红外测温无线传输IGBT全桥节能感应加热设备的制作方法

本发明涉及电力电子技术，具体是一种红外测温无线传输IGBT全桥节能感应加热设备。

背景技术：

感应加热设备广泛用于钢材、铜材、铝材热处理工艺生产，工件温度控制至关重要，通常由红外测温探头非接触式测量工件加热温度，红外测温探头输出信号经电缆或光纤连接到主板进行处理和控制，由于炉温高不便铺设电缆线。

IGBT模块半桥逆变器结构双管交替轮换开关，逆变器交流输出电压为感应炉品质因数Q值与电源直流电压1/2之积，因此，输出功率较小，需要用多个IGBT模块并联获取较大的输出功率。然而，IGBT模块饱和压降不一致性，并联工作电流不均衡产生环流冲击，极易烧坏IGBT模块。

IGBT模块全桥逆变器斜角轮换导通、截止，激励负载感应炉加热。当选用与半桥相同规格的模块和直流电压及负载阻抗，全桥逆变器输出电压增高1倍，输出功率增大2倍，可以减少并联模块数量达到输出功率要求。但是，IGBT模块全桥逆变器桥臂固定移相脉宽调制PWM驱动功耗不均衡，固定桥臂开关时间不变器件损耗大，而移相桥臂开关时间变化器件损耗小，固定移相桥臂IGBT模块结温过热存在安全隐患，因此，电力半导体器件是整个设备最为脆弱的部件，是影响可靠性最主要的因素。常用冷却塔工业用水进、出流动热交换，耗水量是很大的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供感应加热发射激光束引导红外测温，无线发射、接收传输测量数据，数字信号处理器DSP产生超前/滞后交替移相脉宽调制PWM驱动脉冲信号、过零功率软启动，风冷式冷水机组制冷强制冷却机件热量的一种红外测温无线传输IGBT全桥节能感应加热设备。

本发明的技术解决方案：包括三相交流电源、快速熔断器F₁、F₂、F₃、三相全波整流器、开机延时继电器、两个开关电源、电度计量表、红外测温无线数据传输装置、型号TMS320F28335的数字信号处理器DSP控制板、两块双路IGBT驱动板、IGBT模块全桥逆变器、IGBT模块尖峰脉冲吸收电路、IGBT模块过热保护电路、四组滤波薄膜电容、谐振电容、感应炉谐振电感、工频电流检测互感器、负载电流取样磁环电感、人机对话触摸屏、风冷式冷水机组、密封式机柜；

其中，红外测温无线传输装置由聚光透镜、激光二极管及驱动器、光电转换器件、放大电路、模数转换器A/D、数据编码器、型号PTY2167发射芯片、型号PTY2168接收芯片、数字PID调节控制器组成，光电转换器件置于聚光透镜的光路中，与透镜光轴成斜角设置激光二极管发射光束窗口，用来发射可见光激光束对准工件红外测温点，激光二极管连接驱动器，发射芯片内含晶振和数据调制FSKSW、锁相环PLL、压控振荡器VCO、射频功放，接收芯片内含高放、锁相环PLL、压控本振、混频器、中放、数据解调器DTAO，发射芯片ROI端接晶体XTAL₁一端，晶体XTAL₁另一端接电容CX₁、CX₂一端，电容CX₁另一端接地，电容CX₁另一端接发射芯片FSKSW端，光电转换器件输出信号经放大电路、模数转换器A/D、数据编码器连接发射芯片FSKDTA端，由射频功放输出端OUT经电容CM₁、CM₂、CM₃、电感LM₁带通滤波网络匹配天线TA发射，接收芯片ROI端接晶体XTAL₂一端，晶体XTAL₂另一端接电容CX₃一端，电容CX₃另一端接地，接收芯片输入端LNAI经电容CM₄、CM₅、CM₆、电感LM₂低通滤波网络匹配天线TB，接收射频信号经高放与压控本振混频外差提取中频接入中放、数据解调器、数字PID调节控制器至数字信号处理DSP控制板测温接口；

