一種串聯逆變器恆功率調節電路的製作方法

2023-09-15 02:35:50

專利名稱：一種串聯逆變器恆功率調節電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及串聯諧振型逆變器電路，尤其是一種串聯逆變器恆功率調節電路。
技術背景高頻加熱用串聯諧振型逆變裝置在調節輸出功率時，都採用調節運行頻率的方式 來改變負載電路的功率因數，從而達到調節輸出功率的目標。在振蕩電路中，隨著功率因數 降低，串聯逆變裝置的輸出功率、振蕩電流、振蕩電壓都同時減小。上述參數中，振蕩電流是 易於檢測，並為保證器件安全而必須限定的參數，因而調節電路的設計方案總是以振蕩電 流為控制目標進行調節控制，即控制系統的0-10V控制信號代表振蕩電流設定值，高頻電 流互感器檢測的振蕩電流信號作為反饋信號共同接入PI調節器。這種調節方式能夠充分 滿足調節和保護功能，因此成為串聯諧振型逆變器的主流調節方案。近年來，用戶對高頻加熱裝置的要求越來越高，不但要求裝置具有良好的調節和 保護功能，還希望裝置具有恆功率輸出功能，以便為自動溫度控制系統提供基礎條件。然 而，感應加熱負載在升溫過程中，功率因數是變化的；電網電壓也會在10%範圍內波動，以 上兩項因素使上述高頻電流調節方案的缺點暴露無遺。在上述參數變化時，裝置的輸出功 率變化範圍在15%以上，有時不得不由專人操作，用人工調節方法維持裝置輸出功率恆定。 人工調節時，通過觀察裝置中電源的直流電流和直流電壓參數，按其乘積所顯示的功率值 來調整高頻電流，用間接方法保持裝置輸出功率恆定。串聯逆變器調節控制系統中，高頻電流調節器的既有電路見圖1 ；圖1中，標號1為高頻電流調節器的輸出端，輸出信號用於對裝置的運行狀態進行 控制；標號2為過流保護輸出端，當高頻電流超過允許值時，該輸出信號使裝置停止運行； 標號3為停機信號輸入端，在停機狀態，外部電路輸入高電平，經二極體Z5對高頻電流調節 器的輸出信號進行封鎖；標號4為給定信號調節電位器，用於操作調節；標號5為高頻電流 互感器，對裝置的工作電流進行隨機測量。集成運算放大器IC2A及相關元件組成高頻電流 調節器的核心環節。裝置對控制信號的需求是高電平封鎖，低電平工作，調節過程為連續調 節。給定信號經電位器4設定，接入高頻電流調節器IC2A的反極性輸入端6，使IC2A 的輸出端7電位下降，裝置輸出電流增加；高頻電流反饋信號由高頻電流互感器5檢測，由 二極體D13-D15整流變換成直流信號，經電位器R33分壓後接入IC2A的同極性輸入端5，使 IC2A的輸出端7電位上升，裝置輸出電流減小；在反饋信號與給定信號相等時，裝置輸出的 振蕩電流維持不變；從而實現了高頻電流調節功能。圖1中，高頻電流反饋信號還同時接到放大器ICl的輸入端3，與輸入端2的設定 電壓比較，當反饋信號超過比較電壓時，ICl的7端輸出高電位，實施保護功能。綜上所述， 既有電路能夠實現高頻電流調節和過流保護功能，但不能保證裝置的恆功率輸出功能。鑑 於以上原因，高頻加熱用串聯諧振型逆變裝置需要改進。實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種串聯逆變器恆功率調節 電路，能使電路在負載參數和電源電壓變化時，採用直流電流調節和電源電壓補償方案，使 裝置的輸出功率維持恆定。本實用新型為實現上述目的，採用如下的技術方案一種串聯逆變器恆功率調節 電路，是由控制信號輸出端，保護信號輸出端，封鎖信號輸入端，調節電位器，高頻電流互 感器，進線電流互感器，原有控制電路，恆功率調節電路構成；在原有控制電路中部設置控 制信號輸出端，控制信號輸出端上方設置保護信號輸出端，保護信號輸出端左方設置高頻 電流互感器，高頻電流互感器下方設置調節電位器，調節電位器右方與控制信號輸出端的 下方處設置封鎖信號輸入端；封鎖信號輸入端一側設置恆功率調節電路，恆功率調節電路 上設置進線電流互感器，進線電流互感器與控制信號輸出端和調節電位器串聯設置。本實用新型的理論依據串聯諧振型逆變器主電路由三相橋式整流電路和單相橋式逆變電路組成。三相 橋式整流電路把進線電源的工頻交流電整流成直流電能，成為裝置的中間環節；單相橋式 逆變電路再把直流電變換成高頻交流電能，供感應加熱負載使用。由於電源電壓額定值為 380V，因此中間環節直流額定電壓為515V ；在電源電壓不變的前提下，中間環節的直流電 流決定了裝置輸出功率的大小。在維持直流電流恆定的同時對電源電壓變化進行補償，從而保持裝置的輸出功率 不變，即是本實用新型的構成依據。如圖2所示的電路由兩部分組成標號7為原有電路，標號8為新增的恆功率調節 電路；裝置運行過程中，原有電路和新增的恆功率調節電路同時工作，使裝置在恆功率調節 的同時，也具有高頻電流調節和保護功能。新增的恆功率調節電路中，標號6為進線電流互感器。由於進線工頻交流電流值 與直流電流線性相關，即進線工頻交流電流值恆為直流電流的0. 816倍，故用進線電流採 樣值代替直流電流。新增的恆功率調節電路的集成雙運放電路IC3中，IOB用於直流電流調節，IC3A 用於進線電壓補償。在IOB的輸入端6，由R103接入正極性的給定信號，由R102接入負極性的直流電 流反饋信號，由R104接入進線電壓補償信號。當進線電壓不變時，IC3B的輸出只取決於直 流電流大小，這時，IC3B具有典型的直流電流調節器功能。IC3A的輸入端2經R108接入-12V穩壓電源，經R109接入電源直接整流的+18V 電源；當進線電壓為額定值時，調節電位器Rl 13，使IC3A的1端輸出為零，如果進線電壓升 高，經R109接入的正極性電壓會升高，IC3A的1端輸出變為負值，使IOB的輸出減小，從 而實現了電源電壓補償功能。調節R114可改變補償量，在恰當的補償條件下，IC3B就實現 了功率調節器功能。恆功率調節電路與原有高頻電流調節電路同時工作，它們同時接受給定電壓信 號，其輸出也經二極體ZlOl和Z8並聯在一起，選擇輸出控制信號。其工作過程如下根據振蕩電路的負載特性，起動期間，負載電路運行頻率較高，功率因數較低，高頻電流較大而直流電流較小，其數值相差在兩倍以上；這時，高頻電流反饋值較大，IC2A的 輸出大於IOB的輸出，因而選擇高頻電流調節器的輸出。當裝置進入運行條件後，負載電 路功率因數升高，高頻電流與直流電流的比值減小到1.4以下；這時，直流電流反饋值相對 較大，IOB的輸出大於IC2A的輸出，因而選擇直流電流調節器的輸出，系統呈現恆功率調 節功能。本實用新型電路的兩種工作狀態在不同條件下的自動切換，是裝置性能需求與安 全需求的兼顧。為監控系統所處的工作狀態，並為調試提供指示，新型電路中設置了放大器 IC2B構成的監控電路，當選擇高頻電流調節器工作時，發光二極體D105發光，選擇恆功率 調節器工作時，發光二極體D106發光。本實用新型與現有技術相比具有如下的有益效果恆功率調節電路由直流電流調 節器和電源電壓補償環節組成，能夠保證裝置的恆功率輸出需求。恆功率調節電路與原有 電路採用自動切換方式並列工作，使裝置性能更加完善。設計科學合理，電路結構簡單；操 作使用方便，降低工作勞動強度，提高電路操作安全性，電路的輸出功率穩定，對電路有高 頻電流調節和保護功能，延長電路及用電器的使用壽命；能夠應用到120KW及以上規格的 高頻電源的裝置。


