DSP為TMS320F2810芯片，主要 完成線速度采樣、電流與電壓采樣、四路PWM輸出、以及完成退火控制器控制算法的運(yùn)算等 功能。DSP模塊17通過串行口與鍵盤顯示單元70相連，完成按鍵信號(hào)的輸入、顯示數(shù)據(jù)輸 出等功能。所述濾波電容電路與逆變轉(zhuǎn)換電路之間設(shè)有發(fā)光二極管。發(fā)光二極管除了表示 電源是否接通以外，還有一個(gè)十分重要的功能，即在維修時(shí)退火電源控制單元10切斷電源 后，發(fā)光二極管發(fā)光熄滅表示濾波電容C5、C6上的電荷已經(jīng)釋放完畢，可以實(shí)施維修以方 便使用者。本發(fā)明中所述的退火電源控制單元10采用交直交結(jié)構(gòu)，將交流電400V輸入，通過 所述的三相整流橋電路12轉(zhuǎn)換為直流電，在直流回路上并聯(lián)濾波電容C5、C6以存儲(chǔ)電能和 濾波。直流母線接到IGBT管的輸入端，有四個(gè)IGBT管高速的進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，把直流電逆變 成交流電，在逆變的同時(shí)不像普通變頻器那樣改變輸出的頻率，而是一個(gè)固定的頻率，且通 過改變四個(gè)IGBT管輸出PWM(Pulse Width Modulation)脈寬調(diào)制波的占空比，從而控制退 火電源輸出的電壓來調(diào)節(jié)金屬線材的退火溫度。本發(fā)明節(jié)約耗能，有利于整個(gè)退火設(shè)備的功能完善、使用和維護(hù)方便，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為 限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán) 利要求書中記載的保護(hù) 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種智能退火的電源控制裝置，包括與三相交流電源連接的將三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟涣麟姷耐嘶痣娫纯刂茊卧c退火電源控制單元輸出端連接的變壓器，與變壓器連接的電容器，帶有導(dǎo)電輪的輔助單元以及與退火電源控制單元組成回路的電壓反饋卡，其特征在于所述的退火電源控制單元包括對(duì)三相交流電進(jìn)行濾波處理的輸入濾波電路，與輸入濾波電路連接的將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷慕恢绷鬓D(zhuǎn)換電路以及與交直流轉(zhuǎn)換電路連接的逆變轉(zhuǎn)換電路，所述逆變轉(zhuǎn)換電路還依次連接對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行處理的DSP模塊及鍵盤顯示單元；所述的交直流轉(zhuǎn)換電路包括由六只整流管組成的三相整流橋電路，與三相整流橋電路依次連接的保護(hù)電路、濾波電容電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能退火的電源控制裝置，其特征在于所述的逆變轉(zhuǎn) 換電路與DSP模塊之間還串聯(lián)有驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路，光耦隔離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能退火的電源控制裝置，其特征在于所述輸入濾波 電路包括由三只并聯(lián)可調(diào)電阻構(gòu)成的電壓吸收電路及由三只電容并聯(lián)的高頻電網(wǎng)噪聲吸 收電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能退火的電源控制裝置，其特征在于所述的保護(hù)電 路由緩沖電阻和繼電器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能退火的電源控制裝置，其特征在于所述的濾波電 容電路由兩只串聯(lián)的濾波電容構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能退火的電源控制裝置，其特征在于所述濾波電容 電路與逆變轉(zhuǎn)換電路之間設(shè)有發(fā)光二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能退火的電源控制裝置，其特征在于所述逆變轉(zhuǎn)換 電路分別由四只IGBT管和四只續(xù)流二極管構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能退火的電源控制裝置，其特征在于所述的退火電 源控制單元還連接給定電壓增益的退火電壓限定模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能退火的電源控制裝置，其特征在于所述的退火電 源控制單元還連接安裝在導(dǎo)電輪上的測(cè)速脈沖編碼器。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬線材退火的生產(chǎn)過程控制設(shè)備領(lǐng)域，具體指一種智能退火的電源控制裝置，將三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟涣麟娸敵龅綄?dǎo)電輪上，通過變壓器變壓、濾波電容電路濾波后加于兩個(gè)接觸的導(dǎo)電輪，對(duì)拉拔的金屬線材實(shí)現(xiàn)單相交流退火，不但精簡(jiǎn)了系統(tǒng)模塊，大大降低成本外，也提高了電壓控制的精確度，以提高性價(jià)比來提高生產(chǎn)效率，高精度退火電源控制單元輸出電壓，節(jié)約耗能，有利于整個(gè)退火設(shè)備的功能完善、使用和維護(hù)方便，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H02M5/458GK101800479SQ20101013504
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者何畏 申請(qǐng)人:深圳市正弦電氣有限公司