数字信号处理DSP控制板由DSP芯片可编程相位控制产生超前、滞后交替移相的两路脉宽调制PWM₁、PWM₂信号，设置上管、下管互锁死区时间t_DT，分别经光纤耦合两块双路IGBT驱动板，构成双路IGBT模块并联连接的两个半桥合成为全桥逆变器，负载匹配串联谐振电路斜对角导通、截止，零功率软启动，四个桥臂IGBT模块交替移相功耗均衡相等，第一块双路IGBT驱动板输出接口P₁连接IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁栅极，第一块双路IGBT驱动板输出接口P₂连接IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁集电极，第一块双路IGBT驱动板输出接口P₃连接IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁发射极，第一块双路IGBT驱动板输出接口J₁连接IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁n栅极，第一块双路IGBT驱动板输出接口J₂连接IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁n集电极，第一块双路IGBT驱动板输出接口J₃连接IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁n发射极，第一块双路IGBT驱动板输出接口P₄连接IGBT模块全桥逆变器桥臂C的管组Q₃栅极，第一块双路IGBT驱动板输出接口P₅连接IGBT模块全桥逆变器桥臂C的管组Q₃集电极，第一块双路IGBT驱动板输出接口P₆连接IGBT模块全桥逆变器桥臂C的管组Q₃发射极，第一块双路IGBT驱动板输出接口J₄连接IGBT模块全桥逆变器桥臂C的管组Q₃n栅极，第一块双路IGBT驱动板输出接口J₅连接IGBT模块全桥逆变器桥臂C的管组Q₃n集电极，第一块双路IGBT驱动板输出接口J₆连接IGBT模块全桥逆变器桥臂C的管组Q₃n发射极，第二块双路IGBT驱动板输出接口P₁连接IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂栅极，第二块双路IGBT驱动板输出接口P₂连接IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂集电极，第二块双路IGBT驱动板输出接口P₃连接IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂发射极，第二块双路IGBT驱动板输出接口J₁连接IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂n栅极，第二块双路IGBT驱动板输出接口J₂连接IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂n集电极，第二块双路IGBT驱动板输出接口J₃连接IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂n发射极，第二块双路IGBT驱动板输出接口P₄连接IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄栅极，第二块双路IGBT驱动板输出接口P₅连接IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄集电极，第二块双路IGBT驱动板输出接口P₆连接IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄发射极，第二块双路IGBT驱动板输出接口J₄连接IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄n栅极，第二块双路IGBT驱动板输出接口J₅连接IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄n集电极，第二块双路IGBT驱动板输出接口J₆连接IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄n发射极；

IGBT模块全桥逆变器桥臂A管组散热板、IGBT模块全桥逆变器桥臂C管组散热板分别装配两个水盒，水盒进水管连接风冷式冷水机组的出水管，水盒出水管连接风冷式冷水机组的进水管，制冷循环散热冷却IGBT模块的热量，IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁集电极连接铜排，IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₃发射极连接铜排，两块铜排之间绝缘层分隔相叠，两块铜排之间连接第一组滤波薄膜电容C₆，IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁发射极与IGBT模块全桥逆变器桥臂C的管组Q₃集电极互连，所引出的导线穿绕磁环E₁为电感L₁连接到直流层叠母线第一层的一块铜板，直流层叠母线第一层的一块铜板连接感应炉谐振电感L₀一端，IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁n集电极连接铜排，IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₃n发射极连接铜排，两块铜排之间绝缘层分隔相叠，两块铜排之间连接第二组滤波薄膜电容C₇，IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁n发射极与IGBT模块全桥逆变器桥臂C的管组Q₃n集电极互连，所引出的导线穿绕磁环E₁为电感L₂连接到直流层叠母线第一层的一块铜板，电感L₂与电感L₁导线反相穿入磁环E₁，直流层叠母线第一层的一块铜板连接感应炉谐振电感L₀一端，感应炉谐振电感L₀另一端连接谐振电容C₀一端，谐振电容C₀另一端连接直流层叠母线第一层另一块铜板，感应炉谐振电感L₀进水管、谐振电容C₀箱体进水管分别连接风冷式冷水机组的出水管，感应炉谐振电感L₀出水管、谐振电容C₀箱体出水管分别连接风冷式冷水机组的进水管，IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组散热板、IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组散热板分别装配两个水盒，水盒进水管连接风冷式冷水机组的出水管，水盒出水管连接风冷式冷水机组的进水管，IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂集电极连接铜排，IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄发射极连接铜排，两块铜排之间绝缘层分隔相叠，两块铜排之间连接第三组滤波薄膜电容C₈，IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂发射极与IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄集电极互连，所引出的导线穿绕磁环E₂为电感L₁连接到直流层叠母线第一层另一块铜板，直流层叠母线第一层另一块铜板连接谐振电容的另一端，IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂n集电极连接铜排，IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄n发射极连接铜排两块铜排之间绝缘层分隔相叠，两块铜排之间连接第四组滤波薄膜电容C₉，IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂n发射极与IGBT模块全桥逆变器桥臂D的管组Q₄n集电极互连，所引出的导线穿绕磁环E₂为电感L₂连接到直流层叠母线第一层另一块铜板，电感L₁与电感L₂导线反相穿入磁环E₂；

