專利名稱：一種多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于電加熱領(lǐng)域，尤其涉及采用電磁感應(yīng)方法進(jìn)行電加熱的，一種多段感應(yīng)線圈加熱控制、及功率調(diào)節(jié)裝置。[0002]電磁感應(yīng)加熱裝置，適合替代傳統(tǒng)電熱絲，電熱線，電熱管，紅外石英管，陶瓷等電加熱方式，以及傳統(tǒng)燃煤、燃油、燃?xì)獾燃訜岱绞剑哂须姎獍踩?，長壽命，傳熱熱阻小，溫差低，熱能密度高，功率大，超高溫加熱，節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。中頻或高頻感應(yīng)線圈磁通變化，在被加熱金屬內(nèi)形成磁滯損耗和渦流損耗，產(chǎn)生熱能，不存在電熱絲高溫通過導(dǎo)熱絕緣云母?jìng)鲗?dǎo)的溫差和熱阻，因此不存在電熱絲的高溫?zé)龜鄦栴}，和電氣絕緣老化等安全問題。[0003]本多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置，采用同一主機(jī)(MCU)控制多段線圈的加載和卸載，解決了傳統(tǒng)電磁功率難以控制和調(diào)節(jié)，以及多主機(jī)(MCU)多線圈間，磁通干擾導(dǎo)致的 “炸管”燒機(jī)問題。使用多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置，可實(shí)現(xiàn)多線圈功率疊加，和各自的溫度(功率)精細(xì)控制，加熱功率不受單位面積功率密度限制，功率控制更加方便，因此應(yīng)用更為廣泛。[0004]本多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置，具有多段獨(dú)立加熱，以及分檔加熱功能，可廣泛用于工業(yè)即熱式電熱水器，民用即熱式電熱水器，太陽能加熱伴侶，無容器鍋爐，無容器蒸汽發(fā)生器，管道加熱，以及工業(yè)熱處理等的加熱功率控制。尤其適合于具有磁通串?dāng)_的多段獨(dú)立線圈(加熱料筒)加熱節(jié)能工程，如注塑機(jī)感應(yīng)加熱，塑料用吹膜機(jī)，拉絲機(jī)，造粒機(jī)， 橡膠用擠出機(jī)，硫化機(jī)，電纜生產(chǎn)擠出機(jī)加熱，以及多線圈疊加大功率中頻爐加熱節(jié)能控制。[0005]本多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置，由于采用一個(gè)主機(jī)(MCU)逆變，通過電氣開關(guān)連接多個(gè)加熱線圈，與傳統(tǒng)一個(gè)線圈由一個(gè)MCU控制比，解決了相互干擾“炸機(jī)”損壞問題。 本多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置，對(duì)解決目前采用傳統(tǒng)注塑機(jī)感應(yīng)加熱節(jié)能中，普遍出現(xiàn)的可靠性低，容易燒毀控制器，影響注塑廠正常生產(chǎn)等問題，提供了一個(gè)非常理想的技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
[0006]在注塑機(jī)等工業(yè)加熱方面，許多節(jié)能公司幾年前，就開始這方面的電磁加熱節(jié)能工作。但由于這類電磁感應(yīng)加熱，具有多段多溫控加熱特點(diǎn)，大部分這類電磁加熱產(chǎn)品，采用一段一個(gè)主控制(MCU)控制方式，由于磁通相互串?dāng)_，導(dǎo)致控制器“炸管”燒毀。國內(nèi)許多電磁加熱產(chǎn)品廠商經(jīng)過多年的努力，依然沒能解決這類產(chǎn)品的可靠性，穩(wěn)定性問題。[0007]注塑機(jī)等多段控溫工業(yè)加熱的特點(diǎn)是[0008]I、一個(gè)加熱“炮筒”多段加熱，各段獨(dú)立溫度設(shè)置和加熱控制。[0009]2、高溫加熱，被加熱工件溫度300度，如果采用電熱絲通過絕緣導(dǎo)熱材料加熱，電熱絲溫度高達(dá)700度以上。[0010]3、采用電磁感應(yīng)加熱，多個(gè)獨(dú)立感應(yīng)線圈間具有相同的磁通路而相互干擾。[0011]采用感應(yīng)加熱方式，可在“加熱料筒”外敷設(shè)高保溫材料，在保溫材料外繞制線圈，通過高頻感應(yīng)逆變，在線圈中產(chǎn)生高頻電流，因而在“加熱料筒”內(nèi)部直接產(chǎn)生渦流而直接加熱。熱量不散發(fā)在空氣中，因而熱效率高，車間溫度環(huán)境得到改善。對(duì)類似工業(yè)加熱，電磁感應(yīng)加熱應(yīng)當(dāng)是非常理想的高效節(jié)能加熱方式，加熱部分的節(jié)能率在30% -70%之間。[0012]然而，對(duì)這種需要多段加熱或需要分檔功率控制的電加熱領(lǐng)域，目前，許多市場(chǎng)上的感應(yīng)加熱控制產(chǎn)品，簡(jiǎn)單套用“家用電磁灶”電路，將多個(gè)傳統(tǒng)電阻加熱發(fā)熱盤，用多個(gè)相互獨(dú)立的“家用電磁灶”取代，由于多個(gè)單片機(jī)(MCU)系統(tǒng)間相互干擾，導(dǎo)致感應(yīng)加熱控制器壽命短，燒毀嚴(yán)重。