專利名稱：智能電磁攪拌變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電磁攪拌變頻器，特別是一種智能電磁攪拌變頻器。
背景技術(shù)：
冶金行業(yè)電磁攪拌變頻電源，目前主要使用的功率器件有SCR、GT0, GTR、MOSFET, IGBT、SCR器件，雖然它具有大電流、高電壓等特點(diǎn)，但由于它不能自關(guān)斷，必須強(qiáng)迫關(guān)斷或自然換相關(guān)斷，且開關(guān)速度慢，在IOOus級(jí)，主電路復(fù)雜，控制不能實(shí)現(xiàn)高載波，這樣就造價(jià)高、輸出電流諧波含量高，波形質(zhì)量不很好。GT0、GTR、M0SFET、IGBT、均是全控型器件，既能控制開通，也能控制關(guān)斷，具有較高的開關(guān)速度，都在5 20us級(jí)之間，這些是實(shí)現(xiàn)高載波 SPWM變頻控制的必要條件，同時(shí)主電路采用交一直一交變頻方式時(shí)，由于不需要輔助換流電路，使逆變器的主電路大為簡(jiǎn)化，設(shè)備部件減少了，因而電路的故障率也可相對(duì)地下降， 使裝置體積減小，效率提高，可靠性提高。同時(shí)，用高載波SPWM調(diào)制輸出的波形幾乎接近純正弦波電流。雖然GTO也屬全控型器件，但不象GTR、MOSFET、IGBT 一樣，當(dāng)控制極上的信號(hào)為0或?yàn)樨?fù)電平時(shí)，就可實(shí)行自關(guān)斷，它必須有正向控制脈沖來觸發(fā)其導(dǎo)通，還需要有較大功率的反向脈沖來控制其關(guān)斷，這不僅需要較復(fù)雜的控制電路，而且在器件關(guān)斷的動(dòng)態(tài)過程中，出現(xiàn)了一系列過電壓的物理問題，這樣對(duì)電路各種參數(shù)的要求就較為苛刻。GTR、 MOSFET相對(duì)SCR、GT0、雖具有一定優(yōu)點(diǎn)，但GTR由于是電流控制型器件，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路有很高的要求，不易實(shí)現(xiàn)大功率裝置，MOSFET雖具有開關(guān)速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)電路需求功率小等優(yōu)點(diǎn)，但卻存在著導(dǎo)通電阻大.電流容量低等不足，在目前短期內(nèi)難以制造出高耐壓.大電流的MOSFET器件。智能IPM大功率模塊已走向成熟階段的第四代功率絕緣柵控雙極性晶體管，它集第一代GTR、第二代MOSFET、第三代IGBT的優(yōu)點(diǎn)于一體。該器件的輸入控制級(jí)為M0SFET， 而輸出極為GTR，故可用邏輯電平信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)來控制較大的功率，并且具有GTR和MOSFET 分別具有的優(yōu)點(diǎn)輸入阻抗高、為電壓控制的自關(guān)斷器件、開關(guān)速度快、開關(guān)損耗小、極限工作溫度高、正溫度系數(shù)、電流容量大、耐壓高、工作穩(wěn)定性和可靠性高等特點(diǎn)。它將IGBT與其驅(qū)動(dòng)、短路、欠壓、過流、過熱等保護(hù)功能集成于一體，在具有IGBT優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，比IGBT更易控制，克服了 IGBT無(wú)自保護(hù)功能的缺點(diǎn)，在運(yùn)行中不易損壞。但智能IPM大功率模塊主要應(yīng)用于小功率變頻電源中，目前很難突破100KW，主要是外部驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)尚未成熟。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能電磁攪拌變頻器。本實(shí)用新型采用了智能IPM大功率模塊，主電源部分采用AC-DC-AC變頻變壓方式，將380V交流電源分別整流和濾波得到直流電壓，再經(jīng)逆變模塊，將該直流電逆變成二相VVVF (電壓和頻率可變)的正弦波交流電源，驅(qū)動(dòng)負(fù)載本體線圈，產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，對(duì)鋼液進(jìn)行攪拌。[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種智能電磁攪拌變頻器，主要由整流部分、數(shù)控部分、功放部分組成，其特征在于逆變單元電路采用PM800SHA12智能模塊與TLP550光藕器件； 來自直流電源MV電壓經(jīng)B2415S電源變送器將直流MV電源變換成15V電源，提供到 PM800SHA12智能模塊；來自數(shù)控部分的15V脈沖SPWM信號(hào)采用TLP550光藕器件進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換成5VSPWM電壓信號(hào)；5VSPWM電壓信號(hào)由PM800SHA12智能模塊內(nèi)部集成電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并驅(qū)動(dòng)功率模塊工作。本實(shí)用新型采用PM800SHA12智能功率模塊與TLP550光藕器件組合成逆變部分， 與采用IGBT功率模塊相比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)⑴克服了 IGBT功率模快驅(qū)動(dòng)組件的分布參數(shù)的不可控性，其分布電感L和分布電容C，易感應(yīng)由大功率?？飚a(chǎn)生的電磁輻射干擾；⑵設(shè)備的可靠性提高，長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)故障率只有IGBT的1/4 ；⑶模塊C極、E極連線上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e=-LdI/dt相應(yīng)大大降低。功率?？煸谑褂脮r(shí)電流安全閥值提高1. 35倍；⑷逆變驅(qū)動(dòng)部分采用IPM智能功率模塊，開關(guān)頻率高、具有開關(guān)損耗小、工作溫度低；( 正弦波脈寬調(diào)制頻率最高可以設(shè)定在2500HZ，載波頻率高，優(yōu)于IGBT功率模快(一般設(shè)定在1000HZ)，輸出電流高次諧波比較小，波形為理想的平滑的正弦波。

圖1為本實(shí)用新型逆變單元電路圖。
