本实用新型涉及一种加热装置，具体是电涡流加热装置及其构成的分布式热能系统。
背景技术：
随着大气污染日益严重，人们的环保意识逐渐增强，在“煤改电”供热系统中，采用电磁锅炉替代燃煤、燃油锅炉越来越普及。加热装置作为电磁锅炉的重要组成部分，其性能对电磁锅炉的推广具有显著的影响。中国专利申请公布号CN 103206735 A于2013年07月17日公开了一种高频感应加热装置，其包括高频加热主机、变压器、感应加热圈，其应用时水井内的水进入用水水罐和备用水罐后通过水泵打入感应加热圈内进行加热，加热后的热水存入用水水罐用于洗澡用水，加热后产生的蒸汽存入暖气水罐用于暖气片取暖。该加热装置同市面上大多数的电磁加热装置相同，电压等级低，电功率小，仅适用于热源需求较少的场合使用，对于工矿企业、机关团体、城镇供暖等所需热源多达十蒸吨以上的热用户，对应的电功率在7MW以上，采用380VAC等级的交流电源完成大电功率热能转换是难以实现的，这一定程度上也影响了电磁锅炉的推广应用。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种电涡流加热装置，其能实现高压大功率热能转换的需求，效率高，功因高，采用单元模块化的方式设计，易于满足用户的不同需求，进而便于推广应用。本实用新型还公开了上述电涡流加热装置构成的分布式热能系统。
本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：电涡流加热装置，包括三相输入电源、第一接触器、移相变压器、H桥功率单元、串联谐振单元、主控制器及电磁热交换器，所述第一接触器的两端分别与三相输入电源和移相变压器的原边连接；所述H桥功率单元的数量为N个，其中，N为大于或等于1的正整数，N个所述的H桥功率单元的输入端均与移相变压器的副边绕组连接，每个H桥功率单元的输出端均对应连接一个串联谐振单元；所述电磁热交换器设有线圈，每个串联谐振单元的输出端均连接一个电磁热交换器，具体与电磁热交换器的线圈连接；
每个H桥功率单元均设有控制其电源通断的单元控制器，N个所述的H桥功率单元的单元控制器均与主控制器连接。
本实用新型由主控制器完成对多个H桥功率单元的控制，实现装置的多路输出。本实用新型应用时，将高压工频交流电源变成中频交流电，中频交变电流产生中频交变磁场，中频交变磁场在电磁热交换器内会产生电涡流，电涡流使发热体温度升高，从而将介质（水）加热。
进一步的，电涡流加热装置，还包括预充电回路单元和第二接触器，所述第二接触器的两端分别与预充电回路单元和移相变压器的原边连接。本实用新型的预充电回路是通过另一路电源（低压）对移相变压器励磁和H桥功率单元回路中滤波电容充电。预充电回路中设有可切电阻限制预充电电流过大。本实用新型应用时，预充电结束后，高压回路再合闸（上电），能避免高压合闸是操作过电压和浪涌电流。
进一步的，所述预充电回路单元包括低压电源和升压变压器，所述低压电源的输出端与升压变压器的二次绕组连接，且从低压电源的输出端至升压变压器的二次绕组之间的线路上依次串接有一个交流接触器和P-1个电阻器，其中，P为大于1的正整数，每个电阻器上均并联一个交流接触器，所述预充电回路单元具体通过升压变压器的一次绕组与第二接触器连接。
进一步的，所述H桥功率单元包括不控整流桥、直流滤波电路及H桥单相逆变电路，所述H桥功率单元具体通过不控整流桥的输入端与移相变压器的副边绕组连接，所述直流滤波电路的输入端与不控整流桥的输出端连接；所述H桥单相逆变电路的数量为M个，其中，M为大于或等于1的正整数，M个所述的H桥单相逆变电路的输入端均与直流滤波电路的输出端连接，所述串联谐振单元包括M条串联谐振回路，每个H桥单相逆变电路的输出端均对应连接一个串联谐振回路，同一串联谐振单元中的M条串联谐振回路均连接于该串联谐振单元连接的电磁热交换器的线圈上。由于IGBT器件受到额定电流的限制，本实用新型将一个H桥功率单元共用不控整流桥和直流滤波电路，采用多个H桥单相逆变电路并联的连接方式，便于扩大单个H桥功率单元的容量。