IGBT模块全桥逆变器桥臂A管组Q₁、Q₁n集电极连接的铜排、IGBT模块全桥逆变器桥臂B管组Q₂、Q₂n集电极连接的铜排接到直流层叠母线第二层铜板，直流层叠母线第二层铜板连接直流电源正极V_CC，IGBT模块全桥逆变器桥臂C管组Q₃、Q₃n发射极连接的铜排、IGBT模块全桥逆变器桥臂D管组Q₄、Q₄n发射极连接的铜排接到直流层叠母线第三层铜板，直流层叠母线第三层铜板接直流电源负极，并且连接机柜地线端GND，直流层叠母线第一层的两块铜板分隔安全距离后，平铺一层聚四氟乙烯或环氧树脂绝缘板，绝缘板背后层叠第二层铜板，第二层铜板与第三层铜板之间层叠另一块绝缘板，第一层的两块铜板分别焊接冷却循环的水管，注水冷却；

直流层叠母线正极铜板连接限流电阻R₇的一端和延时开机继电器常开触点S₁的一端，数字信号处理DSP控制板缓冲开机延时信号TP连接中间继电器，中间继电器驱动延时开机继电器，限流电阻R₇另一端、延时开机继电器常开触点另一端连接三相全波整流器二极管D₁、D₂、D₃阴极，直流层叠母线负极铜板连接三相整流器二极管D₄、D₅、D₆阳极，二极管D₁、D₂、D₃阳极与二极管D₄、D₅、D₆阴极依次穿联后分别连接快熔F₁、快熔F₂、快熔F₃的一端，二极管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆散热板安装水盒注入冷水循环冷却，快熔F₁、快熔F₂、快熔F₃另一端连接三相交流接触器对应的三组触点一端，同时连接电度计量表，三相交流接触器对应的三组触点另一端连接三相交流电源，三相交流接触器线圈串联空气开关连接交流电源；

两个开关电源输入端经变压器接入交流电源，一个开关电源输出直流电压15V连接数字信号处理DSP控制板主电源接口，另一个开关电源输出直流电压24V连接人机对话触摸屏电源端和数字信号处理DSP控制板辅助电源接口，数字信号处理DSP控制板交流电压采集AC接口分别连接快熔F₁、快熔F₂、快熔F₃的一端，数字信号处理DSP控制板工频电流采集接口经电流互感器连接交流电源，数字信号处理DSP控制板直流电压采集接口DC连接直流层叠母线正、负电极的铜板，数字信号处理DSP控制板电流采集由感应加热负载电流取样磁环电感信号经电阻分压接入接口ZF，数字信号处理DSP控制板通信接口WS连接人机对话触摸屏，人机对话触摸屏软件设置开机时间、加热工件节拍时间、输出功率、加热温度，加热频率检测电路取样信号连接数字信号处理DSP控制板锁相环路PLL接口，锁相环路PLL自动调谐跟踪工件加热频率的变化。

两块双路IGBT驱动板输入接口由两个输入缓冲器分别连接两个变压器电气隔离，并与IGBT模块过流检测比较器、软关断电路的控制信号连接功率输出缓冲器，驱动IGBT模块并联相接的全桥逆变器电路，驱动板设有死区时间调整电路、欠压检测和故障记忆电路，负载发生短路时具有软关断功能，故障记忆输出红、绿双色LED显示。

