专利名称：一种区熔用电子管灯丝稳压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及区熔高频感应加热电源技术领域，特别是一种在区熔高频感应加热电源上用于振荡管(电子管)灯丝无级调压和稳压的装置，即一种区熔用电子管灯丝稳压
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背景技术：
目前区熔加热装置中使用的电子管，采用钨丝阴极和碳化敷钍钨丝阴极两类，这两种阴极有一个共同的特点是，冷态电阻比热态电阻小很多，钨丝的冷态电阻大约是热态的1/14，碳化敷钍钨丝冷态电阻大约是热态的1/9。因此灯丝电源应该是分级调节或连续调节，不能在冷态时立即加上额定电压。碳化敷钍钨丝阴极电子管工作在发射电流不饱和状态下，灯丝电源的小幅度波动对输出功率很小，但灯丝电压绝对不能超过允许波动范围，否则会大大缩短电子管的工作寿命。一般灯丝电压的波动最好在额定值的±2%以内。新管子一般输出电压都调低
I.5% 2%，使用一段时间后再将电压升到额定，这样会延长电子管使用寿命。钨丝阴极电子管工作在发射电流饱和状态，故灯丝电源的小幅度波动对输出功率很大。钨丝阴极还有一个重要特点，灯丝电压太高会影响电子管的寿命，在满足输出功率要求的情况下应将灯丝电压降低使用，如降5%，其使用寿命可增加一倍。由此可见，电子管灯丝采用无级恒压对其延长使用寿命起至关重要的作用，其他方式很难满足以上所有需求。目前有四种常用的电子管灯丝工作电路，如图I 图4所示。图(I)为电阻限流启动电路，图(2 )为电感限流启动电路，图(I )、图(2 )均为分级送电线路，首先KMl接通，KM2断开。此时灯丝电压相当于额定电压的40%左右，经过I 2分钟预热后接通KM2，使灯丝达到额定电压。此方案只解决了灯丝启动电流限制的问题，不能实现连续可调。图(3)所示电路为采用磁饱和稳压器进行稳压的电路。该电路具有一定的稳压效果，但是只能在输入电压的±10%变化时，输出电压变化才小于2%，基本满足电子管灯丝电压要求，而且启动电流需要2倍左右的额定电流，噪音偏大。图(4)所示电路为采用自耦变压器调压的电路，首先将自耦变压器调到最小，然后慢慢调到50%输出，预热I分钟后再将输出电压调整到额定电压。此方案只解决了灯丝启动电流限制的问题，而且输出电压平滑度不好，没有实现连续调压。
实用新型内容本实用新型的发明目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种区熔用电子管灯丝稳压装置，该装置不但能够限制电子管灯丝启动电流，而且还能实现输出电压连续可调。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种区熔用电子管灯丝稳压装置，包括电压设定单元，所述电压设定单元连接上升/下降斜坡单元，所述上升/下降斜坡单元连接PID调节器单元，所述PID调节器单元连接电流限制调节单元，所述电流限制调节单元连接脉冲触发单元，所述PID调节器单元还分别与电压反馈处理单元和电流反馈处理单元连接，所述电流限制调节单元还分别与电流反馈处理单元和电流限制值单元连接；所 述电压设定单元用于设定灯丝输出电压的一个值，从0 100%连续可调，设定电压0 100%对应灯丝电压0 额定电压值；所述上升/下降斜坡单元包括上升斜坡模块和下降斜坡模块，上升斜坡模块用于设定灯丝输出电压从零伏上升到设定电压所需要的时间，并在规定的时间把电压从零伏上升到设定电压；下降斜坡模块用于设定灯丝输出电压从设定电压下降到零伏所需要的时间，并在规定的时间把电压从设定电压下降到零伏；上升/下降斜坡单元主要用来调节输出电压的平滑度，斜坡时间越长，输出电压的变化越平滑；所述PID调节器单元包括一个或多个PID调节器，用于调节输出电压，使其始终保持稳定；所述电流限制值单元用于设定电流限制值，为0 