一种有芯镀锌锅的感应加热电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种有芯镀锌锅的感应加热电源，包括主回路和主控单元，主回路包括整流器、滤波器、逆变器及感应线圈。逆变器由四个逆变可控硅SCR1～SCR4和一个逆变电热电容C2构成全桥串联谐振电路，四个逆变可控硅SCR1～SCR4以逆变可控硅SCR1与逆变可控硅SCR3串联、逆变可控硅SCR2与逆变可控硅SCR4串联再并联的方式与滤波器的滤波电容C1并联，逆变电热电容C2的一端接在逆变可控硅SCR1与逆变可控硅SCR3的节点上，逆变电热电容C2的另一端与感应线圈串联后接接在逆变可控硅SCR2与逆变可控硅SCR4的节点上。本实用新型的感应加热电源能输出平滑连续的功率，避免感应器输出突变的功率。
【专利说明】—种有芯镀锌锅的感应加热电源
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种感应加热电源，具体涉及一种有芯镀锌锅的感应加热电源。【背景技术】
[0002]传统的有芯镀锌锅采用的感应加热电源系统为工频RCL电路。为了满足电源系统的电路参数，电路中就需要配置平衡电容器和平衡电抗器，以使得电源系统中的感性电流和容性电流在数量上相等，在相位上相差180°，从而提高电路的功率因数C0S<2。在电路设计时既要计算补偿谐振电容值，又要计算平衡电容量和平衡电抗电量。同时在电源输入前必须核对相序，要满足输入为正相序接入不正确将引起电源的严重不平衡。在设备运行过程中，由于电抗的变化比较大，还需及时调节补偿电容的容量，以达到电路的功率因数
cose = ο.955?I的要求，并通过检测三相电流7a, Jb, 7c的数值进行电路调节来保
持电网的平衡，调节操作过程复杂。
[0003]另一种采用工频SCOTT馈电电路，虽然此电路没有RCL电路复杂，电路由补偿电容器和感应线圈并联组成，由电路自身电参数来跟踪完成功率因数C0S<2的补偿工作。但该电源输入要求是单相电源，在实际使用中需要两个感应器同步运行来满足输入侧电流的平衡，一旦出现不同步，比如:两侧功率不相同、特殊情况时需要停止一侧感应器来满足设备运行等情况均会出现电源输入侧电流不平衡的情况，而此恰恰是电网系统所不允许的。
[0004]以上两种电源是目前常规的电源，除了以上所列的因素外，其主要还存在一个缺陷，就是当锌锅的材质为非均匀介质GL或压铸铝合金AlSi时，相同的感应器在需要满足生产线的工艺要求时，感应器需要输出很大的功率，然而:
[0005]a)根据输出功率计算公式P=UI C0S<2得知，常规的工频电源为了满足输出功率P的要求，必须提高感应器的输入电压U来提升输出功率P ;
[0006]b)在提供工频电源电压U的同时，由感应电势计算公式u=4.44 XfX wX B X At (B为铁心的磁密，电力变压器铁心的磁密通常在1.7-1.75之间;At为铁心的有效截面积；w为匝数，f为输入电源频率)得知，如输入电源频率f保持不变，电压u的升高，铁心的磁密B就会同步提高，磁密的增加一旦达到临界值，感应器线圈就会运行在不安全的区间，一旦外界出现不利因素，感应器线圈很容易因过热而损坏，从而产生安全事故；
[0007]c)由于输出功率大，传统的工频电源系统长时间运行在高功率加热和低功率保温之间切换，在切换过程中，感应器的熔沟内壁经常受到突变电动力的冲击，对锌锅的耐热材料的损伤很大，从而缩短了感应器的使用寿命；
[0008]d)传统的工频电源随着生产工艺的变化，常常需要人工去切换功率输入档位，以满足实际的功率输出。功率输出控制方式为有极控制方式，并且是属于开环控制，温控精度低，仅处于0.3级?0.5级，对温度精度要求高的产品就无法满足生产要求。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种有芯镀锌锅的感应加热电源，它能在输出大功率的同时不但可以降低铁芯的磁密，而且可以输出一平滑连续的功率，避免感应器输出突变的功率。
[0010]本实用新型的目的是这样实现的:一种有芯镀锌锅的感应加热电源，包括主回路和主控单元，所述主回路包括整流器、滤波器、逆变器及感应线圈，所述整流器由六个整流可控硅ZDl?ZD6构成三相全桥整流电路，所述滤波器由串联的滤波电感LI和滤波电容Cl构成，其中，
[0011]所述逆变器由四个逆变可控硅SCRl?SCR4和一个谐振电容C2构成全桥串联谐振电路，所述四个逆变可控硅SCRl?SCR4以逆变可控硅SCRl与逆变可控硅SCR3串联、逆变可控硅SCR2与逆变可控硅SCR4串联再并联的方式与所述滤波器的滤波电容Cl并联，所述谐振电容C2的一端接在逆变可控硅SCRl与逆变可控硅SCR3的连接节点A上，谐振电容C2的另一端与所述感应线圈串联后接接在逆变可控硅SCR2与逆变可控硅SCR4的连接节点B上；