IGBT模块尖峰脉冲吸收电路由全桥逆变器四个桥臂A、B、C、D的大功率绝缘栅双极型晶体管组Q₁、Q₁n、Q₂、Q₂n、Q₃、Q₃n、Q₄、Q₄n依次接成Q₁、Q₁n、Q₃、Q₃n与Q₂、Q₂n、Q₄、Q₄n斜对角导通、截止，其中，桥臂A管组Q₁、Q₁n发射极与桥臂C管组Q₃、Q₃n集电极依次互连的导线穿绕磁环E₁为电感L₁、L₂，电感L₁、L₂连接感应炉谐振电感L₀的一端，同时连接快恢二极管D₁阴极与D₂阳极，快恢二极管D₁阳极连接电容C₁和电阻R₂的一端，电容C₁另一端接桥臂A的管组Q₁、Q₁n集电极，电阻R₂接桥臂C管组Q₃、Q₃n发射极，快恢二极管D₂阴极连接电容C₂和电阻R₁的一端，电容C₂另一端接桥臂C管组Q₃、Q₃n发射极，电阻R₁接桥臂A的管组Q₁、Q₁n集电极，桥臂B的管组Q₂、Q₂n发射极与桥臂D的管组Q₄、Q₄n集电极依次互连的导线穿绕磁环E₂为电感L₁、L₂，电感L₁、L₂连接谐振电容C₀的一端，同时连接快恢二极管D₃阴极与D₄阳极，快恢二极管D₃阳极连接电容C₅和电阻R₄的一端，电容C₅另一端接桥臂B管组Q₂、Q₂n集电极，电阻R₄接桥臂D组管Q₄、Q₄n发射极，快恢二极管D₄阴极连接电容C₄和电阻R₃的一端，电容C₄另一端接桥臂D管组Q₄、Q₄n发射极，电阻R₃接桥臂B组管Q₂、Q₂n集电极，感应炉谐振电感L₀另一端与谐振电容C₀另一端互连，直流层叠母线正极V_CC铜板连接快恢二极管D₅阳极、电阻R₅、电阻R₆的一端，快恢二极管D₅阴极、电阻R₅、电阻R₆的另一端、电容C₃的一端相互连，电容C₃的另一端连接直流层叠母线负极铜板地线端GND。

IGBT模块过热保护电路由第一块双路IGBT驱动板输出接口P₇和P₈连接热敏电阻RP₁的两端，热敏电阻RP₁用导热硅胶粘贴在IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁或桥臂C的管组Q₃外壳，第一块双路IGBT驱动板输出接口J₇和J₈连接热敏电阻RP₂的两端，热敏电阻RP₂用导热硅胶粘贴在IGBT模块全桥逆变器桥臂A的管组Q₁n或桥臂C的管组Q₃n外壳，第二块双路IGBT驱动板输出接口P₇和P₈连接热敏电阻RP₃的两端，热敏电阻RP₃用导热硅胶粘贴在IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂或桥臂D的管组Q₄外壳，第二块双路IGBT驱动板输出接口J₇和J₈连接热敏电阻RP₄的两端，热敏电阻RP₄用导热硅胶粘贴在IGBT模块全桥逆变器桥臂B的管组Q₂n或桥臂D的管组Q₄n外壳，热敏电阻RP₁、RP₂、RP₃、RP₄连接驱动板温度监测电路输入端，温度监测电路输出经光电耦合器驱动超温报警开关。

风冷式冷水机组由带过热保护压缩机、冷凝器、低噪音外转子风机、蒸发器、水箱、制冷剂、制冷媒体传递管道、干燥过滤器、膨胀阀、高压表及控制器、低压表及控制器、两个球阀、水泵、温度计组成，其中，蒸发器一端经制冷媒体传递管道、低压表及控制器连接带过热保护压缩机输入端口，带过热保护压缩机输出端口经制冷媒体传递管道、高压表及控制器连接冷凝器，冷凝器输出制冷媒体传递管道经干燥过滤器、膨胀阀接蒸发器另一端的制冷媒体传递管道，冷凝器毛细铜管套置铝翅片，低噪音外转子风机对准冷凝器毛细铜管套置铝翅片风冷热交换，制冷剂注入制冷媒体传递管道、带过热保护的压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器，蒸发器置于水箱内，水箱置有浮球开关，浮球开关控制水位缺水报警，并开启电磁阀自动补充进水，水箱由水泵出水经球阀分别连接三相整流二极管散热水盒进水管、IGBT模块散热水盒进水管、谐振电容水箱进水管、感应炉谐振电感进水管，温度计测量监控出水温度，三相整流二极管散热水盒出水管、IGBT模块散热水盒出水管、谐振电容水箱出水管、感应炉谐振电感出水管经球阀返回水箱。