本实用新型的串联谐振单元设有多条串联谐振回路时，同一串联谐振单元的多条串联谐振回路输出通过并联、串联或串并联组合的方式与电磁热交换器的线圈连接。串联谐振单元中多条串联谐振回路与电磁热交换器的线圈连接方式，取决于用户供热系统所需热能的大小，可以按用户需求任意组合。
进一步的，所述电磁热交换器还包括绝缘耐温管和发热体，所述绝缘耐温管的两端开口分别为加热介质进口和加热介质出口，所述线圈缠绕于绝缘耐温管的外侧壁上，所述发热体设于绝缘耐温管内且穿过线圈环绕的区域内。传统电磁热交换器中发热体产生的热量一部分被加热介质（水）带走，还有一部分会散发出去，具有大量热量流失，这导致加热效率低。本实用新型将发热体完全置于介质（水）中，可使得电涡流产生的热量全部被介质（水）带走，本实用新型改进了介质（水）通路与发热体的位置关系，使介质（水）通路夹在线圈与发热体之间，使发热体产生的热量尽可能多的被介质（水）通路吸收，能避免热量散发到空气中，进而能减少热量的流失，提升加热效率。
基于上述的电涡流加热装置构成的分布式热能系统，还包括监控中心，所述监控中心包括中央控制器及与中央控制器连接的通讯模块，所述电涡流加热装置的主控制器连接有通讯模块，所述监控中心与电涡流加热装置通过通讯模块进行信息交互。
现有的供热系统普遍采用的方式是集中建设供热机主，通过管网长距离向用户输送蒸汽和热水，存在以下问题：1、供热机主排放问题得不到根治；2、管网输送热损失大；3、建设成本高，占地大，维护成本高；4、在低负荷运行时，运行成本高；5不易实现分布式控制，做到无人操作。本实用新型采用电涡流加热装置，分别将多台装置邻近布置在各热用户用热点，装置通过云服务器远方监控中心相连，在远程就能实现“谁用开谁，即用即开”。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：（1）本实用新型通过高压直接输入多路输出，能实现高压大功率热能转换的需求，效率高，功因高。本实用新型采用单元模块化的方式设计，易于满足用户的不同需求，集中度高，占地小，装置邻近用户，不需要管网，整体集装箱式设计，安装方便，进而便于推广应用。
（2）现有的电磁加热装置应用时不易实现分布式控制，也不易做到无人操作。本实用新型的电涡流加热装置采用一个主控制器，即可实现PWM波形计算、设备的自诊断监测控制，以及与远程监控系统实现通信，易于实现智能组网控制系统。
（3）本实用新型在输入侧设置有移相变压器，可采用多重化移相技术使得本实用新型对电网无谐波污染。
（4）本实用新型设置有预充电回路，可采用上电（合闸）预充电技术，有效抑制操作过电压和浪涌电流的产生。
（5）本实用新型每路输出对应的电磁线圈可任意实现串并联，以满足不同容量，不同参数的需要。
（6）本实用新型的分布式热能系统应用时，采用邻近热用户的分布式布置方式，取消供热管网，无需管网建设，可远程监控，就地无人化操作，进而使得本实用新型应用时更便于推广应用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型一个具体实施例中电涡流加热装置的结构示意图；
图2为图1中预充电回路的结构示意图；
图3为图1中H桥功率单元的结构示意图；
图4为图1中电磁热交换器的结构示意图；
图5为本实用新型一个具体实施例中分布式热能系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例：