100%可调的一个数值，是所需要限制大小的百分比，所述电流限制调节单元根据电流限制值单元设定的电流限制值，限制输出电流的最大值，实际灯丝输出电流值=灯丝额定电流值X电流限制值，如额定电流为100A,电流限制值为50%，则输出电流最大值限制在50A ;电流限制调节单元主要用于限定输出电流，使实际电流值低于或等于设定的电流限制值；所述脉冲触发单元用于产生可控器件的触发信号；所述电压反馈处理的单元用于对输出电压进行采集、整形、变换、滤波处理，处理后反馈到PID调节器单元；所述电流反馈处理的单元用于对输出电流进行采集、整形、变换、滤波处理，处理后反馈到PID调节器单元。使用本实用新型的区熔用电子管灯丝稳压装置，首先通过电压设定单元设定灯丝工作电压，上升/下降斜坡单元根据设定电压，在设定的时间内将设定电压变换成按指数上升的曲线，直到上升到设定的灯丝工作电压，电流从零平滑地上升到额定电流；电压反馈处理单元完成输出电压的采集、整形、变换和滤波处理，然后提供给PID调节器单元做外环电压控制；电流反馈处理单元完成输出电流的采集、整形、变换和滤波处理，然后提供给PID调节器单元做内环控制，同时提供给电流限制调节单元用于快速响应限制电流；电压反馈处理单元和电压设定单元通过PID调节器单元进入电流限制调节单元，限制调节单元输出信号给脉冲触发单元，脉冲触发单元提供标准触发信号给可控电子器件，最终完成整个系统的双闭环控制。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是I、本实用新型的区熔用电子管灯丝稳压装置设置有电流限制值单元、电流限制调节单元等，对输出电流限制，使得灯丝启动电流小于额定电流值，自动调节，使用方便。2、本实用新型的区熔用电子管灯丝稳压装置还设置有电压设定单元、上升/下降斜坡单兀等，输出电压连续可调，自动输出电压稳定，满足宽范围输入电压大于±20%,输出电压变化小于0. 5%，可以延长负载的使用寿命。
图I是电阻限流启动电路；图2为电感限流启动电路；图3为磁饱和稳压电路；[0020]图4为自耦变压器调压电路；图5为本实用新型的结构示意框图；图6为电子管灯丝限流启动过程电压变化示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细的说明。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本 实用新型，并不用于限定本实用新型。如图5所示，区熔用电子管灯丝稳压装置，包括电压设定单元，所述电压设定单元连接上升/下降斜坡单元，所述上升/下降斜坡单元连接PID调节器单元，所述PID调节器单元连接电流限制调节单元，所述电流限制调节单元连接脉冲触发单元，所述PID调节器单元还分别与电压反馈处理单元和电流反馈处理单元连接，所述电流限制调节单元还分别与电流反馈处理单元和电流限制值单元连接。所述电压设定单元用于设定灯丝输出电压的一个值，从0 100%连续可调，设定电压0 100%对应灯丝电压0 额定电压值，例如，在设定电压为零时，输出电压也为零，设定电压为70%时，对应电子管灯丝额定电压；所述上升/下降斜坡单元包括上升斜坡模块和下降斜坡模块，上升斜坡模块用于设定灯丝输出电压从零伏上升到设定电压所需要的时间，并在规定的时间把电压从零伏上升到设定电压；下降斜坡模块用于设定灯丝输出电压从设定电压下降到零伏所需要的时间，并在规定的时间把电压从设定电压下降到零伏；上升/下降斜坡单元主要用来调节输出电压的平滑度，斜坡时间越长，输出电压的变化越平滑；所述PID调节器单元包括一个或多个PID调节器，用于调节输出电压，使其始终保持稳定；所述电流限制值单元用于设定电流限制值，为0 100%可调的一个数值，是所需要限制大小的百分比，所述电流限制调节单元根据电流限制值单元设定的电流限制值，限制输出电流的最大值，实际灯丝输出电流值=灯丝额定电流值X电流限制值，如额定电流为100A,电流限制值为50%，则输出电流最大值限制在50A ;电流限制调节单元主要用于限定输出电流，使实际电流值低于或等于设定的电流限制值；所述脉冲触发单元用于产生可控器件的触发信号；所述电压反馈处理的单元用于对输出电压进行采集、整形、变换、滤波处理，处理后反馈到PID调节器单元；所述电流反馈处理的单元用于对输出电流进行采集、整形、变换、滤波处理，处理后反馈到PID调节器单元。