本发明产生有益的积极效果：红外测温无线传输免接光纤或电缆，安装、使用灵活便捷，激光二极管发射激光束对准工件测温点，精准测量温度，无线发射、接收晶振稳频、数据频率键控FSK调制抗干扰能力强，适应大功率感应炉辐射强电磁场高温潮湿恶劣环境下稳定工作，红外测温数据由数字信号处理器DSP实时运算闭环控制，满足工件温度控制，数字信号处理DSP产生超前、滞后交替移相脉宽调制PWM脉冲驱动信号，零功率软启动，从信号源头平衡四个桥臂IGBT模块功耗，各IGBT模块并联支路铜排长、宽对称布局电流密度相同，电源滤波薄膜电容分组支撑均衡供电各IGBT模块，减小内在功耗，IGBT模块输出功率磁环双电感共扼均流并联，防止环流冲击，进一步克服四个桥臂功耗不均，吸收尖峰脉冲抑制感应炉电感产生的反向高压，避免IGBT模块击穿，过热保护防止IGBT模块结温过高损坏，锁相环路PLL跟踪谐振频率移相软开关状态，负载匹配串联谐振电路感应加热，避免匹配变压器插入产生的功率损耗，节能效果显著，数字信号处理DSP故障检测对缺水、过热、过压、过流、欠压、缺相快速反应实时监控，风冷式冷水机组无须配置冷却塔和机房，不耗水，结构紧凑、体积小，适于密封式机柜配套安装，高效强制冷却机件热量，大大降低设备故障率，保障安全运行。

附图说明

图1本发明原理框图

图2红外测温无线传输原理框图

图3无线发射接收电路

图4 IGBT模块全桥逆变器电路

图5风冷式冷水机组冷却系统

具体实施方式

参照图1、2、3、4、5，本发明具体实施方式和实施例：包括三相交流电源、快速熔断器F₁、F₂、F₃、三相全波整流器1、开机延时继电器4、两个开关电源14、16、电度计量表3、红外测温无线数据传输装置13、型号TMS320F28335的数字信号处理DSP控制板8、两块双路IGBT驱动板6、7、IGBT模块全桥逆变器5、IGBT模块尖峰脉冲吸收电路、IGBT模块过热保护电路、四组滤波薄膜电容2、谐振电容C₀10、感应炉谐振电感L₀11、工频电流检测互感器15、负载电流取样磁环电感12、人机对话触摸屏9、风冷式冷水机组、密封式机柜；

其中，红外测温无线传输装置由聚光透镜、激光二极管131及驱动器、光电转换器件132、放大电路133、模数转换器A/D 134、数据编码器135、型号PTY2167发射芯片136、型号PTY2168接收芯片137、数字PID调节控制器138组成，光电转换器件132置于聚光透镜的光路中，与透镜光轴成斜角设置激光二极管131发射光束的窗口，用来发射可见光激光束对准工件红外测温点，激光二极管131连接驱动器，发射芯片136内含晶振和数据调制FSKSW、锁相环PLL、压控振荡器VCO、射频功放，接收芯片137内含高放、锁相环PLL、压控本振、混频器、中放、数据解调器DTAO，发射芯片136的ROI端接晶体XTAL₁一端，晶体XTAL₁另一端接电容CX₁、CX₂一端，电容CX₁另一端接地，电容CX₁另一端接发射芯片FSKSW端，光电转换器件132输出信号经放大电路133、模数转换器A/D 134、数据编码器135连接发射芯片136的FSKDTA端，由射频功放输出端OUT经电容CM₁、CM₂、CM₃、电感LM₁带通滤波网络匹配天线TA发射，接收芯片137的ROI端接晶体XTAL₂一端，晶体XTAL₂另一端接电容CX₃一端，电容CX₃另一端接地，接收芯片137的输入端LNAI经电容CM₄、CM₅、CM₆、电感LM₂低通滤波网络匹配天线TB，接收信号经高放与压控本振混频外差提取中频接入中放、数据解调器、数字PID调节控制器138至数字信号处理DSP控制板8测温接口；

