一種多段控制的電磁感應加熱裝置制造方法及圖紙

一種多段控制的電磁感應加熱裝置。由電網供電，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，驅動全橋或半橋逆變，產生中頻或高頻交流。中頻或高頻交流，通過多個電氣開關，連接到多個諧振線圈加熱陣列。根據加熱需要，通過嵌入控制系統的控制，可接通或斷開各加熱諧振回路，從而實現變功率加熱或分段獨立控制加熱。本裝置采用一個主機控制，從而避免了傳統加熱系統，采用多個獨立主機導致的相互磁通干擾，引起的“死機、炸機”的問題，可靠性和穩定性得到極大的提高。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種多段控制的電磁感應加熱裝置
本技術屬于電加熱領域，尤其涉及采用電磁感應方法進行電加熱的，一種多段感應線圈加熱控制、及功率調節裝置。電磁感應加熱裝置，適合替代傳統電熱絲，電熱線，電熱管，紅外石英管，陶瓷等電加熱方式，以及傳統燃煤、燃油、燃氣等加熱方式，具有電氣安全，長壽命，傳熱熱阻小，溫差低，熱能密度高，功率大，超高溫加熱，節能等優點。中頻或高頻感應線圈磁通變化，在被加熱金屬內形成磁滯損耗和渦流損耗，產生熱能，不存在電熱絲高溫通過導熱絕緣云母傳導的溫差和熱阻，因此不存在電熱絲的高溫燒斷問題，和電氣絕緣老化等安全問題。本多段控制的電磁感應加熱裝置，采用同一主機(MCU)控制多段線圈的加載和卸載，解決了傳統電磁功率難以控制和調節，以及多主機(MCU)多線圈間，磁通干擾導致的 “炸管”燒機問題。使用多段控制的電磁感應加熱裝置，可實現多線圈功率疊加，和各自的溫度(功率)精細控制，加熱功率不受單位面積功率密度限制，功率控制更加方便，因此應用更為廣泛。本多段控制的電磁感應加熱裝置，具有多段獨立加熱，以及分檔加熱功能，可廣泛用于工業即熱式電熱水器，民用即熱式電熱水器，太陽能加熱伴侶，無容器鍋爐，無容器蒸汽發生器，管道加熱，以及工業熱處理等的加熱功率控制。尤其適合于具有磁通串擾的多段獨立線圈(加熱料筒)加熱節能工程，如注塑機感應加熱，塑料用吹膜機，拉絲機，造粒機， 橡膠用擠出機，硫化機，電纜生產擠出機加熱，以及多線圈疊加大功率中頻爐加熱節能控制。本多段控制的電磁感應加熱裝置，由于采用一個主機(MCU)逆變，通過電氣開關連接多個加熱線圈，與傳統一個線圈由一個MCU控制比，解決了相互干擾“炸機”損壞問題。 本多段控制的電磁感應加熱裝置，對解決目前采用傳統注塑機感應加熱節能中，普遍出現的可靠性低，容易燒毀控制器，影響注塑廠正常生產等問題，提供了一個非常理想的技術方案。
技術介紹
在注塑機等工業加熱方面，許多節能公司幾年前，就開始這方面的電磁加熱節能工作。但由于這類電磁感應加熱，具有多段多溫控加熱特點，大部分這類電磁加熱產品，采用一段一個主控制(MCU)控制方式，由于磁通相互串擾，導致控制器“炸管”燒毀。國內許多電磁加熱產品廠商經過多年的努力，依然沒能解決這類產品的可靠性，穩定性問題。注塑機等多段控溫工業加熱的特點是I、一個加熱“炮筒”多段加熱，各段獨立溫度設置和加熱控制。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熱材料加熱，電熱絲溫度高達700度以上。3、采用電磁感應加熱，多個獨立感應線圈間具有相同的磁通路而相互干擾。采用感應加熱方式，可在“加熱料筒”外敷設高保溫材料，在保溫材料外繞制線圈，通過高頻感應逆變，在線圈中產生高頻電流，因而在“加熱料筒”內部直接產生渦流而直接加熱。熱量不散發在空氣中，因而熱效率高，車間溫度環境得到改善。對類似工業加熱，電磁感應加熱應當是非常理想的高效節能加熱方式，加熱部分的節能率在30% -70%之間。然而，對這種需要多段加熱或需要分檔功率控制的電加熱領域，目前，許多市場上的感應加熱控制產品，簡單套用“家用電磁灶”電路，將多個傳統電阻加熱發熱盤，用多個相互獨立的“家用電磁灶”取代，由于多個單片機(MCU)系統間相互干擾，導致感應加熱控制器壽命短，燒毀嚴重。目前出現產品質量低劣，低價競爭，各產品提供公司沒有將主要精力放在“感應加熱”的理論模型的研究和產品質量的改進上，而是采用相互抄襲，低價銷售方式，一旦裝機“炸管”(IGBT)，將責任推到經銷商方面，說經銷商對設備調試出問題，此時廠家卻不提供“理想”的調試方法。多年來這樣運作，給用能單位形成不良印象，市場普遍 “做砸”，部分安裝的感應加熱節能設備也由于質量問題，全部拆除，導致目前電磁注塑、擠拉、吹膜行業感應加熱應用幾乎還是空白，嚴重影響電磁感應加熱節能在這些領域的推廣使用。幾年過去了，這種現象依然沒有得到改善，經銷商和龐大的注塑機等能耗企業，一直盼望有可靠的，按“工業級、軍用級”要求，經久耐用的電磁加熱節能技術出現。