使用本实用新型的区熔用电子管灯丝稳压装置，首先通过电压设定单元设定灯丝工作电压，上升/下降斜坡单元根据设定电压，在设定的时间(Th)内将设定电压变换成按指数上升的曲线，直到上升到设定的灯丝工作电压，电压从零平滑地上升到额定电压，参考图6 ;电压反馈处理单元和电流反馈处理单元连接至灯丝变压器的副边，电压反馈处理单元完成输出电压的采集、整形、变换和滤波处理，然后提供给PID调节器单元做外环电压控制；电流反馈处理单元完成输出电流的采集、整形、变换和滤波处理，然后提供给PID调节器单元做内环控制，同时提供给电流限制调节单元用于快速响应限制电流；电压反馈处理单元和电压设定单元通过PID调节器单元进入电流限制调节单元，电流限制调节单元输出信号给脉冲触发单元，电源通过SRC模块连接到灯丝变压器原边，脉冲触发单元连接SRC模块，为SRC模块提供标准触发信号，最终完成整个系统的双闭环控制。本实施例中，可控电子器件为逆阻断型换流关断晶闸管SRC模块，可控电子器件还可以为特大功率晶体极管GTR，功率场效应晶体管VM0S，绝缘栅双极性晶体管IGBT管，可关断晶闸管GT0，逆阻断型换流关断晶闸管SRC，静电感应晶体管SIT，MOS控制晶闸管MCT
坐寸o本实用新型的区熔用电子管灯丝稳压装置，实现电流控制，灯丝启动电流小于额定电流值，自动调节，使用方便；输出电压连续可调，自动输出电压稳定，满足宽范围输入电压大于±20%,输出电压变化小于0. 5%,可以延长负载的使用寿命。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1. 一种区熔用电子管灯丝稳压装置，其特征在于，该装置包括电压设定单元，所述电压设定单元连接上升/下降斜坡单元，所述上升/下降斜坡单元连接PID调节器单元，其中，所述PID调节器单元连接电流限制调节单元，所述电流限制调节单元连接脉冲触发单元，所述PID调节器单元还分别与电压反馈处理单元和电流反馈处理单元连接，所述电流限制调节单元还分别与电流反馈处理单元和电流限制值单元连接； 所述电压设定单元用于设定灯丝输出电压； 所述上升/下降斜坡单元包括上升斜坡模块和下降斜坡模块，上升斜坡模块用于在设定的时间把电压从零伏上升到设定电压； 下降斜坡模块用于在设定的时间把电压从设定电压下降到零伏； 所述PID调节器单元包括一个或多个PID调节器，用于调节输出电压；所述电流限制值单元用于设定电流限制值； 所述电流限制调节单元用于限制输出电流最大值； 所述电压反馈处理的单元用于采集并处理输出电压；所述电流反馈处理的单元用于采集并处理输出电流；所述脉冲触发单元用于产生可控器件的触发信号。
专利摘要本实用新型涉及区熔高频感应加热电源技术领域，具体涉及一种区熔用电子管灯丝稳压装置。该装置包括电压设定单元，所述电压设定单元连接上升/下降斜坡单元，所述上升/下降斜坡单元连接PID调节器单元，所述PID调节器单元连接电流限制调节单元，所述电流限制调节单元连接脉冲触发单元，PID调节器单元还分别与电压反馈处理单元和电流反馈处理单元连接，电流限制调节单元还分别与电流反馈处理单元和电流限制值单元连接。本实用新型的区熔用电子管灯丝稳压装置，实现电流控制，灯丝启动电流小于额定电流值，自动调节，使用方便；输出电压连续可调，输出电压变化小于0.5％，自动输出电压稳定，可以延长负载的使用寿命。
文档编号H05B41/285GK202455637SQ20122008053
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者黄阳 申请人:四川英杰电气股份有限公司