一種雙半橋諧振感應加熱電源主電路及其系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及感應加熱領域，具體指一種雙半橋諧振感應加熱電源主電路及其系統。
【背景技術】
[0002]隨著國家節能減排政策的大力推進，高效節能已成為眾多企業生產部門不斷追求的目標。針對注塑機、定形機生產行業，各廠家通過完善注塑機功能、結構和質量，使其發展達到一個相對穩定的高峰時期。但是，目前市場上普遍采用的多為液壓型、線圈加熱類型設備，其效率很低，能源利用率往往不到一半，電費往往占據相當大的成本比例。對設備的機械結構、控制系統，以及操作條件進行基于最小能耗的全面優化設計以實現高效節能目標、，成為當前急需解決的問題。注塑機、定形機節能主要包括四部分，電熱節能、干燥機節能、伺服節能、循環冷卻節能，其中電熱部分普遍采用的加熱方式為電熱圈加熱。它通過接觸傳導方式把熱量傳到料筒上，只有緊靠料筒表面內側的熱量才能傳到料筒，外側熱量大部分散失到空氣中，導致周圍環境溫度上升，存在大量熱傳導損失。另外，電阻絲加熱的功率密度低，無法適用于一些需要溫度較高的加熱場合。
[0003]感應加熱法則是通過電磁感應的方法來加熱軸承。此方法是目前過盈配合工件拆卸的主流研究方向，與其它類型的加熱技術相比，感應加熱法具有顯著的優勢:
(1)感應加熱方法為非接觸式加熱，因此不會給加熱對象(工件)引入雜質；
(2)感應加熱的加熱功率和區域可以得到準確而快速的控制，因此局部加熱和溫度控制實現容易；
(3)感應加熱過程中不會產生污染物且噪音小。
[0004]雖然感應加熱方法具有諸多優點，但我國感應加熱技術研究的起步較晚，且直到20世紀80年代才開始快速發展。目前，國內感應加熱裝置的拓撲結構多采用單橋諧振或全橋諧振的感應加熱電路。存在的主要問題是:加熱對象類型單一，損耗大、效率低下，且安全性較差。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的上述問題，本發明的第一個目的是提供一種高效能的雙半橋諧振感應加熱電源主電路。
[0006]本發明的第二個目的是提供一種雙半橋諧振感應加熱電源系統，用于對上述雙半橋諧振感應加熱電源系統進行控制，提高效能，降低損耗。
[0007]為實現上述第一個目的，本發明采用如下技術方案:一種雙半橋諧振感應加熱電源主電路，包括整流電路，逆變電路和感應加熱電路；所述整流電路的交流正負極輸入端交流電，用于引入交流電，整流電路的直流正負極輸出端分別接逆變電路，用于輸出直流電；
所述逆變電路包括四個IGBT，分別記為S1, S2, S#P S 4;其中S ^集電極C n S3的集電極C3分別與整流電路的直流正極輸出端連接，S 3的發射極E 344的發射極E 4分別與整流電路的直流負極輸出端連接，發射極EgS 2的集電極C 2連接，S 3的發射極EgS 4的集電極C4連接；S 3的集電極C 3與發射極E 3之間并聯有電容C sl，34的集電極C 4與發射極E 4之間并聯有電容Cs2;
IGBT S1的的集電極C1和發射及E1之間并聯有二極管D1形成逆變單元Q i，IGBT 52的的集電極C2和發射及E2之間并聯有二極管D2形成逆變單元Q2，IGBT S3的的集電極C 3和發射及E3之間并聯有二極管D3形成逆變單元Q3，IGBT S4的的集電極C4和發射及E4之間并聯有二極管D4形成逆變單元Q 4；
還包括電感L1和電感L 2，其中，電感L1的一端連接在S:的發射極E^S 2的集電極C 2之間，電感L1的另一端與電感L 2的一端連接，電感L 2的另一端連接在S 3的發射極E 3與S 4的集電極C4之間；
所述感應加熱電路是由諧振電容C。、感應加熱線圈L。和加熱負載R。構成的RLC串聯諧振電路，該RLC串聯諧振電路的一端與電感Lp電感1^的公共端相連，另一端與整流電路的直流負極輸出端相連。
[0008]作為優化，還包括保護電路，該保護電路包括電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、故障顯示器、微處理器MCU和保護硬件電路；電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器分別用于檢測感應加熱線圈的電壓、溫度和電流，電壓傳感器、溫度傳感器和電流傳感器的信號輸出端分別與微處理器MCU的信號輸入端連接，微處理器MCU的故障顯不信號與故障顯不器連接，微處理器MCU的故障控制信號與保護硬件電路的控制信號連接；所述整流電路的交流正負極輸入端通過保護硬件電路與市電連接。