技術實現思路
針對目前電磁感應加熱在注塑、擠拉、吹膜等行業應用出現的質量問題，迫切需要解決的技術問題有I、適應多段感應線圈，獨立(溫度)功率控制的感應加熱方法。2、對多段線圈控制，用同一個主機(MCU)，同一個高頻逆變系統進行高頻逆變，解決多單片機(MCU)間相互串擾引起的“燒機、炸管”問題。3、對多個線圈控制，線圈間存在磁通耦合，需要解決磁通相互串擾引起的系統穩定問題。為了實現電磁感應加熱安全、可靠、穩定等問題，本技術的技術方案是I、采用同一主機(MCU)產生高頻逆變，磁路中磁通一致，以避免多單片機相互干擾問題。2、通過多個繼電器或接觸器或固態繼電器，接通或切斷多個感應線圈回路，以控制各自的線圈段進行加熱與停止加熱。解決多段加熱各自(溫度)功率控制和調節的問題。3、對存在磁通耦合的線圈，確認同名端連接極性，使交變磁場同極性疊加，避免相互串擾。如圖I至圖4中，為整流橋，為濾波電容，泄放電阻以及過壓保護元件， 為逆變左半橋，為電力電子逆變右半橋，為隔離電容，為分檔/功率切換開關，為由電容和加熱感應線圈串聯組成的“加熱線圈電容諧振組件”陣列。其中，可以是單相全橋，或三相全橋，可以是2個電容串聯組成的分壓半橋，或電力電子器件IGBT/M0S管串聯組成的半橋。“高頻逆變回路”由，，，，組成?！澳孀冚敵龉β驶芈贰庇煞謾n/ 功率切換開關陳列，和加熱感應線圈電容諧振陳列組成。各線圈電容諧振，串聯分檔/功率切換開關后，并行連接到“高頻逆變回路”的輸出端。分檔/功率切換開關可以是接觸器、繼電器，或固態繼電器，標注為的隔離電容，根據情況，可以保留或去除，不影響高頻交流的輸出。本技術控制器的工作過程如下電網電源單相220V或三相380V，經整流后得到直流母線電壓，通過濾波保護后供2個半橋、。半橋為電力電子器件IGBT/M0S管串聯構成的半橋。當半橋為電容分壓橋時，2個半橋工作在“半橋逆變”模式，當半橋由電力電子器件 IGBT/M0S管串聯構成的半橋時，2個橋工作在“全橋逆變”模式。逆變輸出功率，經隔離或直接輸出，通過“分檔/功率”切換開關，連接多個“加熱線圈電容諧振組件” 。在同一磁路上工作的多感應線圈，注意確認同名端，確保磁通正向疊加，以免功率相互抵消，以及“磁路/電路”短路。根據需要，接通或斷開“分檔/功率”切換開關，獲得各段所各自需要的加熱功率和溫度。與現有多感應線圈采用多個單片機(MCU)各自控制相比，本技術的優點為(I)采用一個主機(MCU)逆變控制輸出，個段線圈通過切換開關斷開或閉合，消除了多個獨立控制器(MCU)間的不同步干擾和磁通短路，工作安全可靠。(2) 一個主逆變控制器，體積小重量輕，采用原有多個“溫控器”作為信號源，實現獨自的“透明”控制，不影響原有設備的溫度控制精度。(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，各段間工作無相互干擾，與傳統電磁加熱設備比，設備可靠性大大提高。(4)可優化注塑機等設備的結構，降低設備成本。對新生產的注塑機等，由于不受 3. 5W/平方厘米制約，因此可根據需要，改進注塑機結構，提升產品性能。附圖說明以下結合附圖和實施例，對本技術作本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多段控制的電磁感應加熱裝置，由整流橋，濾波電容，泄放電阻以及過壓保護元件，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分檔/功率切換開關，并行控制多個線圈電容諧振負載組成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張鎮強，
申請(專利權)人：張鎮強，
類型：實用新型
國別省市：