温度控制新型锻造igbt串联谐振中频加热设备的制作方法
【专利摘要】温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备，包括加热腔，还包括测温仪、以及与测温仪信号输出端连接的信号处理器，所述测温仪的温度探头对工件温度进行检测；所述信号处理器与加热腔的电流控制设备连接，所述信号处理器采集测温仪的输出温度数据I（t），所述信号处理器按照下式控制加热腔的电流：u(t)=u0+Kp*{e(t)+Ki∑e(t)+KDe(t)。采用本实用新型所述的温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备，对加热腔内温度采集后反馈，对加热电流采用即时控制，提高了腔内温度控制精度，使腔内加热温度稳定可控，可以满足高精度工件加工要求。
【专利说明】温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力电子领域，涉及串联谐振中频加热器，特别是一种温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备。
【背景技术】
[0002]在感应加热技术目前对金属材料加热效率最高、速度最快，且低耗环保。它已经广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中。它不但可以对工件整体加热，还能对工件局部的针对性加热；可实现工件的深层透热，也可只对其表面、表层集中加热；不但可对金属材料直接加热，也可对非金属材料进行间接式加热，等等。因此，感应加热技术必将在各行各业中应用越来越广泛。
[0003]串联谐振也就是串联逆变，串联谐振电路采用IGBT全控整流桥把交流电能转换成直流电能，通过改变IGBT导通、关闭占空比，再与RLC电路构成谐振回路，其标志是利用负载电路串联谐振的原理工作的逆变器。串联逆变器工作时像并联逆变器一样，轮流触发IGBT使得负载得到中频电流。在串联逆变电路中，负载流过的电流等于逆变输出电流，电流相对较小，基本上都是有功电流，因此线路损耗小，逆变电效率较高，因此串联中频设备以其良好的技术指标及节能效果在感应加热领域得到广泛运用。
[0004]现有串联谐振中频加热设备对加热腔内缺乏精确的温度控制手段，在对工件加工温度要求高时，难以满足加工精度。
实用新型内容
[0005]为克服现有串联谐振中频加热设备对加热腔内缺乏精确的温度控制手段，在对工件加工温度要求高时，难以满足加工精度的技术缺陷，本实用新型公开了一种温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备。
[0006]本实用新型所述温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备，包括加热腔，其特征在于，还包括测温仪、以及与测温仪信号输出端连接的信号处理器，所述测温仪的温度探头对工件温度进行检测；
[0007]所述信号处理器与加热腔的电流控制设备连接，所述信号处理器采集测温仪的输出温度数据I (t)，所述信号处理器按照(1)式控制加热腔的电流:
[0008]u (t) =uO+Kp* {e (t) +Ki Σ e (t) +KDe (t)}---(1)；
[0009]所述uO为电流控制基准值，Kp为温度电流比例放大系数，e(t)=I (t) -10, 10为预设的基准温度，t为时间变量，Κ? Σ e (t)表示从0到t对e (t)进行积分，KD表示在t时刻对e(t)微分。
[0010]具体的，所述信号处理器包括信号输入端和信号输出端，还包括减法器、积分器、微分器、乘法器、第一加法器、第二加法器和存储器。
[0011]所述信号输入端连接减法器的被减数输入端，减法器的减数输入端与存储器连接，减法器输出端连接积分器和微分器的输入端，所述第一加法器具有三个加数输入端，分别与减法器输出端、微分器和积分器的输出端连接，所述第一加法器的输出端连接乘法器的一个输入端，乘法器的另一输入端连接存储器，所述乘法器的输出端连接第二加法器的一个加数输入端，第二加法器的另一加数输入端连接存储器，所述第二加法器的输出端连接信号输出端。
[0012]优选的，所述测温仪的对靠近加热腔出口处的第二个工件温度进行检测。
[0013]优选的，所述测温仪包括温度探头，所述温度探头深入加热腔内，并垂直于工件上表面所在平面。
[0014]采用本实用新型所述的温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备，对加热腔内温度采集后反馈，对加热电流采用即时控制，提高了腔内工件温度控制精度，使腔内加热工件温度稳定可控，可以满足高精度工件加工要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型所述温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备的一种【具体实施方式】结构示意图；
[0016]图2示出本实用新型所述信号处理器的一种【具体实施方式】示意图；
[0017]图中附图标记名称为:1-串联谐振中频加热设备加热腔2-加热腔入口 3-加热腔出口 4-测温仪5-工件IN-信号输入端OUT-信号输出端Σ-加法器。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0019]本实用新型所述的温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备，包括加热腔，还包括测温仪、以及与测温仪信号输出端连接的信号处理器，所述测温仪的温度探头对工件温度进行检测；