具體實(shí)施方式
1、對(duì)MV電源的處理方案功能提供功率模塊穩(wěn)定的15V直流電源。電路來自直流電源MV電壓經(jīng)電容CO、電感L0、電容Cl至B2415S電源變送器， 電容CO、電感L0、電容Cl為一次抑制消除干擾電路，B2415S為隔離變送模塊，將直流24V 電源變換成直流15V電源，經(jīng)電容C3、電阻R1、電容C2 二次抑制消除干擾電路，得到的穩(wěn)定 15V直流電源提供到PM800SHA12智能模塊，輸入輸出電路不相連，有效地抑制共模干擾信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)提供功率模塊穩(wěn)定的直流電源，不受用戶電網(wǎng)干擾影響。2、對(duì)SP麗信號(hào)的處理方案功能提供功率模塊穩(wěn)定的SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電路來自數(shù)控部分的15V脈沖SPWM信號(hào)信號(hào)經(jīng)電阻R3至TLP550光藕器件內(nèi)部發(fā)光二極管，TLP550光藕器件進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出5V調(diào)制SPWM電壓信號(hào)至 PM800SHA12智能功率?？臁ＤK內(nèi)部集成電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，驅(qū)動(dòng)功率模快工作。R3為匹配電阻，阻值1100歐姆，能有效抑制消除干擾脈沖，TLP550光藕器件起傳輸信號(hào)和隔離作用，能有效抑制共模干擾信號(hào)，并將控制回路與主回路隔離，阻隔主回路對(duì)控制回路的干擾信號(hào)。由于TLP550光藕器件為0.7V低電壓?jiǎn)?dòng)，不需要繁多的放大電路，使整個(gè)電路元件大減，便于壓縮驅(qū)動(dòng)電路體積，減小了電磁波輻射載體，提高了電路的穩(wěn)定性。優(yōu)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)穩(wěn)定，大功率驅(qū)動(dòng)時(shí)有很好的抗干擾性能。3、對(duì)保護(hù)信號(hào)的處理方案
4[0020]功能提供開關(guān)信號(hào)給控制系統(tǒng)。電路PM800SHAI2智能模塊內(nèi)部集成電路檢測(cè)功率模塊參數(shù)，超出保護(hù)閥值時(shí)， 發(fā)出保護(hù)信號(hào)，經(jīng)P521光藕器件、電阻R4、電容C4消噪處理后，送到控制系統(tǒng)處理。PM800SHAI2內(nèi)部集成電路具備過流、過壓、欠壓、過熱檢測(cè)功能過電流保護(hù)可以防止負(fù)載過電流和負(fù)載短路引起的過電流；逆變部分發(fā)生橋臂直通過電流；過電壓保護(hù)防止直流環(huán)節(jié)電壓因負(fù)載電流回饋制動(dòng)造成的過電壓；欠壓保護(hù)防止功率模塊直流電壓低于于+13V(正常時(shí)為+15V)，引起模塊誤動(dòng)作；過熱保護(hù)防止功率模塊過熱引起損壞，大于75度時(shí)停止工作；設(shè)備運(yùn)行超過上述四種保護(hù)閥值時(shí)，保護(hù)信號(hào)發(fā)出，在5uS時(shí)間內(nèi)快速反應(yīng)，關(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)，取保護(hù)功率模塊的作用。在排除相應(yīng)故障后，設(shè)備恢復(fù)使用。優(yōu)點(diǎn)保護(hù)信號(hào)準(zhǔn)確、快速，避免誤動(dòng)作發(fā)生。
權(quán)利要求1.一種智能電磁攪拌變頻器，主要由整流部分、數(shù)控部分、功放部分組成，其特征在于 逆變單元電路采用PM800SHA12智能模塊與TLP550光藕器件；來自直流電源MV電壓經(jīng) B2415S電源變送器將直流MV電源變換成15V電源，提供到PM800SHA12智能模塊；來自數(shù)控部分的15V脈沖SPWM信號(hào)采用TLP550光藕器件進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換成5VSPWM電壓信號(hào)； 5VSPWM電壓信號(hào)由PM800SHA12智能模塊內(nèi)部集成電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并驅(qū)動(dòng)功率模塊工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電磁攪拌變頻器，其特征在于逆變單元電路采用 PM800SHA12智能模塊與TCP550光藕器件；來自直流電源MV電壓經(jīng)電容CO、電感L0、電容C 1至B 2415 S電源變送模塊變換成直流15V電源，經(jīng)電容C3、電阻R1、電容C2提供到PM800SHA12智能模塊；來自數(shù)控部分的15V脈沖SPWM信號(hào)經(jīng)電阻R3至TLP550光藕器件內(nèi)部發(fā)光二極管，TLP550光藕器件進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出5V調(diào)制SPWM電壓信號(hào)至 PM800SHA12智能模塊；PM800SHA12智能模塊內(nèi)部集成電路檢測(cè)功率模塊參數(shù)，經(jīng)P521光藕器件、電阻R4、電容C4消噪處理后，送到控制系統(tǒng)處理。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能電磁攪拌變頻器。主要特征在于采用PM800SHA12智能模塊與TLP550光藕器件組合成逆變部分，以5V電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率模塊工作。主電源部分采用AC－DC－AC變頻變壓方式，將380V交流電源分別整流和濾波得到直流電壓，再經(jīng)逆變模塊，將該直流電逆變成二相VVVF的正弦波電源，驅(qū)動(dòng)負(fù)載本體線圈，產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，對(duì)鋼液進(jìn)行攪拌。
文檔編號(hào)H02M5/42GK202004659SQ201020663578
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者周和平, 張霞, 李祖緣 申請(qǐng)人:湖南岳磁高新科技有限公司