专利名称：加热系统电磁变频节能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉;Oa热系统电磁变频控制技术，尤其涉;Oo热系统电磁变频 节能控制器。
背景技术：
在我们的生活和生产活动中，很多时候都要用到加热。电加热是最为普遍 的方式，而在电加热这种方式中又以电阻丝加热较为普遍。但是电阻丝加热， 其热效率很低，并且还兼具许多其它缺点。目前，国内的塑料制品、塑料薄膜、 塑料造粒、拉丝注塑、管材等生产企业的生产设备百分之九十以上都是采用电 热圏对料筒和模头进行加热，使塑料原料熔解塑化后再注模、拉伸，挤出成型 为产品。用电阻丝制成的各种加热板、圈，通过接触传导方式存在以下几方面
的问题
1. 热损失大现有企业采用的加热方式，是由电阻丝绕制，圏的内外双面 发热，其内面(紧贴料筒部分)的热传导到料筒上，而外面的热量大部*失 到空气中，造成电能的损失浪费。
2. 环境温度上升由于热量大量散失，周围环境温度升高，尤其U季对 生产环境影响很大，现场工作温度都超过了 45X:,有些企业不得不采用空调降 低温度，这又造成能源的二次浪费。
3. 使用寿命短、维修量大采用电阻丝发热，其加热温度达800'C时，电 阻丝会因高温而烧断，常用电热圈使用寿命约在半年左右，因此，维修的工作 量相对较大。
4. 另外电阻丝加热还有一个缺点就是功率密度低，在一些需要温度较高的加热场合就无法适应了 。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的上述缺陷，提供一种加热系统电磁变频节能控 制器，以节省能源。
通过电磁感应原理使金属料筒自身发热，并且可以根据具体情况在料筒外 部包裹一定厚度的隔热保温材料，这样就大大减少了热量的散失，提高了热效
率，因此节电效果十分显著，可达30%~75%。因为电f兹加热圈本身并不发热， 而且是采用绝缘材料和高温电缆制造，所以不存在着傳，原电热圏的电阻丝在高 温状态下氧化而缩短使用寿命的问题，具有使用寿命长、升温速率快、无需要 维修等优点，减少了维修时间，降低了成本。现已被广大的国内的塑料制品、 塑料薄膜、塑料造粒、拉丝注塑、管材等生产企业使用，大大的降低了企业的 生产成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下^L术方案实现的 加热系统电磁变频节能控制器，包括逆变电源主电路、辅助电路、主控电 路组成；所述逆变电源主电路是将交流市电经EMI滤波器滤波后，由整流桥模 块U整流，再经电容滤波，加至由IGBT构成的桥式逆变电路，该直流高压经 逆变电路逆变为脉宽按正弦波规律变化的高频脉冲波，再由输出滤波器滤掉高 频谐波，得到中频正弦波，最后由变压器隔离、变压后提供给负载；主控制电 路产生并根据输出反馈电压和反馈电流来改变脉冲波的宽度，保证输出电压的 稳定；所述辅助电路根据主控电路发出的控制信号保证主电路依正确的顺序加 电，并对反馈电压、电流进行监测报警。
优选地，所述桥式逆变电路V1、 V2、 V3、 V4是由4只IGBT模块组成。优选地，主控电路由16位单片机87C196MC作为控制核心。 从以上技术方案可以看出，本实用新型通过先进的电路系统在^o热的金 属内部产生超音高频磁场，高频磁场根据高频感应原理在被加热的金属内部产 生高频电离子碰撞，从而产生热量使金属料筒温度迅速上升，由于是高频感应 原理，高频线圈不和被加热金属直接接触，所以系统本身热辐射温度接近环境 温度，只有50。C以下，人体完全可以触摸。它以热效高、发热快、省电节能、 安全可靠等诸多优点在我们曰常生活中发挥着重要作用， 附困说明
图1为本实用新型整体方框图2为本实用新型原理图3为本实用新型主控制电路示意图。
lfr实施方式
下面结合具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。 参见图1 、 2、 3所示，本实用新型由逆变电源主电路1、辅助电路2、主 控电路组成3;所述逆变电源主电路l, Kl为空气开关，L为EMI滤波器，用以 滤掉电网中的干扰和消除逆变电源对电网的干扰；K2， K3, K4为接触器，K2的 作用是在系统启动时接通电源，在故障时切断主电源，其辅助触点K2-1用来在 停机或保护电路动作时使滤波电容C1及C2上I&存的能量通过电阻R2快速放掉， 以便检修或避免掉电时电容C1及C2中聚积的能量还^i文完，逆变桥中同桥臂 上下主功率IGBT因驱动脉冲电平不确定发生同时导通而损坏。接触器K3和电 阻Rl构成IUi动电路，其作用是在系统启动时，通过电阻R1緩慢地对电容C1 及C2充电，防止直接启动时由于电容器C1及C2上初始电压为零，导致整流桥模块承受过大的电流冲击而损坏，当电容C1及C2上的电压充到一定值时，接 触器K3动作，其触点将电阻R1短接。