中频感应炉功率调节装置的制作方法

本实用新型属于铸造加工设备技术领域，具体涉及一种中频感应炉功率调节装置。

背景技术：

中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在由空心铜管绕制而成的感应线圈中产生高密度的磁力线，并切割感应线圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流，进而在炉中产生很高的温度，将炉内的金属进行加热或者熔化。

现有的感应炉的感应线圈为串联布置，即一个感应炉使用一个感应线圈，但是在实践中发现，使用一个感应线圈的感应炉的保温效果不好，炉体内金属液的顶层温度与底层温度的差异较大；而针对这一感应炉保温效果不好问题这一问题，往往是通过在炉体上部或者顶盖处增加惰性气体或者是增加炉盖与炉体的密封；这些手段的保温效果也是差强人意。

因此，亟需提供一种可以自动进行中频感应炉功率调节的以达到均衡炉体内金属也温度的功率调节装置。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种中频感应炉功率调节装置。

本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种中频感应炉功率调节装置，其特征在于，包括：

感应线圈，至少具有两组且依次缠绕在感应炉的炉体上，所述感应线圈并联设置；

温度检测模块，其个数与感应线圈个数相同且均设置在炉体上，并用于分别检测炉体内的温度信息，并将该温度信息传递给控制器；

功率调节模块，其与所述感应线圈连接，用于给所述感应线圈提供工作电压；

电压检测模块，与功率调节器连接，用于检测功率调节器输出端的电压信息，并将该电压信息传递给控制器；

控制器，用于接收和处理所述温度检测模块检测的温度信息以及电压检测模块检测的电压信息，并通过该温度信息和电压信息调节所述功率调节器的输出功率；

所述功率调节模块包括多个内调节器和依次连接的外调节器、整流器、可控硅调节器、滤波器、逆变器，所述内调节器的个数与所述感应线圈的个数相同，所述内调节器一端与所述逆变器的输出端连接，内调节器另一端与所述感应线圈连接。

上述的中频感应炉功率调节装置，所述温度检测模块包括温度传感器、A/D 转换模块，每一所述温度传感器对应于一个感应线圈，用于检测所述感应线圈处的炉体的温度模拟信息；所述A/D转换模块分别与温度传感器和控制器连接，用于将温度传感器监测的温度模拟信息转换成温度数字信息，并传递给控制器，所述控制器通过所述温度数字信息控制所述内调节器的输出功率。

上述的中频感应炉功率调节装置，所述电压检测模块包括型号为CHV-50P 的霍尔传感器，以及与所述霍尔传感器的输出端连接的A/D转换模块，所述A/D 转换模块的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器通过所述电压检测模块检测的电压信息控制所述外调节器的输出功率。

上述的中频感应炉功率调节装置，所述控制器是单片机、DSP控制模块或者 PLC模块。

上述的中频感应炉功率调节装置，所述外调节器、内调节器均为PI调节器。

上述的中频感应炉功率调节装置，还包括服务器和上位机，所述服务器与所述控制器连接，所述上位机通过电缆与所述服务器连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的电压检测模块功率调节装置的电压信息，多个温度检测模块检测多个感应线圈对应位置的温度信息，控制器通过所述电压信息控制外调节器的输出功率，并通过每一个温度检测模块的反馈的温度信息控制每一个内调节器的输出功率，进而实现对炉体的功率的梯度调节，最大限度地实现感应炉的保温效果。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是中频感应炉功率调节装置的电路框图。

图2是功率调节模块的内部原理框图及其与控制器的连接示意图。

图3是功率调节模块与温度检测模块、电压检测模块的连接示意图。

图4是感应线圈的结构示意图。

图5是功率调节模块中的整流器的电路原理图。

图6是功率调节模块中的滤波器的电路原理图。

图7是功率调节模块中的逆变器的电路原理图。

图中：1-炉体；2-温度传感器。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

如图1-图7所示，一种中频感应炉功率调节装置，包括：

感应线圈，至少具有两组且依次缠绕在感应炉的炉体1上，所述感应线圈并联设置；

温度检测模块，其个数与感应线圈个数相同且均设置在炉体1上，并用于分别检测炉体1内的温度信息，并将该温度信息传递给控制器；

功率调节模块，其与所述感应线圈连接，用于给所述感应线圈提供工作电压；

电压检测模块，与功率调节器连接，用于检测功率调节器输出端的电压信息，并将该电压信息传递给控制器；

控制器，用于接收和处理所述温度检测模块检测的温度信息以及电压检测模块检测的电压信息，并通过该温度信息和电压信息调节所述功率调节器的输出功率；

所述功率调节模块包括多个内调节器和依次连接的外调节器、整流器、可控硅调节器、滤波器、逆变器，所述内调节器的个数与所述感应线圈的个数相同，所述内调节器一端与所述逆变器的输出端连接，内调节器另一端与所述感应线圈连接。