[0012]所述逆变器还包括保护电路，该保护电路由四个一一对应地与四个逆变可控硅SCRl?SCR4并联的逆变续流二极管D2、D3、D4、D5和四个——对应地与四个逆变可控硅SCRl?SCR4串联的扼流线圈L2、L3、L4、L5 ;
[0013]所述感应线圈套在所述有芯镀锌锅的炉体上；
[0014]所述主控单元的输出端分别与所述四个逆变可控硅SCRl?SCR4的控制极信号连接，所述主控单元的输入端与设在所述有芯镀锌锅的炉体内的温度传感器信号连接，所述主控单元的输入端还与连接在所述感应线圈上的电流电压传感器信号连接。
[0015]上述的有芯镀锌锅的感应加热电源，其中，所述主回路还包括一个并联在整流器的输出端的整流续流二极管Dl。
[0016]本实用新型的有芯镀锌锅的感应加热电源，具有以下优势:
[0017]1.电源的功率因数满足国标要求COSC >0.92 ;
[0018]2.电源功率输出在5%?100%平滑连续输出，避免感应器输出突变的功率；
[0019]3.能根据输出电流控制电源频率的输出以防止铁芯磁饱和；
[0020]4.温控精度能提高至0.1级；
[0021]5.能提高有芯镀锌锅的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的有芯镀锌锅的感应加热电源的原理图；
[0023]图2是本实用新型的有芯镀锌锅的感应加热电源的主回路的电路图。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0025]请参阅图1和图2，本实用新型的一种有芯镀锌锅的感应加热电源，包括主回路和主控单元20。
[0026]主回路包括整流器1、整流续流二极管D、滤波器2、逆变器3及感应线圈4，其中:
[0027]整流器I由六个整流可控硅ZDl?ZD6构成；
[0028]整流续流二极管Dl并联在整流器2的输出端，并与整流器2形成回路，使整流器2产生的高电动势在回路以续电流方式消耗，从而起到保护整流器2电路中的元件不被损坏的作用；
[0029]滤波器2由串联的滤波电感LI和滤波电容Cl构成；
[0030]整流器3为三相全桥整流电路，由电网输入的三相交流电经整流器3整流并通过滤波器2滤波后输出一稳定的直流电源；
[0031]逆变器3由四个逆变可控硅SCRl?SCR4和一个谐振电容C2构成全桥串联谐振电路；四个逆变可控硅SCRl?SCR4以逆变可控硅SCRl与逆变可控硅SCR3串联后与滤波器的滤波电容Cl并联，逆变可控硅SCR2与逆变可控硅SCR4串联后与滤波器的滤波电容Cl并联，谐振电容C2的一端接在逆变可控硅SCRl与逆变可控硅SCR3的连接节点A上，谐振电容C2的另一端与感应线圈4串联后接接在逆变可控硅SCR2与逆变可控硅SCR4的连接节点B上；
[0032]逆变器3还包括保护电路，该保护电路由四个一一对应地与四个逆变可控硅SCRl?SCR4并联的逆变续流二极管D2、D3、D4、D5和四个——对应地与四个逆变可控硅SCRl?SCR4串联的扼流线圈L2、L3、L4、L5 ;由于逆变续流二极管逆变可控硅并联并与逆变可控硅形成回路，使逆变器3产生的高电动势在回路以续电流方式消耗，为逆变器3的换流提供一个旁路通道，大大降低了逆变器3的功率控制元件的损坏几率；另外利用扼流线圈电抗与频率成正比关系，可扼制高频交流电流，让低频和直流通过。
[0033]感应线圈4套在有芯镀锌锅的炉体上；
[0034]主控单元20的输出端分别与四个逆变可控硅SCRl?SCR4的控制极信号连接，该主控单元20的输入端与设在有芯镀锌锅的炉体内的温度传感器信号连接，主控单元20的输入端还与连接在感应线圈4上的电流、电压传感器信号连接。
[0035]本实用新型的有芯镀锌锅的感应加热电源的工作原理是:
[0036]A.整流器I采用可控硅整流，三相整流可控硅导通角均为0°触发，即直流始终在全电压状态下运行，所以电路的功率因素可在任何功率情况下均为0.95以上；另外，整流后采用电抗器和电容构成的滤波器进行能量储存，使设备停止和起动时消耗能量少；
