串联谐振中频加热电源的控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种串联谐振中频加热电源的控制装置，属于中频加热电源的控制领域。

背景技术：

现早期中频加热电源的功率器件是可控硅，随着功率器件的发展，中频加热电源的功率器件逐渐被IGBT功率器件所取代。IGBT中频加热电源的逆变器件为IGBT模块，它是一种恒功率输出电源，功率因数高，无功损耗小，它具有加热速度快、节能、高次谐波污染低等优点。IGBT中频加热电源的主电路结构简单，其控制装置是IGBT中频加热电源的重要部分，研制一种结构简单紧凑、电磁干扰小，性能可靠的IGBT中频加热电源的控制装置是必要的。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种串联谐振中频加热电源的控制装置。

为达到上述目的，本实用新型一种串联谐振中频加热电源的控制装置，包括信号采集板、控制板、开关量输入输出板、光纤板、直流电源和触摸屏，

所述信号采集板通过96针接插件端口与控制板电性连接；

所述开关量输入输出板通过96针接插件端口与控制板电性连接；

所述光纤板通过96针接插件端口与控制板电性连接；

所述触摸屏通过通讯线与所述控制板通讯连接；

所述直流电源通过导线分别与控制板、开关量输入输出板和光纤板连接用于为所述控制板、开关量输入输出板和光纤板提供直流电压。

进一步地，所述控制板包括FPGA模块、DSP控制器和单片机；

所述DSP控制器用于控制中频加热电源的软启动、扫频调功和双闭环控制；所述单片机用于与触摸屏进行通讯；

所述FPGA模块与控制板上两个A/D转换模块通讯连接，用于对A/D转换模块进行采样控制；所述FPGA模块与锁相环芯片通讯连接，用于对锁相环芯片的输出频率进行分频；所述FPGA模块与所述光纤板通讯连接，用于输出PWM信号和脉冲封锁信号给光纤板，同时接收光纤板输出的IGBT故障信号。

进一步地，所述信号采集板包括中频加热电源输入电压检测模块，输入电流检测模块，输出电压检测模块，输出电流检测模块，红外测温模块，限流电感电流检测模块以及负载补偿电容电压检测模块；各检测模块通过差分输入差分输出的调理电路与控制板板上的A/D转换模块通讯连接。

进一步地，所述光纤板设置有4个光纤端口，包括第一光纤发送端口、第二光纤发送端口、第三光纤发送端口和光纤接收端口；所述第一光纤发送端口用于发送逆变器的左半桥PWM信号，所述第二光纤发送端口用于发送逆变器的右半桥PWM信号，所述第三光纤发送端口用于发送逆变器的使能信号，所述光纤接收端口用于接收逆变器的输出信号。

进一步地，还包括一防干扰的屏蔽箱，所述控制装置设置在所述屏蔽箱内，所述屏蔽箱上设置有与所述控制装置相适配的接口。

进一步地，还包括IGBT驱动板，所述IGBT驱动板通过光纤板与控制板电连接，用于接收控制板的控制信号，以控制中频加热电源中IGBT的启闭。

进一步地，所述控制板为四层PCB板，所述信号采集板、开关量输入输出板和光纤板分别为两层PCB板。

进一步地，所述开关量输入输出板上设置有第一96针接插线件端口和第二96针接插线件端口；所述第一96针接插线件端口用于接收开关量输入信号和所需的电源电压信号；所述第二96针接插线件端口用于发送开关量输出信号

本实用新型中，通过将控制装置中的电路板安装在一个具有屏蔽功能的机箱中，整体结构简单紧凑，电磁干扰小。通过使用本实用新型中的控制装置能提高中频加热电源的启动成功率，控制装置运行可靠；同时控制装置提供人性化的人机交互界面。

附图说明

图1是一种串联谐振中频加热电源的控制装置简图；

图2是一种串联谐振中频加热电源的主电路结构图；

图3是控制板的结构框图；

图4是信号采集板的结构框图；

图5是开关量输入输出板的结构框图；

图6是光纤板的结构框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。

如图2所示，一种串联谐振中频加热电源的主电路结构图，包括限流电阻R1、R2和R3，限流电阻R1、R2和R3用于不控整流的软启动(降压、补偿或变频)，在启动过程中采用延时启动，即一开始接通断路器K2，三相电通过三个限流电阻对电容进行充电，延时时间到时接通断路器K1，短接延时电阻。整流二极管D1、D2、D3、D4、D5和D6用于三相电的不控整流，C1、C2、C3和C4为支撑电容，R4和R5用于支撑电容的均压，C5为滤波电容，电阻R6和发光二极管D8用于显示支撑电容的充电与否，限流电感L并联一个二极管D7，另外在二极管D7两端并联一个由电阻R7和电容C6串联组成的吸收电路来保护二极管，检测限流电感的电流用于过电流的保护。逆变部分是由IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4组成的两个桥臂。