数字信号处理DSP控制板8由DSP芯片可编程相位控制产生超前、滞后交替移相的两路脉宽调制PWM₁、PWM₂信号，上管、下管设互锁死区时间tDT，分别经光纤耦合两块双路IGBT驱动板6、7，构成双路IGBT模块并联的两个半桥合成为全桥逆变器5，负载匹配串联谐振电路斜对角导通、截止，零功率软启动，交替移相开关时间相等功耗均衡克服固定桥臂功耗大的缺陷，第一块双路IGBT驱动板6输出接口P₁连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁栅极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口P₂连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁集电极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口P₃连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁发射极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口J₁连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁n栅极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口J₂连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁n集电极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口J₃连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁n发射极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口P₄连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂C的管组Q₃栅极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口P₅连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂C的管组Q₃集电极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口P₆连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂C的管组Q₃发射极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口J₄连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂C的管组Q₃n栅极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口J₅连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂C的管组Q₃n集电极，第一块双路IGBT驱动板6输出接口J₆连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂C的管组Q₃n发射极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口P₁连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂栅极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口P₂连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂集电极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口P₃连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂发射极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口J₁连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂n栅极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口J₂连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂n集电极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口J₃连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂n发射极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口P₄连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄栅极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口P₅连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄集电极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口P₆连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄发射极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口J₄连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄n栅极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口J₅连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄n集电极，第二块双路IGBT驱动板7输出接口J₆连接IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄n发射极；

IGBT模块全桥逆变器5桥臂A管组散热板、IGBT模块全桥逆变器5桥臂C管组散热板分别装配两个水盒，水盒进水管连接风冷式冷水机组的出水管，水盒出水管连接风冷式冷水机组的进水管，制冷循环散热冷却IGBT模块的热量，IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁集电极连接铜排，IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₃发射极连接铜排，两块铜排之间绝缘层分隔相叠，两块铜排之间连接第一组滤波薄膜电容C₆2，IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁发射极与IGBT模块全桥逆变器5桥臂C的管组Q₃集电极互连，所引出的导线穿绕磁环E₁为电感L₁连接到直流层叠母线第一层的一块铜板，直流层叠母线第一层的一块铜板连接感应炉谐振电感L₀11的一端，IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁n集电极连接铜排，IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₃n发射极连接铜排，两块铜排之间绝缘层分隔相叠，两块铜排之间连接第二组滤波薄膜电容C₇2，IGBT模块全桥逆变器5桥臂A的管组Q₁n发射极与IGBT模块全桥逆变器5桥臂C的管组Q₃n集电极互连，所引出的导线穿绕磁环E₁为电感L₂连接到直流层叠母线第一层的一块铜板，电感L₂与电感L₁导线反相穿入磁环E₁，直流层叠母线第一层的一块铜板连接感应炉谐振电感L₀11的一端，感应炉谐振电感L₀11另一端连接谐振电容C₀10一端，谐振电容C₀10另一端连接直流层叠母线第一层另一块铜板，感应炉谐振电感L₀11进水管、谐振电容C₀10箱体进水管分别连接风冷式冷水机组的出水管，感应炉谐振电感L₀11出水管、谐振电容C₀10箱体出水管分别连接风冷式冷水机组的进水管，IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组散热板、IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组散热板分别装配两个水盒，水盒进水管连接风冷式冷水机组的出水管，水盒出水管连接风冷式冷水机组的进水管，IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂集电极连接铜排，IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄发射极连接铜排，两块铜排之间绝缘层分隔相叠，两块铜排之间连接第三组滤波薄膜电容C₈2，IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂发射极与IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄集电极互连，所引出的导线穿绕磁环E₂为电感L₁连接到直流层叠母线第一层另一块铜板，IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂n集电极连接铜排，IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄n发射极连接铜排，两块铜排之间绝缘层分隔相叠，两块铜排之间连接第四组滤波薄膜电容C₉2，IGBT模块全桥逆变器5桥臂B的管组Q₂n发射极与IGBT模块全桥逆变器5桥臂D的管组Q₄n集电极互连，所引出的导线穿绕磁环E₂为电感L₂连接到直流层叠母线第一层另一块铜板，电感L₁与电感L₂导线反相穿入磁环E₂，直流层叠母线第一层另一块铜板连接谐振电容C₀10的另一端；

