CN101800479A

CN101800479A - 一种智能退火的电源控制装置

Info

Publication number: CN101800479A
Application number: CN201010135041A
Authority: CN
Inventors: 何畏
Original assignee: SHENZHEN ZHENGXUAN ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN ZHENGXUAN ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2010-08-11

Abstract

本发明涉及金属线材退火的生产过程控制设备领域，具体指一种智能退火的电源控制装置，将三相交流电转变为单相交流电输出到导电轮上，通过变压器变压、滤波电容电路滤波后加于两个接触的导电轮，对拉拔的金属线材实现单相交流退火，不但精简了系统模块，大大降低成本外，也提高了电压控制的精确度，以提高性价比来提高生产效率，高精度退火电源控制单元输出电压，节约耗能，有利于整个退火设备的功能完善、使用和维护方便，使系统安全稳定。

Description

一种智能退火的电源控制装置

【技术领域】

本发明涉及金属线材退火的生产过程控制设备领域，具体指一种智能退火的电源控制装置。

【背景技术】

拉丝机是一种常用的线材线缆生产设备，利用金属丝的易拉伸性，通过按一定配比的多个模具组，将直径粗的金属丝拉成细长的金属丝，广泛应用于铜、铁、钢、合金等生产。

目前在电缆厂、铜材厂、铝材厂等生产作业中，金属线材的拉丝、退火、烘干、收丝是必不可少的工序。由于铜丝、铝丝等金属线材在拉丝伸展过程中容易产生硬化，因此一般在拉丝工序后进行退火工序的处理。早期的退火方法是将成盘的金属线材放置在退火炉中加热，这样易造成退火不均、线材表面氧化的缺陷。后来线缆行业研制一种对铜合金线材连续电加热退火的方法，在金属线材通过的两个导向轮上分别导通正、负电压，使导向轮之间的金属线材处于短路状态，将拉制后的硬化铜合金线材经过两个带电的导向轮，从而短路的大电流产生高热量达到退火的目的，根据退火时间和温度的需要来控制电压的高低，操作也较为方便。但是在导向轮之间施加退火电压，一般的方法是将退火电源控制器的输入端输入频率为50HZ的商用电源，经主控制回路电路后输出频率和电压可调的三相交流电，经三相变压器变压后变为直流电压施加在两导向轮上，退火控制器的输出为U、V、W三相交流电，通过三相变压器变压后，经过6个大功率二极管整流，将形成的直流电压加于两个接触的导向轮上对金属丝加热实现退火，这种连续退火装置存在成本高、精度低、输出不稳定等弊端。

【发明内容】

本发明的目的在于解决现有拉丝退火装置的电源设备成本高、精度低、输出不稳定的问题，而提出一种智能退火的电源控制装置。

本发明一种智能退火的电源控制装置，包括与三相交流电源连接的将三相交流电转变为单相交流电的退火电源控制单元，与退火电源控制单元输出端连接的变压器，与变压器连接的电容器，带有导电轮的辅助单元以及与退火电源控制单元组成回路的电压反馈卡，其中所述的退火电源控制单元包括对三相交流电进行滤波处理的输入滤波电路，与输入滤波电路连接的将交流电转变为直流电的交直流转换电路以及与交直流转换电路连接的逆变转换电路，所述逆变转换电路还依次连接对电流信号进行处理的DSP模块及键盘显示单元；所述的交直流转换电路包括由六只整流管组成的三相整流桥电路，与三相整流桥电路依次连接的保护电路、滤波电容电路。

优选的，所述的逆变转换电路与DSP模块之间还串联有驱动及保护电路，光耦隔离器。

所述输入滤波电路包括由三只并联可调电阻构成的电压吸收电路及由三只电容并联的高频电网噪声吸收电路。

所述的保护电路由缓冲电阻和继电器构成。

所述的滤波电容电路由两只串联的滤波电容构成。

所述滤波电容电路与逆变转换电路之间设有发光二极管。

所述逆变转换电路分别由四只IGBT管和四只续流二极管构成。

所述的退火电源控制单元还连接给定电压增益的退火电压限定模块。

所述的退火电源控制单元还连接安装在导电轮上的测速脉冲编码器。

本发明一种智能退火的电源控制装置，将三相交流电转变为单相交流电输出到导电轮上，通过变压器变压、滤波电容电路滤波后加于两个接触的导电轮，对拉拔的金属线材实现单相交流退火，不但精简了系统模块，大大降低成本外，也提高了电压控制的精确度，以提高性价比来提高生产效率，高精度退火电源控制单元输出电压，节约耗能，有利于整个退火设备的功能完善、使用和维护方便，使系统安全稳定。