结合图1，本实施中提供一种控制图2中串联谐振中频加热电源的控制装置，包括信号采集板(1)、控制板(2)、开关量输入输出板(3)、光纤板(4)、直流电源(5)和触摸屏(6)，

所述信号采集板(1)通过96针接插件端口与控制板(2)电性连接；

所述开关量输入输出板(3)通过96针接插件端口与控制板(2)电性连接；

所述光纤板(4)通过96针接插件端口与控制板(2)电性连接；

所述触摸屏(6)通过通讯线与所述控制板(2)通讯连接；

所述直流电源(5)通过导线分别与控制板(2)、开关量输入输出板(3)和光纤板(4)连接用于为所述控制板、开关量输入输出板和光纤板提供直流电压。具体的，控制板为四层PCB板，所述信号采集板、开关量输入输出板和光纤板分别为两层PCB板。

实施例2

结合图3，作为实施例1的具体方案，本实施例中，控制板(3)包括FPGA模块、DSP控制器和单片机；

所述DSP控制器用于控制中频加热电源的软启动、扫频调功和双闭环控制，实施串联谐振中频加热电源的控制和保护；所述单片机用于与触摸屏进行通讯；

所述FPGA模块与控制板上两个A/D转换模块(ADS8364)通讯连接，用于对A/D转换模块进行采样控制；所述FPGA模块与锁相环芯片通讯连接，用于对锁相环芯片的输出频率进行分频；提供串联谐振中频加热电源的保护信号；所述FPGA模块与所述光纤板通讯连接，用于输出PWM信号和脉冲封锁信号给光纤板，同时接收光纤板输出的IGBT故障信号；控制板(2)上的锁相环芯片74HC4046接收来自信号采集板(1)的电压同步信号，实施对电压同步信号的硬件锁相。96针接插件端口1和96针接插件端口2连接信号采集板(1)，96针接插件端口3和96针接插件端口4连接开关量输入输出板(3)，96针接插件端口5与光纤板相连。

本实施中所述DSP具体为模数转换，数字信号处理器，TMS320F28335型数字信号处理器。

结合图4，信号采集板的结构框图，信号采集板包括中频加热电源输入电压检测模块，输入电流检测模块，输出电压检测模块，输出电流检测模块，红外测温模块，限流电感电流检测模块以及负载补偿电容电压检测模块，各检测模块通过差分输入差分输出的调理电路与控制板板上的A/D转换模块通讯连接；具体的信号采集板采集的12路模拟量信号号包括3路输入电压信号、3路输入电流信号、1路输出电压信号、1路输出电流信号、2路红外测温信号、1路限流电感电流信号和1路负载补偿电容电压信号。12路模拟量信号采用差分输入差分输出的调理电路，经调理电路处理后输出给控制板的2个A/D(ADS8364)芯片进行同步采样控制；输入电压还经同步调理电路处理后输出给控制板的74HC4046进行锁相。96针接插件端口1流通同步信号和信号采集板所需的电源电压信号，96针接插件端口2流通经调理后的12路模拟信号。信号采集板的96针接插件端口1和96针接插件端口2的公端口分别与控制器的96针接插件端口1和96针接插件端口2的母端口相连。

结合图6，光纤板上设置有4个光纤端口，包括第一光纤发送端口、第二光纤发送端口、第三光纤发送端口和光纤接收端口；所述第一光纤发送端口用于发送逆变器的左半桥PWM信号，所述第二光纤发送端口用于发送逆变器的右半桥PWM信号，所述第三光纤发送端口用于发送逆变器的使能信号，所述光纤接收端口用于接收逆变器的输出信号。具体的，光纤板(4)上的96针接插件端口5的公端口与控制板(2)上的96针接插件端口5母端口相连。

本是实施例中，还包括IGBT驱动板，所述IGBT驱动板通过光纤板与控制板电连接，所述的光纤板(4)将控制板(2)与IGBT驱动板之间的电信号转换为光信号，塑料光纤连接光纤板(4)和IGBT驱动板，对控制板(2)和IGBT驱动板实施光隔离。触摸屏(6)用于监控串联谐振中频加热电源。

结合图5，开关量输入输出板上设置有第一96针接插线件端口3和第二96针接插线件端口4；所述第一96针接插线件端口3用于接收开关量输入信号和所需的电源电压信号；所述第二96针接插线件端口4用于发送开关量输出信号；开关量输入输出板的96针接插件端口3和96针接插件端口4的公端口分别与控制器的96针接插件端口3和96针接插件端口4的母端口相连。

实施例3

在上述各实施例的基础，作为上述实施例的进一步改进，本是实例中还包括一防干扰的屏蔽箱，所述控制装置设置在所述屏蔽箱内，所述屏蔽箱上设置有与所述控制装置相适配的接口。

本实用新型串联谐振中频加热电源控制装置，通过将控制装置中的电路板安装在一个具有屏蔽功能的机箱中，整体结构简单紧凑，电磁干扰小。通过使用本实用新型中的控制装置能提高中频加热电源的启动成功率，控制装置运行可靠；同时控制装置提供人性化的人机交互界面。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。