以下結合附圖對本實用新型作進一步說明圖1是高頻電流調節器的原理圖；圖1中控制信號輸出端1，保護信號輸出端2，封鎖信號輸入端3，調節電位器4， 高頻電流互感器5。圖2是一種串聯逆變器恆功率調節電路的原理圖；圖2中控制信號輸出端1，保護信號輸出端2，封鎖信號輸入端3，調節電位器4， 高頻電流互感器5，進線電流互感器6，原有控制電路7，恆功率調節電路8。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步說明如圖2所示，在原有控制電路7中部設置控制信號輸出端1，控制信號輸出端1上 方設置保護信號輸出端2，保護信號輸出端2左方設置高頻電流互感器5，高頻電流互感器 5下方設置調節電位器4，調節電位器4右方與控制信號輸出端1的下方處設置封鎖信號輸 入端3 ；封鎖信號輸入端3 —側設置恆功率調節電路8，恆功率調節電路8上設置進線電流 互感器6，進線電流互感器6與控制信號輸出端1和調節電位器4串聯設置。
權利要求1. 一種串聯逆變器恆功率調節電路，是由控制信號輸出端(1)，保護信號輸出端0)， 封鎖信號輸入端⑶，調節電位器⑷，高頻電流互感器(5)，進線電流互感器(6)，原有控制 電路(7)，恆功率調節電路(8)構成；其特徵在於在原有控制電路(7)中部設置控制信號 輸出端(1)，控制信號輸出端(1)上方設置保護信號輸出端O)，保護信號輸出端( 左方 設置高頻電流互感器(5)，高頻電流互感器( 下方設置調節電位器G)，調節電位器(4) 右方與控制信號輸出端(1)的下方處設置封鎖信號輸入端(3)；封鎖信號輸入端C3) —側 設置恆功率調節電路(8)，恆功率調節電路(8)上設置進線電流互感器(6)，進線電流互感 器(6)與控制信號輸出端(1)和調節電位器串聯設置。
專利摘要一種串聯逆變器恆功率調節電路，能使電路在負載參數和電源電壓變化時，採用直流電流調節和電源電壓補償方案，使裝置的輸出功率維持恆定。是由調節電位器，高頻電流互感器，進線電流互感器，原有控制電路，恆功率調節電路等構成；在原有控制電路中部設置控制信號輸出端，控制信號輸出端上方設置保護信號輸出端，保護信號輸出端左方設置高頻電流互感器，高頻電流互感器下方設置調節電位器，調節電位器右方與控制信號輸出端的下方處設置封鎖信號輸入端；封鎖信號輸入端一側設置恆功率調節電路，恆功率調節電路上設置進線電流互感器，進線電流互感器與控制信號輸出端和調節電位器串聯設置。操作方便，降低勞動強度。
文檔編號H02M5/42GK201846238SQ201020606150
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月15日 優先權日2010年11月15日
發明者嚴家倫 申請人:洛陽用功高頻感應加熱設備有限公司