如图4所示，温度传感器2分别对应于一个感应线圈，且图中箭头所示方向为感应线圈内的冷却水的流动方向。

如图5所示是功率调节模块中的整流器的电路原理图；如图6所示是功率调节模块中的滤波器的电路原理图；如图7所示是功率调节模块中的逆变器的电路原理图。

上述的温度检测模块包括温度传感器2、A/D转换模块，每一所述温度传感器2对应于一个感应线圈，用于检测所述感应线圈处的炉体1的温度模拟信息；所述A/D转换模块分别与温度传感器2和控制器连接，用于将温度传感器2监测的温度模拟信息转换成温度数字信息，并传递给控制器，所述控制器通过所述温度数字信息控制所述内调节器的输出功率。本实用新型的温度传感器2可以选用红外传感器也可以选用热电偶。

所述电压检测模块包括型号为CHV-50P的霍尔传感器，以及与所述霍尔传感器的输出端连接的A/D转换模块，所述A/D转换模块的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器通过所述电压检测模块检测的电压信息控制所述外调节器的输出功率。

所述控制器是单片机、DSP控制模块或者PLC模块均可；所述所述外调节器、内调节器均为PI调节器。

其中,所述单片机可以选用STM32系列的单片机，STM32系列的单片机具有: 内核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz。单周期乘法和硬件除法。存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM 存储器。时钟、复位和电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。上电复位POR、掉电复位PDR和可编程的电压探测器PVD。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振。低功耗：3种低功耗模式：休眠，停止，待机模式。为RTC和备份寄存器供电的VBAT。调试模式：串行调试SWD和 JTAG接口.DMA：12通道DMA控制器。支持的外设：定时器，ADC，DAC，SPI，IIC 和UART.3个12位的us级的A/D转换器16通道：A/D测量范围：0-3.6V。双采样和保持能力。片上集成一个温度传感器2。2通道12位D/A转换器： STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE独有。最多高达112个的快速I/O端口：根据型号的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16个外部中断向量。除了模拟输入，所有的都可以接受5V以内的输入。最多多达11个定时器：4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级控制定时器：最多6个通道可用于PWM输出。 2个看门狗定时器独立看门狗和窗口看门狗。Systick定时器：24位倒计数器。 2个16位基本定时器用于驱动DAC。最多多达13个通信接口：2个IIC接口 SMBus/PMBus。5个USART接口ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，调试控制。3个 SPI接口18Mbit/s，两个和IIS复用。CAN接口2.0B。USB 2.0全速接口。SDIO 接口.ECOPACK封装：STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封装形式。

选用DSP控制芯片优选型号为型号为TMS320，该型号的控制器具有150MHz 的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)， 12位16通道ADC。得益于其浮点运算单元，用户可快速编写控制算法而无需在处理小数操作上耗费过多的时间和精力，与前代DSP相比，平均性能提高50％，并与定点C28x控制器软件兼容，从而简化软件开发，缩短开发周期，降低开发成本。

当然PLC系统在工业控制上的应用也十分广泛。

另外，本实用新型的功率调节装置还包括服务器和上位机，所述服务器与所述控制器连接，所述上位机通过电缆与所述服务器连接；通过设置上位机可以实现感应炉的功率的可视化控制。

还包括用于给控制器、提供工作电压的电源控制模块。

下面简述本实用新型的工作原理：

首先市电进入外调节器中，经过整流器将交流整流为直流电、可控硅调节器的对直流电压进行的精确控制，经过滤波电路的滤除谐波，再由滤波电路将直流电压变换为交流电，并通过内调节器供给感应线圈；

温度检测模块实时检测其对应的感应线圈所在位置的炉体1的温度信息，控制器接收该温度信息，并根据该温度信息通过调节内调节器的输出功率实现第一对应感应线圈的功率的调节；

而电压检测模块用于实时监测逆变器的输出端的输出电压，控制器根据逆变器处的输出电压控制外调节器的输出功率。

当位于炉体1上部的温度传感器2测得的温度低于炉体1下部的温度时，控制器控制升高与炉体1上部的感应线圈对应的内调节器的输出功率，进而使炉体 1上部的温度升高，从而一方面使炉体1内部的温度分布均匀，一方面可以防止温度从炉体1开口处流失。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。