用于高升温速率丝网反应器的线性可控电源的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于快速升温速率的电加热反应器的线性电源，其特征在于：该装置由主电路系统，信号调理电路系统，MCU控制系统，和系统辅助电源组成。其中，主电路系统由IGBT，IGBT驱动电路，工频变压器和滤波电容组成；MCU控制系统由PWM信号输出，用户交互接口，外部接口组成；本发明通过MCU控制，工频变频器改变滤波电容大小，可以实现较高的响应时间；通过信号调理电路等技术手段，实现较小的纹波；通过采用系统辅助电源，可以提高系统的安全性。
【专利说明】用于高升温速率丝网反应器的线性可控电源
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤粉、生物质及废弃物热利用研究时的实验装置，具体是一种用于高升温速率丝网反应器的线性可控电源。
【背景技术】
[0002]升温速率可控的电加热反应器主要有固定床、热重等，其中固定床采用电加热，具体是将反应器置于电炉内并被电炉加热，加热方式有两种:一种为程序升温加热方式，其缺点是在加热速率可控的条件下，升温速率不高(低于100°C/min);另一种为快速升温，即将电炉加热到一定温度后，将反应器快速置于电炉内，其缺点是升温速率不可控，试验样品的升温历程与操作人员的操作关系很大，且重复性较差。
[0003]丝网反应器的理论升温速率可以达到1000°C /S，为了达到如此高的升温速率，关键有两点:第一点，热电偶的采样率足够高，采样率高达100次/s ;第二点，是加热电源的响应速率足够快，从OV到最大电压的响应时间为，响应时间需要小于5ms，与此同时，为了保证控温程序的精确性，对电源纹波大小也有比较苛刻要求。对于第一点，可以通过采购采样率高的温度采样器实现；对于第二点，鉴于国内市场上出售的可控电源的响应速率不够快，基本在响应时间在IOOms左右，不能满足高速控温要求，而国外如日本菊水PAT-T系列在额定负载时上升/下降时间为lOOms/lOOms,安捷伦N8700系列在额定负载时的上升/下降时间普遍为SOms/lOOms，这一系列的产品均不能满足该丝网反应器的要求，所以需要开发适合该丝网反应器的快速线性直流电源可控电源，特别是高响应速度大功率的可控电源。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述问题，设计了用于高升温速率丝网反应器的线性可控电源，该电源属于线性可控电源，提供加热的同时，可以接受0-5V的控制电压信号，从而控制电源功率输出。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]用于高升温速率丝网反应器的线性可控电源，其特征在于:包括主电路系统、信号调理电路、MCU控制系统和系统辅助电源；
[0007]所述主电路系统包括IGBT、IGBT驱动电路、工频变压器、滤波电容，IGBT与工频变压器连接，工频变压器与滤波电容连接，滤波电容连接信号调理电路；
[0008]所述MCU控制系统采用MCU单元；
[0009]所述MCU单元连接信号调理电路，MCU单元的PWM 口连接至IGBT驱动电路⑵，IGBT驱动电路连接IGBT ；
[0010]所述MCU单元通过信号调理电路获取信息，并进行处理通过PWM 口输出PWM波，PWM波通过IGBT驱动电路隔离后驱动开通与关断，进而输出信号驱动IGBT，最终实现MCU单元的信号控制IGBT的开通与关断实现交流调压，并且通过IGBT驱动电路驱动IGBT进行交流输出调压。[0011]所述IGBT的额定电压为600V，额定电流为50A。
[0012]所述IGBT驱动电路采用高速光耦TLP250，用于隔离驱动IGBT。
[0013]所述主电路系统还包括工频变压器，工频变压器的原边输入电压为220VAC，输出
电压为O~24VAC，变比η为
【权利要求】
1.用于高升温速率丝网反应器的线性可控电源，其特征在于:包括主电路系统、信号调理电路(4)、MCU控制系统(3)和系统辅助电源； 所述主电路系统包括IGBT(1)、IGBT驱动电路(2 )、工频变压器(5 )、滤波电容(6 )，IGBT(I)与工频变压器(5 )连接，工频变压器(5 )与滤波电容(6 )连接，滤波电容(6 )连接信号调理电路(4)； 所述MCU控制系统(3)采用MCU单元； 所述MCU单元连接信号调理电路(4)，MCU单元的PWM 口连接至IGBT驱动电路(2)，IGBT驱动电路(2)连接IGBT (1)； 所述MCU单元通过信号调理电路(4)获取信息，并进行处理通过PWM 口输出PWM波，PWM波通过IGBT驱动电路(2)隔离后驱动开通与关断，进而输出信号驱动IGBT (1)，最终实现MCU单元的信号控制IGBT (1)的开通与关断实现交流调压，并且通过IGBT驱动电路(2)驱动IGBT (1)进行交流输出调压。
2.根据权利要求1所述的用于快速升温速率的电加热反应器的线性电源，其特征在于:所述IGBT (1)的额定电压为600V，额定电流为50A。
3.根据权利要求1所述的用于快速升温速率的电加热反应器的线性电源，其特征在于:所述IGBT驱动电路(2)采用用于隔离驱动IGBT (1)的高速光耦TLP250。
4.根据权利要求1所述的用于快速升温速率的电加热反应器的线性电源，其特征在于:所述工频变压器(5)的原边输入电压为220VAC，输出电压为(T24VAC，变比η为:
5.根据权利要求1所述的用于快速升温速率的电加热反应器的线性电源，其特征在于:所述MCU单元设置有用于四路IGBT驱动信号的输出PWM 口，通过MCU的事件管理功能模块实现。
6.根据权利要求1或5所述的用于快速升温速率的电加热反应器的线性电源，其特征在于:所述M⑶单元还连接设置有用户交互接口和外部接口 ；所述用户交互接口采用三位LED 7段码示；所述外部接口采用RS485通信口实现，所述RS485通信口采用Max485芯片实现。
7.根据权利要求6所述的用于快速升温速率的电加热反应器的线性电源，其特征在于:所述MCU单元的内部具有AD采样模块，所述AD采样模块作为AD采样口。
8.根据权利要求1所述的用于快速升温速率的电加热反应器的线性电源，其特征在于:所述系统辅助电源选用单端反激式电源，采用TOP开关电源系列或者UC3845实现。
【文档编号】H02M5/10GK103944405SQ201410046177
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】江维, 王晓亮, 高建龙, 贺骥, 陶舒畅 申请人:中国东方电气集团有限公司