[0020]所述信号处理器与加热腔的电流控制设备连接，所述信号处理器采集测温仪的输出温度数据I (t)，所述信号处理器按照(1)式控制加热腔的电流:
[0021]u (t) =uO+Kp* {e (t) +Ki Σ e (t) +KDe (t)}---(1);
[0022]所述uO为电流控制基准值，Kp为温度电流比例放大系数，e(t)=I (t) -10，10为预设的基准温度，t为时间变量，Κ? Σ e (t)表示从0到t对e (t)进行积分，KD表示在t时刻对e(t)微分。
[0023]串联谐振中频加热设备利用交流电转化为直流电能，产生磁场穿过待加热的工件(例如金属合金部件)形成涡流，使工件发热，加热温度与直流电流平方成正比，使用时，根据工件要求，输入基准温度10并存储在信号处理器中，根据串联谐振加热腔的性质，在信号处理器中设置温度电流比例放大系数Kp，根据测温仪检测的到的是时间t变化的即时温度值I (t)，计算与输入基准温度10的差值e(t)=I (t)-1O，并根据(1)式计算出t时刻串联谐振中频加热设备的谐振电流值。
[0024]信号处理器可以采用如下的硬件电路实现，如图2所示，所述信号处理器包括信号输入端和信号输出端，还包括减法器、积分器、微分器、乘法器、第一加法器、第二加法器和存储器。
[0025]所述信号输入端连接减法器的被减数输入端，减法器的减数输入端与存储器连接，减法器输出端连接积分器和微分器的输入端，所述第一加法器具有三个加数输入端，分别与减法器输出端、微分器和积分器的输出端连接，所述第一加法器的输出端连接乘法器的一个输入端，乘法器的另一输入端连接存储器，所述乘法器的输出端连接第二加法器的一个加数输入端，第二加法器的另一加数输入端连接存储器，所述第二加法器的输出端连接信号输出端。
[0026]采集的温度信号从信号输入端输入，经过减法器运算得到e(t)，参数10及
(1)式中的uO和Kp参数存储在存储器中，通过不同的存储单元分别连接减法器、乘法器和第二加法器，通过积分器和微分器分别实现积分和微分运算，第一加法器得到{e(t)+Ki Σ e(t)+KDe(t)}，再通过乘法器和第二加法器，实现(1)式的运算结果，并从信号输出端输出。
[0027]测温仪用于对加热腔内的工件温度进行检测，如图1所示的【具体实施方式】中，工件5在传送带上从加热腔入口 2依次送入串联谐振中频加热设备加热腔1，完成加热后从加热腔出口 3依次送出，测温仪4的温度探头深入加热腔内，以垂直于工件上表面所在平面方式伸入，根据待加热工件的高度合理设置温度探头的末端位置。
[0028]测温仪优选检测靠近加热腔出口处的第二个工件温度，如图1所示，温度探头对准靠近加热腔出口 2的第二个工件上表面。该位置处的工件已经走完几乎全部加热腔行程，接近加热完成，该工件之前的工件行程均不如该部件，而最后一个工件由于靠近加热腔出口，温度有所下降，因此综合考虑，设置在靠近加热腔出口 2的第二个工件，对第二个工件的温度进行取值作为(1)式中的I (t)能最好的实现本实用新型的实用新型目的。
[0029]前文所述的为本实用新型的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型人的实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备，包括加热腔，其特征在于，还包括测温仪、以及与测温仪信号输出端连接的信号处理器，所述测温仪的温度探头对工件温度进行检测； 所述信号处理器与加热腔的电流控制设备连接，所述信号处理器采集测温仪的输出温度数据I (t)，所述信号处理器按照(1)式控制加热腔的电流:
u (t) =uO+Kp* {e (t) +Ki Σ e (t) +KDe (t)}---(1)； 所述uO为电流控制基准值，Kp为温度电流比例放大系数，e(t)=I (t) -10，10为预设的基准温度，t为时间变量，Κ? Σ e (t)表示从0到t对e (t)进行积分，KD表示在t时刻对e(t)微分。
2.如权利要求1所述的温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备，其特征在于，所述信号处理器包括信号输入端和信号输出端，还包括减法器、积分器、微分器、乘法器、第一加法器、第二加法器和存储器； 所述信号输入端连接减法器的被减数输入端，减法器的减数输入端与存储器连接，减法器输出端连接积分器和微分器的输入端，所述第一加法器具有三个加数输入端，分别与减法器输出端、微分器和积分器的输出端连接，所述第一加法器的输出端连接乘法器的一个输入端，乘法器的另一输入端连接存储器，所述乘法器的输出端连接第二加法器的一个加数输入端，第二加法器的另一加数输入端连接存储器，所述第二加法器的输出端连接信号输出端。
3.如权利要求1所述的温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备，其特征在于，所述测温仪的对靠近加热腔出口处的第二个工件温度进行检测。
4.如权利要求1所述的温度控制新型锻造IGBT串联谐振中频加热设备，其特征在于，所述测温仪包括温度探头，所述温度探头深入加热腔内，并垂直于工件上表面所在平面。
【文档编号】H05B6/06GK204168518SQ201420675860
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】何清虎 申请人:成都多林电器有限责任公司