K4用于将电源输出与负载隔开，当系统 启动成功后再将负栽接通，以保证电源系统顺利启动;Sj床护用电i殳备。滤波电 容Cl及C2用来对整流后的电压进行滤波，以保证提供给逆变桥的电压为平直 的直流电压。R3及R4分别并于C1及C2两端，以保证C1及C2各承受主电路中 直流电压的一半；S为霍尔电流传感器，对逆变电源的直通及短路保护提供一个 取样信号；VI ~V4为4只IGBT，构成桥式逆变电路。C3及C4用来抑制IGBT通 断过程中因电路中电感的存在引起的尖峰脉冲电压Ldi/dt，保证主功率开关器 件IGBT不因承受过高的尖峰脉冲电压而击穿损坏。Ll， L2， C5构成输出滤波器， 把逆变桥输出的按正弦波规律变化脉宽的高频脉冲波还原成中频正弦波输出， 并经变压器T1隔离后为负载提^^适幅值的电压。
所述辅助电路2包括辅助控制电路、显示屏及M控制、电源、驱动电路 组成；所述辅助控制电路是根据主控电路发出的控制信号，依次控制接触器K2， K3， K4的吸合及分断，保证主电路依正确的顺序加电，在保护电路工作时切断 主电路的供电电源。所述显示屏及,控制是在主控电路的控制下，显示系统 的工作状态，如电压、电流、频率等，并可通过掩睫改变输出电压的幅度(改 变范围为额定输出电压的和输出电压的频率，当系统出现故障时对故障进行显 示和报警，报警信号包括过流、过载、短路、过热、输入过压欠压、驱动报警 等。所述电源为主控制电路及外围电g供工作电源。所述驱动电路为IGBT的 栅极提供驱动电压，驱动电路的性能不仅直接关系到IGBT器件本身的工作性能 和运行安全，而且影响到整个系统的性能和安全。
所述主控电路组成3,它采用INTEL公司的16位单片机87C196MC作为控制核心。该单片机主要用于控制和数据处理，并具有脉宽调制信号输出端口。
在控制算法上采用模糊控制算法。单片机产生载频为20kHz的SPWM脉冲信号， 由脉宽调制信号输出端口输出，通过驱动电路加到IGBT的栅极，控制逆变电路 正确工作，同时，根据电压和电流的反馈值调整SPWM脉冲信号的脉宽以保持 输出信号幅度的稳定。为了保证系统安全可靠地运行，充分发挥单片机的强大 控制功能，由主控制电路对系统的关键器件和关键参数，例如过压、欠压、过 流、过载、输出短路、过热等进行实时监控，实现对系统工作状态的自诊断并 对故障进行相应的声光才艮警。由于采用了 16位单片机作为系统的控制核心，控 制快速准确，使系统具有响应快，运#^1定、可靠的特点。
优选的，所述逆变电源主电路中构成桥式逆变电路V1、 V2、 V3、 V4是由4 只IGBT模块组成。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和 详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以 做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型 专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1、加热系统电磁变频节能控制器，其特征在于包括逆变电源主电路、辅助电路、主控电路，逆变电源主电路、辅助电路分别与主控电路连接，辅助电路又与逆变电源主电路连接，所述逆变电源主电路为主控电路及负载提供电源；主控电路向辅助电路发出指令，辅助电路根据主控电路发出的控制指令对逆变电源主电路进行调节控制；逆变电源主电路由EMI滤波器、滤波电容、桥式逆变电路、输出滤波器、变压器依次连接构成。
2、 根据权利要求l所示的加热系统电磁变频节能控制器，其特征在于主 控电路由16位单片机87C196MC作为控制核心。
专利摘要本实用新型涉及加热系统电磁变频节能控制器，包括逆变电源主电路、辅助电路、主控电路组成；所述逆变电源主电路是三相(或单相)交流市电经EMI滤波器滤波后，由整流桥模块U整流，再经电容滤波，加至由IGBT构成的桥式逆变电路，该直流高压经逆变电路逆变为脉宽按正弦波规律变化的高频脉冲波，再由输出滤波器滤掉高频谐波，得到中频正弦波，最后由变压器隔离、变压后提供给负载。本实用新型具有使用寿命长、升温速率快、无需要维修等优点，减少了维修时间，降低了成本。现已被广大的塑料制品企业使用，大大的降低了企业的生产成本。
文档编号H05B6/06GK201315678SQ20082018918
公开日2009年9月23日 申请日期2008年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者元 张, 颜晓英 申请人:东莞市友美电源设备有限公司