目前出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量低劣，低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，各產(chǎn)品提供公司沒有將主要精力放在“感應(yīng)加熱”的理論模型的研究和產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)上，而是采用相互抄襲，低價(jià)銷售方式，一旦裝機(jī)“炸管”(IGBT)，將責(zé)任推到經(jīng)銷商方面，說經(jīng)銷商對(duì)設(shè)備調(diào)試出問題，此時(shí)廠家卻不提供“理想”的調(diào)試方法。多年來這樣運(yùn)作，給用能單位形成不良印象，市場(chǎng)普遍 “做砸”，部分安裝的感應(yīng)加熱節(jié)能設(shè)備也由于質(zhì)量問題，全部拆除，導(dǎo)致目前電磁注塑、擠拉、吹膜行業(yè)感應(yīng)加熱應(yīng)用幾乎還是空白，嚴(yán)重影響電磁感應(yīng)加熱節(jié)能在這些領(lǐng)域的推廣使用。[0013]幾年過去了，這種現(xiàn)象依然沒有得到改善，經(jīng)銷商和龐大的注塑機(jī)等能耗企業(yè)，一直盼望有可靠的，按“工業(yè)級(jí)、軍用級(jí)”要求，經(jīng)久耐用的電磁加熱節(jié)能技術(shù)出現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容[0014]針對(duì)目前電磁感應(yīng)加熱在注塑、擠拉、吹膜等行業(yè)應(yīng)用出現(xiàn)的質(zhì)量問題，迫切需要解決的技術(shù)問題有[0015]I、適應(yīng)多段感應(yīng)線圈，獨(dú)立(溫度)功率控制的感應(yīng)加熱方法。[0016]2、對(duì)多段線圈控制，用同一個(gè)主機(jī)(MCU)，同一個(gè)高頻逆變系統(tǒng)進(jìn)行高頻逆變，解決多單片機(jī)(MCU)間相互串?dāng)_引起的“燒機(jī)、炸管”問題。[0017]3、對(duì)多個(gè)線圈控制，線圈間存在磁通耦合，需要解決磁通相互串?dāng)_引起的系統(tǒng)穩(wěn)定問題。[0018]為了實(shí)現(xiàn)電磁感應(yīng)加熱安全、可靠、穩(wěn)定等問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是[0019]I、采用同一主機(jī)(MCU)產(chǎn)生高頻逆變，磁路中磁通一致，以避免多單片機(jī)相互干擾問題。[0020]2、通過多個(gè)繼電器或接觸器或固態(tài)繼電器，接通或切斷多個(gè)感應(yīng)線圈回路，以控制各自的線圈段進(jìn)行加熱與停止加熱。解決多段加熱各自(溫度)功率控制和調(diào)節(jié)的問題。[0021]3、對(duì)存在磁通耦合的線圈，確認(rèn)同名端連接極性，使交變磁場(chǎng)同極性疊加，避免相互串?dāng)_。[0022]如圖I至圖4中，[I]為整流橋，[2]為濾波電容，泄放電阻以及過壓保護(hù)元件，[3] 為逆變左半橋，[4]為電力電子逆變右半橋，[5]為隔離電容，[6]為分檔/功率切換開關(guān)，[7]為由電容和加熱感應(yīng)線圈串聯(lián)組成的“加熱線圈電容諧振組件”陣列。[0023]其中，[I]可以是單相全橋，或三相全橋，[3]可以是2個(gè)電容串聯(lián)組成的分壓半橋，或電力電子器件IGBT/M0S管串聯(lián)組成的半橋。[0024]“高頻逆變回路”由[I]，[2]，[3]，[4]，[5]組成?！澳孀冚敵龉β驶芈贰庇煞謾n/ 功率切換開關(guān)[6]陳列，和加熱感應(yīng)線圈電容諧振[7]陳列組成。[0025]各線圈電容諧振[7]，串聯(lián)分檔/功率切換開關(guān)[6]后，并行連接到“高頻逆變回路”的輸出端。[0026]分檔/功率切換開關(guān)[6]可以是接觸器、繼電器，或固態(tài)繼電器，標(biāo)注為[5]的隔離電容，根據(jù)情況，可以保留或去除，不影響高頻交流的輸出。[0027]本實(shí)用新型控制器的工作過程如下[0028]電網(wǎng)電源單相220V或三相380V，經(jīng)[I]整流后得到直流母線電壓，通過[2]濾波保護(hù)后供2個(gè)半橋[3]、[4]。半橋[4]為電力電子器件IGBT/M0S管串聯(lián)構(gòu)成的半橋。當(dāng)半橋[3]為電容分壓橋時(shí)，2個(gè)半橋工作在“半橋逆變”模式，當(dāng)半橋[3]由電力電子器件 IGBT/M0S管串聯(lián)構(gòu)成的半橋時(shí)，2個(gè)橋工作在“全橋逆變”模式。[0029]逆變輸出功率，經(jīng)[5]隔離或直接輸出，通過“分檔/功率”切換開關(guān)[6]，連接多個(gè)“加熱線圈電容諧振組件” [7]。[0030]在同一磁路上工作的多感應(yīng)線圈，注意確認(rèn)同名端，確保磁通正向疊加，以免功率相互抵消，以及“磁路/電路”短路。