[0037]B.主控单元20通过温度传感器采集锌锅内的金属溶液的温度反馈信号，并将该信号和设定信号进行计算后经比例积分微分调节器(PID)调节输出一频率的触发脉冲信号，该脉冲信号控制逆变器3的SCR1/SCR4和SCR2/SCR3(在a:t0时刻，脉冲信号触发逆变可控硅SCRl和逆变可控硅SCR4，则电流方向为扼流线圈L2 —逆变可控硅SCRl —谐振电容C2 —感应线圈4 —逆变可控硅SCR4 —扼流线圈L5，电源通过感应线圈4向谐振电容C2正向充电，直至当正向充电电流为零并且谐振电容器C2上的电压大于电源电压，此时谐振电容器C2通过逆变续流二极管D2 —扼流线圈L2 —滤波电感LI —电源一扼流线圈L5 —逆变续流二极管D5 —感应线圈4进行放电，逆变可控硅SCRl和逆变可控硅SCR4自动关闭；在b:tl时刻，脉冲信号触发逆变可控硅SCR2和逆变可控硅SCR3，则电流方向为扼流线圈L3 —逆变可控硅SCR2 —感应线圈4 —谐振电容C2 —逆变可控硅SCR3 — L4，电源通过感应线圈4向谐振电容C2反向充电，直至当反向充电电流为零并且谐振电容C2上的电压大于电源电压，此时谐振电容C2通过逆变续流二极管D3 —扼流线圈L3 —滤波电感LI —电源一扼流线圈L4 —逆变续流二极管D4 —感应线圈4进行放电，逆变可控硅SCR2和逆变可控硅SCR4自动关闭。如此周而复始的交替触发逆变器3的逆变可控硅SCR1/SCR4和逆变可控硅SCR2/SCR3);逆变器3输出一个交变电流至感应线圈4，使整个设备的温控系统形成闭环控制模式，温控精度大大提高，即使温控精度由传统的0.3级提高至0.1级；
[0038]C.主控单元20通过电流、电压传感器检测感应线圈4的电压和电流信号，当电压达到设计值时，主控单元20及时计算跟踪并限制电压输出；当电流达到设计值时，主控单元20及时计算跟踪并限制电流输出；
[0039]D.由于有芯镀锌锅的铁心(炉体)截面积为恒定值，由感应电势计算公式u=4.44Xf XwXBXAt (B为铁心的磁密，电力变压器铁心的磁密通常在1.7-1.75之间；At为铁心的有效截面积；w为匝数，f为输入电源频率)得知，电压过高将会损坏设备；当设备需要提高输出电压来满足功率要求时，主控单元20会在输出电压的同时及时调整电源的输出频率来降低感应线圈4的磁密，确保设备的安全运行；
[0040]E.由于逆变器3处于串联谐振状态，改变逆变器3触发频率即可调节输出功率，使得输出功率在5%?100%之间平滑调节输出，无需人工选择功率档位；
[0041]F.由于感应线圈4的电压为平滑输入，避免了传统的由于有极输入电压造成突变的电动力对锌锅的耐热材料的冲击，大大降低了锌锅出现漏锌的故障，并减轻了对耐热材料的损伤，从而大大提闻了感应器的使用寿命。
[0042]以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关【技术领域】的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。
【权利要求】
1.一种有芯镀锌锅的感应加热电源，包括主回路和主控单元，所述主回路包括整流器、滤波器、逆变器及感应线圈，所述整流器由六个整流可控硅ZDl?ZD6构成三相全桥整流电路，所述滤波器由串联的滤波电感LI和滤波电容Cl构成，其特征在于， 所述逆变器由四个逆变可控硅SCRl?SCR4和一个谐振电容C2构成全桥串联谐振电路，所述四个逆变可控硅SCRl?SCR4以逆变可控硅SCRl与逆变可控硅SCR3串联、逆变可控硅SCR2与逆变可控硅SCR4串联再并联的方式与所述滤波器的滤波电容Cl并联，所述谐振电容C2的一端接在逆变可控硅SCRl与逆变可控硅SCR3的连接节点A上，谐振电容C2的另一端与所述感应线圈串联后接接在逆变可控硅SCR2与逆变可控硅SCR4的连接节点B上； 所述逆变器还包括保护电路，该保护电路由四个一一对应地与四个逆变可控硅SCRl?SCR4并联的逆变续流二极管D2、D3、D4、D5和四个——对应地与四个逆变可控硅SCRl?SCR4串联的扼流线圈L2、L3、L4、L5 ; 所述感应线圈套在所述有芯镀锌锅的炉体上； 所述主控单元的输出端分别与所述四个逆变可控硅SCRl?SCR4的控制极信号连接，所述主控单元的输入端与设在所述有芯镀锌锅的炉体内的温度传感器信号连接，所述主控单元的输入端还与连接在所述感应线圈上的电流电压传感器信号连接。
2.根据权利要求1所述的有芯镀锌锅的感应加热电源，其特征在于，所述主回路还包括一个并联在整流器的输出端的整流续流二极管Dl。
【文档编号】H05B6/06GK203734864SQ201320888705
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】陈鹰, 虞雄伟 申请人:无锡应达工业有限公司, 应达工业（上海）有限公司