制下交替工作(导通和关断)，这样在串联谐振回路中两端将产生固有频率的正弦波震荡电流。该电流经T1耦合输出到感应加热线圈上，实现在新的逆变频率下线圈中管道的电磁感应加热。
[0028]交流接触器K1，设置在全桥整流电路和Η桥之间，用于在电源工作出现意外时切断供电。
[0029]感应加热主电路还连接有直流侧电流检测电路和逆变检测电路:
[0030]直流侧电流检测电路通过霍尔直流变换器检测电流信号，然后经过过流保护电路将信号传到MCU主控板，完成供电直流电流的过流保护控制。
[0031]逆变检测电路通过交流互感器，分别采样逆变回路的电流频率、相位和幅值变化。该信号采样后一路经过零比较器比较后控制PWM脉冲的频率和相位，使控制脉冲的频率和相位始终与谐振回路的固有频率同频、同相，使逆变回路的功率因数始终维持在接近为1; 一路送到运算放大器与给定的功率调节给定信号比较(直流给定信号)完成设备的输出功率调节功能；一路由交流互感器产生逆变检测信号，然后经过过流保护电路将信号传到MCU主控板上，完成逆变电流的过流保护控制。
[0032]MCU主控板包括MCU控制电路、控制Η桥中IGBT通断的快速驱动电路、与MCU控制电路和快速驱动电路连接的负载电流电压检测保护电路;MCU控制电路包括MCU，MCU连接对感应加热主电路输出电流频率进行跟踪和控制的频率跟踪电路、对感应加热主电路输出功率进行控制的功率控制电路、对管道表面及内部流体温度进行控制的温度控制电路、保护电路、报警电路和显示屏。其中:
[0033]频率跟踪电路采用负载频率闭环控制技术，根据锁相环原理，由鉴相器、环路滤波器和电压控制振荡器组成一个负反馈控制系统，通过MCU对感应加热主电路的输出电流频率进行跟踪和控制，保证感应加热主电路的输出电流频率与负载固有频率一致，实现感应加热主电路的电能最大输出锁相环路能够进入相位跟踪，实现输出与输入信号的同步，实现频率跟踪。
[0034]功率控制电路采用双闭环脉冲密度调节的功率控制技术，通过分别对Η桥的电压闭环和电流闭环，使Η桥的输出功率对应设定的大小，因此实现电源的功率调节。
[0035]保护电路包括过流保护、过压保护、缺相保护、过热保护、风机故障保护等保护电路，一旦相应的保护电路动作，就会通过报警电路产生相应的报警信号，机器停止工作，并且直观地传到显示屏上。
[0036]温度控制电路，包括设置于管道表面的温度传感器和设置于管道内的温度传感器，对管道表面及内部流体温度同时进行闭环控制，保证温度控制的精确性，并且具有高低温报警保护及温度显示。通过温度控制仪表可以设定管道流体需要的温度，当温度高于设定温度时设备自动停机；当温度低于设定温度时设备自动开启加热。
[0037]本实用新型在使用时，首先需要在石油管道盘管上包裹一至两层陶瓷纤维棉或毡，以保证保温效果好、高绝缘(不会产生打火)、阻燃(高温下不会燃烧);然后在陶瓷纤维棉上缠绕由高温线制成的感应圈，该种高温电磁线可在350°C工作环境下正常工作，导线外层具有高绝缘技能，防止打火，阻燃(高温下不燃烧)；将高温线与主机输出端连接，主机和盘管间距离可自由决定。
[0038]本实用新型可以固定安装在有雨雪或沙尘的地方进行管道的电磁感应加热，可长时间连续工作，多方面保证盘管安全生产、阻燃、防爆等要求。
【主权项】
1.一种用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，其特征在于:包括设置有散热风道和自动保温系统的主机机箱，以及设置在主机机箱内的感应加热主电路、控制所述感应加热主电路对管道进行加热的MCU主控板；所述感应加热主电路包括对工频电源进行整流的全桥整流电路，以及将全桥整流电路输出的直流逆变为高频电流、对管道进行电磁感应加热的Η桥；所述MCU主控板包括MCU控制电路、控制Η桥中IGBT通断的快速驱动电路、与MCU控制电路和快速驱动电路连接的负载电流电压检测保护电路;MCU控制电路包括MCU，MCU连接对感应加热主电路输出电流频率进行跟踪和控制的频率跟踪电路、对感应加热主电路输出功率进行控制的功率控制电路、对管道表面及内部流体温度进行控制的温度控制电路、保护电路、报警电路和显示屏。2.根据权利要求1所述的用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，其特征在于:所述Η桥主要由四个IGBT模块、谐振电容、匹配变压器和感应圈构成，所述感应圈采用高温线，缠绕在包裹了陶瓷纤维棉或毡的管道盘管上。3.根据权利要求1所述的用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，其特征在于:散热风道包括进风口和散热孔；进风口设置在机箱顶部和底部，散热孔设置在机箱两侧；进风口和散热孔均安装有滤网。4.根据权利要求3所述的用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，其特征在于:散热孔采用鱼鳞孔。5.根据权利要求1所述的用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，其特征在于:机箱顶部安装有防雨檐。6.根据权利要求1所述的用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，其特征在于:机箱底部还设置有进线孔和支腿，支腿底部设置有地脚螺栓安装孔。7.根据权利要求1所述的用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，其特征在于:所述工频电源经过空气开关输入到全桥整流电路。8.根据权利要求1所述的用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，其特征在于:在全桥整流电路和Η桥之间设置有交流接触器。9.根据权利要求1或8所述的用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，其特征在于:所述全桥整流电路由六个大功率二极管组成，第一二极管的阳极连接第二二极管的阴极，第三二极管的阳极连接第四二极管的阴极，第五二极管的阳极连接第六二极管的阴极，第一二极管、第三二极管、第五二极管的阴极均相连，第二二极管、第四二极管、第六二极管的阳极均相连，滤波电容并联在所述全桥整流电路的两端。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于管道加热的IGBT电磁感应加热设备，包括设置有散热风道和自动保温系统的主机机箱，以及设置在主机机箱内的感应加热主电路、控制感应加热主电路对管道进行加热的MCU主控板；感应加热主电路包括全桥整流电路，以及将全桥整流电路输出的直流逆变为高频电流、对管道进行电磁感应加热的H桥；MCU主控板包括MCU控制电路、快速驱动电路、负载电流电压检测保护电路。本实用新型可以安装在有雨雪或沙尘的野外进行管道的电磁感应加热，可长时间连续工作，保证盘管安全生产、阻燃、防爆等要求；保证温度控制的精确性；有效保证高寒地区设备正常工作；设备体积小，重量轻，效率高；控制精度高；所有功率器件冷却效果好。
【IPC分类】H05B6/06
【公开号】CN205029897
【申请号】CN201520604574
【发明人】吴水江, 翁全璞
【申请人】郑州科创电子有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年8月12日