[0009]為實現上述第二個目的，本發明采用如下技術方案:一種雙半橋諧振感應加熱電源系統，包括控制電路、上述的雙半橋諧振感應加熱電源主電路和上述中四個IGBT的驅動電路；所述控制電路具有四個輸出端，該四個輸出端分別與驅動電路的四個輸入端連接，驅動電路具有八個輸出端，分別為G1, E1, G2，E2, G3, E3,64和E 4，其中驅動電路輸出端IGBT
門極G i連接，驅動電路輸出端E JP IGBT S 4勺發射極E i連接；驅動電路輸出端G 2與IGBT &的門極G 2連接，驅動電路輸出端E 2和IGBTS 2的發射極E 2連接；驅動電路輸出端G 3與IGBT &的門極G 3連接，驅動電路輸出端E 3和IGBT S 3的發射極E 3連接；驅動電路輸出端64與IGBT S 4的門極G 4連接，驅動電路輸出端E 4和IGBT S 4的發射極E 4連接；所述控制電路通過驅動電路控制四個IGBT的導通和斷開。
[0010]相對于現有技術，本發明具有如下優點:
雙半橋諧振感應加熱電源主電路中，感應加熱電路的設置位置與現有技術不同，這樣就構成了半橋諧振的感應加熱方式，即對應于每一個時刻，該電路都具有兩個諧振的加熱回路。該電路的工作優點是，由于可實現全控器件的零電壓開通，以及零電壓零電流關斷，因此極大的減少了逆變器損耗，從而提高了加熱效率；在該電路的拓撲結構下，如果采用非對稱的PffM出發脈沖，還可以進一步擴大感應加熱負載的可調范圍，并在較小負載條件下仍能保持較高的加熱效率。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1雙半橋諧振感應加熱電源主電路結構圖。
[0012]圖2雙半橋諧振感應加熱電源系統結構圖。
[0013]圖3控制電路結構圖。
[0014]圖4驅動電路結構圖。
[0015]圖5保護電路結構示意圖。
[0016]圖6感應加熱電路電流電壓工作波形圖。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發明作進一步詳細說明。
[0018]實施例1:參見圖1，一種雙半橋諧振感應加熱電源主電路，包括整流電路、濾波電路、逆變電路和感應加熱電路。
[0019]所述整流電路的交流正負極輸入端接交流電，用于引入交流電，整流后的電壓經過LC濾波電路進行濾波，經過濾波后的直流電壓正負極輸出端分別接逆變電路，用于輸出直流電
所述逆變電路包括四個IGBT，分別記為S1, S2, S#P S 4;其中S ^集電極C n S3的集電極C3分別與整流電路的直流正極輸出端連接，S 3的發射極E 344的發射極E 4分別與整流電路的直流負極輸出端連接，發射極EgS 2的集電極C 2連接，S 3的發射極EgS 4的集電極C4連接；S 3的集電極C 3與發射極E 3之間并聯有電容C sl，34的集電極C 4與發射極E 4之間并聯有電容Cs2。
[0020]還包括電感L1和電感L 2，其中，電感L1的一端連接在S:的發射極E^S 2的集電極C2之間，電感L:的另一端與電感L 2的一端連接，電感L 2的另一端連接在S 3的發射極E 3與S4的集電極C4之間。
[0021]IGBT S1的的集電極C1和發射及E1之間并聯有二極管D1形成逆變單元Q P IGBTS2的的集電極C 2和發射及E 2之間并聯有二極管D 2形成逆變單元Q 2，IGBT S3的的集電極C 3和發射及E3之間并聯有二極管D3形成逆變單元Q3，IGBT S4的的集電極C 4和發射及E 4之間并聯有二極管D4形成逆變單元Q4;由于電路的負載存在電感，所以需要二極管續流。Csl、Cs2^a2是軟開關電路特有的器件，是為了實現軟開關技術，減少器件關斷期間的損耗。C。與感應線圈的電感形成串聯諧振。
[0022]所述感應加熱電路是由諧振電容C。、感應加熱線圈L。和加熱負載R。構成的RLC串聯諧振電路。該RLC串聯諧振電路的一端與電感L1、L2的公共端相連，另一端與整流電路的直流負極輸出端相連，有別于傳統的負載側放置位置。為了防止雙半橋諧振感應加熱電源主電路出現過壓、欠壓、浪涌、過流、超溫等故障，并能及時提醒，參見圖4，一種雙半橋諧振感應加熱電源主電路還包括保護電路。
[0023]該保護電路包括電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器、故障顯示器、微處理器MCU和保護硬件電路。
[0024]電壓傳感器、溫度傳感器、電流傳感器分別用于檢測感應加熱線圈的電壓、溫度和電流，電壓傳感器、溫度傳感器和電流傳感器的信號輸出端分別與微處理器MCU的信號輸入端連接，微處理器MCU的故障顯示信號與故障顯示