[0031]根據(jù)需要，接通或斷開“分檔/功率”切換開關(guān)[6]，獲得各段所各自需要的加熱功率和溫度。[0032]與現(xiàn)有多感應(yīng)線圈采用多個(gè)單片機(jī)(MCU)各自控制相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為[0033](I)采用一個(gè)主機(jī)(MCU)逆變控制輸出，個(gè)段線圈通過切換開關(guān)斷開或閉合，消除了多個(gè)獨(dú)立控制器(MCU)間的不同步干擾和磁通短路，工作安全可靠。[0034](2) 一個(gè)主逆變控制器，體積小重量輕，采用原有多個(gè)“溫控器”作為信號(hào)源，實(shí)現(xiàn)獨(dú)自的“透明”控制，不影響原有設(shè)備的溫度控制精度。[0035](3)控制器和線圈壽命長，工作安全可靠。線圈工作在常溫狀態(tài)，各段間工作無相互干擾，與傳統(tǒng)電磁加熱設(shè)備比，設(shè)備可靠性大大提高。[0036](4)可優(yōu)化注塑機(jī)等設(shè)備的結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備成本。對(duì)新生產(chǎn)的注塑機(jī)等，由于不受 3. 5W/平方厘米制約，因此可根據(jù)需要，改進(jìn)注塑機(jī)結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)品性能。


[0037]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。[0038]圖I、圖2、圖3、圖4，為本實(shí)用新型所述的電磁感應(yīng)加熱控制裝置的電氣原理圖。[0039][I]為整流橋，[2]為濾波電容，泄放電阻以及過壓保護(hù)元件，[3]為逆變左半橋，[4]為逆變右半橋，[5]為隔離電容，[6]為分檔/功率切換開關(guān)，[7]為諧振線圈電容組件。
具體實(shí)施方式
[0040]如圖I為本實(shí)用新型的實(shí)施例。當(dāng)交流供電通電時(shí)，通過整流橋[I],由濾波電容, 泄放電阻以及過壓保護(hù)元件[2]，得到穩(wěn)定的直流電壓供[3]、[4]組成的全橋。[0041]在嵌入控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，全橋逆變獲得中頻或高頻交流，[5]為隔離電容，逆變輸出功率通過多個(gè)“分檔/功率切換開關(guān)” [6]，供給多個(gè)感應(yīng)加熱輸出回路，即各諧振負(fù)載陣列。在嵌入控制系統(tǒng)的控制下，根據(jù)傳感器信號(hào)，實(shí)時(shí)控制分檔/功率切換開關(guān)[6]，接通或斷開加熱諧振線圈組件[7]，實(shí)現(xiàn)變功率電磁加熱或多段獨(dú)立加熱。[0042]根據(jù)功率匹配和性價(jià)比需要，也可適當(dāng)選擇如圖2-圖4的實(shí)施方案。
權(quán)利要求1.一種多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置，由整流橋，濾波電容，泄放電阻以及過壓保護(hù)元件，左逆變半橋，右逆變半橋，組成高頻逆變回路，由分檔/功率切換開關(guān)陳列，功率線圈電容諧振組件陣列，組成逆變輸出功率回路，其特征是逆變輸出功率回路由多個(gè)分檔/功率切換開關(guān)，并行控制多個(gè)線圈電容諧振負(fù)載組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置，其特征是其中分檔/功率切換開關(guān)由繼電器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置，其特征是其中分檔/功率切換開關(guān)由接觸器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置，其特征是其中分檔/功率切換開關(guān)由“固態(tài)繼電器”組成。
專利摘要一種多段控制的電磁感應(yīng)加熱裝置。由電網(wǎng)供電，通過單相整流或三相全橋整流濾波，得到半橋或全橋逆變所需要的直流電壓。通過嵌入控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)全橋或半橋逆變，產(chǎn)生中頻或高頻交流。中頻或高頻交流，通過多個(gè)電氣開關(guān)，連接到多個(gè)諧振線圈加熱陣列。根據(jù)加熱需要，通過嵌入控制系統(tǒng)的控制，可接通或斷開各加熱諧振回路，從而實(shí)現(xiàn)變功率加熱或分段獨(dú)立控制加熱。本裝置采用一個(gè)主機(jī)控制，從而避免了傳統(tǒng)加熱系統(tǒng)，采用多個(gè)獨(dú)立主機(jī)導(dǎo)致的相互磁通干擾，引起的“死機(jī)、炸機(jī)”的問題，可靠性和穩(wěn)定性得到極大的提高。
文檔編號(hào)H05B6/06GK202818656SQ20122049649
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者張鎮(zhèn)強(qiáng) 申請(qǐng)人:張鎮(zhèn)強(qiáng)