IGBT模块全桥逆变器5桥臂A管组Q₁、Q₁n集电极连接的铜排、IGBT模块全桥逆变器5桥臂B管组Q₂、Q₂n集电极连接的铜排连接到直流层叠母线第二层铜板，直流层叠母线第二层铜板连接直流电源正极VCC，IGBT模块全桥逆变器5桥臂C管组Q₃、Q₃n发射极连接的铜排、IGBT模块全桥逆变器5桥臂D管组Q₄、Q₄n发射极连接的铜排连接到直流层叠母线第三层铜板，直流层叠母线第三层铜板接直流电源负极，并且连接机柜地线端GND，直流层叠母线第一层的两块铜板分隔安全距离后，平铺一层聚四氟乙烯或环氧树脂绝缘板，绝缘板背后层叠第二层铜板，第二层铜板与第三层铜板之间层叠另一块绝缘板，第一层的两块铜板分别焊接冷却循环的水管，注水冷却；

直流层叠母线正极铜板连接限流电阻R₇的一端和开机延时继电器4常开触点S₁的一端，数字信号处理DSP控制板8缓冲开机延时信号TP连接中间继电器，中间继电器驱动开机延时继电器4，限流电阻R₇另一端、开机延时继电器4常开触点S₁另一端连接三相全波整流器1二极管D₁、D₂、D₃阴极，直流层叠母线负极导电铜板连接三相整流器1二极管D₄、D₅、D₆阳极，二极管D₁、D₂、D₃阳极与二极管D₄、D₅、D₆阴极依次穿联后分别连接快熔F₁、快熔F₂、快熔F₃的一端，二极管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆散热板安装水盒注入冷水循环冷却，快熔F₁、快熔F₂、快熔F₃另一端连接三相交流接触器对应的三组触点一端，同时连接电度计量表3，三相交流接触器对应的三组触点另一端连接三相交流电源AC.380V，三相交流接触器线圈经空气开关连接到交流电源；

两个开关电源14、16输入端经变压器接入交流电源，一个开关电源14输出直流电压15V连接数字信号处理DSP控制板8主电源接口，另一个开关电源16输出直流电压24V连接人机对话触摸屏9电源端和数字信号处理DSP控制板8辅助电源接口，数字信号处理DSP控制板8交流电压采集KC接口分别连接快熔F₁、快熔F₂、快熔F₃的一端，数字信号处理DSP控制板8工频电流采集AC接口经电流互感器15连接交流电源，数字信号处理DSP控制板8直流电压采集接口DC连接直流层叠母线正、负电极的铜板，数字信号处理DSP控制板8电流采集由感应加热负载电流取样磁环电感12信号经电阻分压接入接口ZF，数字信号处理DSP控制板8通信接口WS连接人机对话触摸屏9，人机对话触摸屏9软件设置开机时间、加热工件节拍时间、输出功率、加热温度，加热频率检测由磁环12取样信号连接数字信号处理DSP控制板8锁相环路PLL接口，锁相环路PLL自动调谐跟踪工件加热频率的变化，密封式机柜内分别安装三相电源整流器1、数字信号处理DSP控制板8、IGBT模块全桥逆变器5、风冷式冷水机组，机柜顶部安装感应炉11、工件输送装置，红外测温探头和无线发射器安装在感应炉11出口处，数字信号处理DSP控制板故障检测保护对缺水、过热、过压、过流、欠压、缺相经A/D采样连接数据线，通过软件编程算法对其信号实时处理，快速反应监控。

红外测温无线传输免接光纤或电缆，安装、使用灵活便捷，激光二极管发射可见光的激光束对准工件测温点，精准测量温度。无线发射、接收晶振稳频，数据频率键控FSK调制抗干扰能力强，适应大功率感应炉辐射强电磁场高温潮湿的恶劣环境稳定工作，红外测温数据由数字信号处理器DSP实时运算闭环控制温度，满足工件热处理技术要求。