【附图说明】

图1为本发明的模型示意图；

图2为本发明的运行原理示意图；

图3为本发明的退火电源控制单元电路图。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明作详细的说明：

本发明提供一种智能退火的电源控制装置，如图1、2所示，它包括与三相交流电源连接的将三相交流电转变为单相交流电的退火电源控制单元10，与退火电源控制单元10输出端连接的变压器20，与变压器20连接的电容器30，带有导电轮60的辅助单元40以及与退火电源控制单元组成回路的电压反馈卡50。

退火是将金属加热到一定温度持续一段时间的一种金属热处理工艺，使其各项指标能达到标准，根据能量守恒定律知道要让电阻产生热量，可以通过在电阻两端加上电压，流过电阻的电流就会产生热量。即：W＝P×t＝U×I×t＝I²×R×t，所以本发明提供一种智能退火的电源控制装置工作原理就是通过输出的电压控制需要退火金属线材的温度。为了在退火过程中金属线材能达到希望高的温度，因此要提高流过金属线材的电流，所以加上一个380V转成56V的变压器20。另外变压器20的次级不与大地相连，它的任意两线与大地之间没有电位差。以防止意外出现的安全事故。由于退火电源控制单元10输出的电压含有高成分的谐波，这样的电压直接加载到金属线材的两端，将影响退火的效果。所以可用电容器30需要将这部分谐波滤掉后，使稳定正弦波电压加载到金属线材；另外电压反馈卡50能够实时监控金属线材上的电压，并进行电压闭环控制，更是提高了金属线材上的电流精度，以能达到更好的退火效果，它将交流信号经过整流滤波处理以及电阻分压后转换成0~0.1V直流信号，直流信号经过光藕隔离器和放大电路变成0～10V直流最终输出信号，将其作为闭环控制的反馈信号反馈给退火电源控制单元10。另外所述的退火电源控制单元10还连接给定电压增益的退火电压限定模块80和安装在导电轮60上的测速脉冲编码器90，以提高退火精度。

参图2、3所示，所述的退火电源控制单元10包括对三相交流电进行滤波处理的输入滤波电路11，与输入滤波电路11连接的将交流电转变为直流电的交直流转换电路以及与交直流转换电路连接的逆变转换电路14，所述逆变转换电路14还依次连接对电流信号进行处理的DSP模块17及键盘显示单元70，所述的逆变转换电路14与DSP模块17之间还串联有驱动及保护电路15，光耦隔离器16。所述的输入滤波电路11中R、S、T为三相工频50HZ电源，工频电源常以电磁波的辐射形式来对人类的日常生活造成较严重的干扰影响，同时对电器设备和电子设备及家用电器也会造成严重的干扰，导致设备运行异常，需要对其进行滤波处理。图3中所述输入滤波电路11包括由三只并联可调电阻T1、T2、T3构成的电压吸收电路及由三只电容C1、C2、C3并联的高频电网噪声吸收电路。所述的交直流转换电路包括由六只整流管组成的三相整流桥电路12，与三相整流桥电路12依次连接的保护电路、滤波电容电路13。所述的保护电路由缓冲电阻R1和继电器15构成；所述的滤波电容电路13由两只串联的滤波电容C5、C6构成。三相整流桥电路12主要作用是对滤波后的电流进行整流，并给逆变转换电路14提供所需要的直流电源。如电源的线电压为UL，则三相全波整流后平均直流电压UD的大小为：UD＝1.35×UL，我国三相电源的线电压为380V，故全波整流后的平均电压UD＝1.35×380V＝513V。滤波电容电路13的功能是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变转换电路14能够得到质量较高的直流电源，另外当负载变化时，使直流电压保持平稳。在退火电源控制单元10合上电源的瞬间，滤波电容C5、C6上的充电电流是很大的。过大的冲击电流将可能使三相整流桥电路12损坏。为了保护三相整流桥电路12，在刚接通电源的一段时间里，电路内串入缓冲电阻R1，以限制电容器C5、C6上的充电电流。当滤波电容C5、C6充电电压达到一定程度时，令继电器15导通，将缓冲电阻R1短路掉。