如图1所示，电涡流加热装置，包括三相输入电源、预充电回路单元、第一接触器KM1、第二接触器KM2、移相变压器、H桥功率单元、串联谐振单元、主控制器及电磁热交换器1，其中，第一接触器KM1的两端分别与三相输入电源和移相变压器的原边连接。本实施例中H桥功率单元的数量为N个，其中，N为大于或等于1的正整数，N个H桥功率单元的输入端均与移相变压器的副边绕组连接，每个H桥功率单元的输出端均对应连接一个串联谐振单元。电磁热交换器1设有线圈102，每个串联谐振单元的输出端均连接一个电磁热交换器1，具体与电磁热交换器1的线圈102连接。本实施例的每个H桥功率单元均设有控制其电源通断的单元控制器，N个H桥功率单元的单元控制器均与主控制器连接。
本实施例中三相输入电源的电压为10kV/6kV的交流电。本实施例的移相变压器采用多重化移相变压器，其三项接法为延边三角形，其二次侧是多组抽头干式变压器，每组抽头干式变压器对应为一个H桥功率单元供电。移相的目的是要消除整流所产生的多次谐波，其移相角度根据功率单元组数确定。
如图2所示，本实施例的第二接触器KM2的两端分别与预充电回路单元和移相变压器的原边连接，其中，预充电回路单元包括低压电源和升压变压器，低压电源的输出端与升压变压器的二次绕组连接，且从低压电源的输出端至升压变压器的二次绕组之间的线路上依次串接有一个交流接触器和P-1个电阻器，其中，P为大于1的正整数，每个电阻器上均并联一个交流接触器，预充电回路单元具体通过升压变压器的一次绕组与第二接触器KM2连接。
如图3所示，本实施例的H桥功率单元包括不控整流桥、直流滤波电路及H桥单相逆变电路， H桥功率单元具体通过不控整流桥的输入端与移相变压器的副边绕组连接，直流滤波电路的输入端与不控整流桥的输出端连接。本实施例中H桥单相逆变电路的数量为M个，其中，M为大于或等于1的正整数，M个H桥单相逆变电路的输入端均与直流滤波电路的输出端连接。本实施例的串联谐振单元包括M条串联谐振回路，每个H桥单相逆变电路的输出端均对应连接一个串联谐振回路，同一串联谐振单元中的M条串联谐振回路均连接于该串联谐振单元连接的电磁热交换器1的线圈102上。
如图4所示，本实施例的电磁热交换器1还包括绝缘耐温管101和发热体103，本实施例的绝缘耐温管101采用聚四氟乙烯、硅橡胶、氟橡胶等绝缘耐高温材料制成，绝缘耐温管101的两端开口分别为加热介质进口和加热介质出口，线圈102缠绕于绝缘耐温管101的外侧壁上，发热体103设于绝缘耐温管101内且穿过线圈102环绕的区域内。图4中发热体103设置为螺旋状结构，但在具体设置时，不局限于螺旋状结构，也可设置为片状结构、空心或实心圆柱状结构、空心或实心棱柱状结构等。
如图5所示，基于上述电涡流加热装置构成的分布式热能系统，还包括监控中心，其中，监控中心包括中央控制器及与中央控制器连接的通讯模块，中央控制器采用计算机实现，电涡流加热装置的主控制器连接有通讯模块，监控中心与电涡流加热装置通过通讯模块进行信息交互。
本实施例的电涡流加热装置采用一个主控制器对多个H桥功率单元实现PWM波形计算、加热功率的调整、负载的最大电流控制、锁相环技术实现负载的频率动态调整、设备的自诊断监测控制，以及与远程监控中心实现通信等功能。本实施例的工作频率可达5kHz~20kHz，能提高热转换效率。本实施例应用时配备过流、短路、过热、过压、通信故障等故障检测和报警功能，并可记录各种操作以及记录故障时刻的工作状态和波形，便于故障分析。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。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的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。