数字信号处理器DSP芯片可编程相位控制产生超前、滞后交替的两路移相脉宽调制PWM₁、PWM₂信号，移相角从180°逐渐减小，脉宽从零开始逐渐增大，直到最大值，然后，移相角反方向变化，脉宽由大变小，交替轮换开关时间相等平衡全桥逆变器四个桥臂IGBT模块的功耗，克服固定桥臂功耗大的缺陷，排除四个桥臂IGBT模块功耗不均的隐患，实现零功率软启动，提高全桥逆变器安全运行可靠性。负载匹配串联谐振电路感应加热，避免匹配变压器插入产生的功率损耗，节能效果显著。

全桥逆变器四个桥臂IGBT模块的集电极、发射极分别连接两块铜排，两块铜排之间连接滤波薄膜电容组，两块铜排分别连接到直流层叠母线的直流电源的正、负两层铜板，电源滤波薄膜电容分组支撑直流均衡供电对应的IGBT模块，各IGBT模块并联支路铜排长、宽对称布局，电流密度相同均流减小内在功耗，分立式铜排结构还便于检测和调整各IGBT模块均衡效果。

并联IGBT模块工作能增大输出功率，但是，由于IGBT模块饱和压降差异和结温Tj影响稳态电流不均衡，必须对并联IGBT模块电流均衡分配。本发明实施例两个IGBT模块并联逆变工作，在输出端分别由导线反向穿绕一个磁环E₁为电感L₁、电感L₂，当两个IGBT模块输出电流相等时，电感L₁、电感L₂电流产磁通相互共扼抵消，均衡电感等效为零，不产生压降，并联的两个IGBT模块输出电流不相等，有一个Δi电流进入负载，这个Δi在均流电感产生压降迫使该IGBT模块输出提高，另一个IGBT模块输出降低，两个IGBT模块电流达到共扼均流，抑制并联模块产生的环流冲击，排除功耗，避免IGBT模块电流升高管芯结温超限烧坏。磁环E₂电感L₁、电感L₂与磁环E₁电感L₁、电感L₂的结构和工作原理相同。

全桥逆变器的四个桥臂IGBT模块吸收尖峰脉冲电路电容C₁、电阻R₁、快恢二极管D₁和电容C₂、电阻R₂、二极管D₂吸收桥臂A、C开关尖峰脉冲，电容C₃、电阻R₃、二极管D₃和电容C₄、电阻R₄、二极管D₄吸收桥臂B、D开关尖峰脉冲，电容C₅、电阻R₅、R₆和二极管D₅吸收直流母线尖峰脉冲，防止感应炉电感产生反相高压尖峰脉冲开关瞬间击穿IGBT模块。IGBT模块过热保护电路热敏电阻RP₁、RP₂、RP₃、RP₄依次粘贴四个桥臂IGBT模块，传感保护IGBT模块结温接近极限时，切断IGBT模块电源，避免损坏。

风冷式冷水机组带过热保护压缩机k、冷凝器f、低噪音外转子风机i、蒸发器a、水箱b、干燥过滤器e、膨胀阀d、高压表及控制器j、低压表及控制器1、两个球阀m、n、水泵g、冷凝器f毛细铜管套置铝翅片h，低噪音外转子风机i对准冷凝器毛细铜管套置铝翅片h风冷热交换，水箱b置有浮球开关c，浮球开关c控制水位缺水报警，并开启电磁阀s自动补充进水in，水箱b由水泵g出水经球阀m分别连接三相整流二极管散热水盒o进水管、IGBT模块散热水盒p进水管、谐振电容水箱q进水管、感应炉谐振电感r铜管进水口，温度计t测量监控出水温度，三相整流二极管散热水盒o出水管、IGBT模块散热水盒p出水管、谐振电容水箱q出水管、感应炉谐振电感r铜管出水口经球阀n返回水箱。风冷式冷水机组不须配备冷却塔和机房，并且不消耗水，结构紧凑、体积小，冷却温度调节范围大，高效冷却，适合密封式机柜配套安装。

风冷式冷水机模块化结构分组启动，自动温控调节开机、关机，制冷强制冷却感应加热设备全桥逆变器IGBT模块、三相全波整流器二极管、谐振电容、感应炉产生的热量，大大降低设备故障率，保障安全运行。