所述的逆变转换电路15由四只IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)绝缘栅双极型晶体管和四只续流二极管组成，通过控制IGBT管的开关顺序和开关时间，将直流电变成电压任意可调的交流电源，电压波形为脉宽调制波，逆变电路的输出就是退火电源控制单元10的输出A、B，输出的交流电压再经变压以及滤波后加于导电轮60间从而实现退火。退火电源控制单元10含有的DSP模块17中采用的DSP为TMS320F2810芯片，主要完成线速度采样、电流与电压采样、四路PWM输出、以及完成退火控制器控制算法的运算等功能。DSP模块17通过串行口与键盘显示单元70相连，完成按键信号的输入、显示数据输出等功能。

所述滤波电容电路与逆变转换电路之间设有发光二极管。发光二极管除了表示电源是否接通以外，还有一个十分重要的功能，即在维修时退火电源控制单元10切断电源后，发光二极管发光熄灭表示滤波电容C5、C6上的电荷已经释放完毕，可以实施维修以方便使用者。

本发明中所述的退火电源控制单元10采用交直交结构，将交流电400V输入，通过所述的三相整流桥电路12转换为直流电，在直流回路上并联滤波电容C5、C6以存储电能和滤波。直流母线接到IGBT管的输入端，有四个IGBT管高速的进行开关动作，把直流电逆变成交流电，在逆变的同时不像普通变频器那样改变输出的频率，而是一个固定的频率，且通过改变四个IGBT管输出PWM(Pulse Width Modulation)脉宽调制波的占空比，从而控制退火电源输出的电压来调节金属线材的退火温度。本发明节约耗能，有利于整个退火设备的功能完善、使用和维护方便，使系统安全稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims

1.一种智能退火的电源控制装置，包括与三相交流电源连接的将三相交流电转变为单相交流电的退火电源控制单元，与退火电源控制单元输出端连接的变压器，与变压器连接的电容器，带有导电轮的辅助单元以及与退火电源控制单元组成回路的电压反馈卡，其特征在于：所述的退火电源控制单元包括对三相交流电进行滤波处理的输入滤波电路，与输入滤波电路连接的将交流电转变为直流电的交直流转换电路以及与交直流转换电路连接的逆变转换电路，所述逆变转换电路还依次连接对电流信号进行处理的DSP模块及键盘显示单元；所述的交直流转换电路包括由六只整流管组成的三相整流桥电路，与三相整流桥电路依次连接的保护电路、滤波电容电路。

2.根据权利要求1所述的一种智能退火的电源控制装置，其特征在于：所述的逆变转换电路与DSP模块之间还串联有驱动及保护电路，光耦隔离器。

3.根据权利要求1所述的一种智能退火的电源控制装置，其特征在于：所述输入滤波电路包括由三只并联可调电阻构成的电压吸收电路及由三只电容并联的高频电网噪声吸收电路。

4.根据权利要求1所述的一种智能退火的电源控制装置，其特征在于：所述的保护电路由缓冲电阻和继电器构成。

5.根据权利要求1所述的一种智能退火的电源控制装置，其特征在于：所述的滤波电容电路由两只串联的滤波电容构成。

6.根据权利要求1所述的一种智能退火的电源控制装置，其特征在于：所述滤波电容电路与逆变转换电路之间设有发光二极管。

7.根据权利要求1所述的一种智能退火的电源控制装置，其特征在于：所述逆变转换电路分别由四只IGBT管和四只续流二极管构成。

8.根据权利要求1所述的一种智能退火的电源控制装置，其特征在于：所述的退火电源控制单元还连接给定电压增益的退火电压限定模块。

9.根据权利要求1所述的一种智能退火的电源控制装置，其特征在于：所述的退火电源控制单元还连接安装在导电轮上的测速脉冲编码器。