CN105470924A - 一种并联感应加热电源过压保护电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及感应加热电源技术领域，公开一种并联感应加热电源过压保护电路及方法，包括：直流电压采样电路1、过电压比较判断电路2、保护晶闸管驱动电路3，所述直流电压采样电路连接至并联感应加热电源的逆变器直流电压输入端，直流电压采样电路输出端连接至过电压比较判断电路，过电压比较判断电路通过保护晶闸管驱动电路与保护晶闸管触发端相连；保护晶闸管驱动电路通过主控/驱动电路与并联感应加热电源的逆变桥输入端相连。本发明能够在过电压的情况下，将保护晶闸管开通，同时通过主控电路将主接触器断开，以免损坏逆变桥。
Description
技术领域
本发明涉及感应加热电源技术领域，尤其涉及一种并联感应加热电源过压保护电路及方法。
背景技术
目前，直流过压保护电路是并联感应加热电源中的一个重要组成部分。用在设计容量大于100kW的感应加热电源中。在感应加热电源工作的过程中，由于电抗器的存在，晶闸管关断引起的过电压，可达工作电压峰值的5～6倍，有可能将IGBT逆变桥损毁。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种并联感应加热电源过压保护电路及方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案如下：
一种并联感应加热电源过压保护电路，包括：直流电压采样电路、过电压比较判断电路、保护晶闸管驱动电路，所述直流电压采样电路连接至并联感应加热电源的逆变器直流电压输入端，直流电压采样电路输出端连接至过电压比较判断电路，过电压比较判断电路通过保护晶闸管驱动电路与保护晶闸管触发端相连。此外，该并联感应加热电源过压保护电路还与感应加热电源的主控/驱动电路相连，用于发送保护报警信号和接收外部保护信号。
一种并联感应加热电源过压保护电路，所述直流电压采样电路由串联的电阻与阻容电路串联连接组成，串联的电阻与阻容电路的连接点为电压采样输出端。
一种并联感应加热电源过压保护电路，所述过电压比较判断电路包括：比较电路、过电压的正向电压电路和过电压的负向电压电路、判断电路，
所述比较电路由集成电路U8、U9元件连接构成，集成电路U8、U9型号为LM111；
所述过电压的正向电压电路由拨码开关SW1、电阻R5、R6、R7、可变电阻RP1、电阻R12、电容C14元件电连接组成；
所述过电压的负向电压电路由拨码开关SW2、电阻R25、R26、R27、R28、C25、可变电阻RP2元件电连接组成；
所述判断电路由发光电路TX1、光接收电路RX1、电流驱动芯片U10、集成芯片U11电连接组成，电流驱动芯片U10型号为ICL7667，集成芯片U11型号为HCPL2400。
一种并联感应加热电源过压保护电路，所述保护晶闸管驱动电路由反相集成芯片U6、U7通过转换开关JP1与可控硅组电路输入端相连组成，可控硅组电路由可控硅Q1通过串联的电阻R21、R22与可控硅Q2连接组成，串联电阻R21、R22的端点分别通过接口与外接保护晶闸管的门极相连。
一种并联感应加热电源的过压保护方法，其步骤如下：
1）、直流电压采样电路对电抗器和逆变桥之间的直流电压进行采样，直流电压经R23、R24、R8、R9、R10、R11、C24进行分压，在R23、R24、C24两端获得一个较低的直流电压，采样分压后电压送至过电压比较判断电路的输入端接口J6；
2）、当并联感应加热电源的主电路直流电压正常时，输入端接口J6送至U8同相输入端的电压小于反相输入端电压，U8的7脚输出负电压，D2和D13截止；输入端接口J6送至U9反相输入端的电压大于同相输入端电压，U9的7脚也输出负电压，D3和D14截止；
3）、此时只要光电接收装置RX1没有接收到报警信号，D15也截止，电流驱动芯片U10（ICL7667）的4脚通过R30接地，获得一个低电平，U10的5输出+15V，经R31、ZD1、TX1、D16分压，光电发射装置TX1发光通过光纤送至主控电路，表明此时电压正常；
当并联感应加热电源出现故障，过压保护电路能够触发保护晶闸管；
第一、当并联感应加热电源的主电路直流电压超出正向允许值时，输入端接口J6送至U8同相输入端的电压大于反相输入端电压，U8的7脚输出正电压，D2和D13导通；U9电路不受影响；一方面电流驱动芯片U10（ICL7667）的4脚通过R30接地，获得一个高电压，U10的5脚输出低电平，TX1不发光，表明此时电压异常；
并联感应加热电源的主控电路会将主接触器切断；另一方面，U10的7脚输出低电平，送至光耦U5、U11（HCPL2400），U5的6脚输出+5V，U11的6脚输出-10V；
U5的6脚输出+5V，U11的6脚输出-10V，分别经U6、U7反相，Q1（IRF9530）、Q2（IRF530）的栅极获得低电平，Q1为P沟道MOSFET，Q2为N沟道MOSFET；Q1导通，Q2截止，CON3的GK之间获得一个高电压，送至保护晶闸管，将电抗器中的能量瞬间释放掉，避免损坏逆变桥；
第二、当并联感应加热电源的主电路直流电压超出负向允许值时，输入端接口J6送至U9反相输入端的电压小于同相输入端电压，U9的7脚输出正电压，D3和D14导通；U8电路不受影响；其他电路的工作状态和正向超电压时一样；
第三、当并联感应加热电源出现除过压的超温、频率失锁、过流、冷却水压超限故障时，RX1会从主控电路中接收到故障信号，D15导通，在R30的上端获得一个高电平，通过U10、U5、U6、Q1、Q2去触发保护晶闸管。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
一种并联感应加热电源过压保护电路及方法，是在电抗器和逆变桥之间设置直流过压保护电路，在电抗器和逆变桥之间对直流电压进行检测，如果出现过电压的情况，将保护晶闸管开通，同时通过主控电路将主接触器断开，以免损坏逆变桥。
【附图说明】
图1是并联感应加热电源过压保护电路的方框示意图；
图2是过压保护电路的直流电压采样电路原理图；
图3是过压保护电路的过电压比较判断电路原理图；
图4是过压保护电路的保护晶闸管驱动电路原理图；
【具体实施方式】
如图1、2、3、4所示，一种并联感应加热电源过压保护电路，包括：直流电压采样电路、过电压比较判断电路、保护晶闸管驱动电路，所述直流电压采样电路连接至并联感应加热电源的逆变器直流电压输入端，直流电压采样电路输出端连接至过电压比较判断电路，过电压比较判断电路通过保护晶闸管驱动电路与保护晶闸管触发端相连；保护晶闸管驱动电路通过主控/驱动电路与并联感应加热电源的逆变桥输入端相连。
所述直流电压采样电路由串联的电阻与阻容电路串联连接组成，串联的电阻与阻容电路的连接点为电压采样输出端。
所述过电压比较判断电路包括：比较电路、过电压的正向电压电路和过电压的负向电压电路、判断电路，所述比较电路由集成电路U8、U9元件连接构成，集成电路U8、U9型号为LM111；所述过电压的正向电压电路由拨码开关SW1、电阻R5、R6、R7、可变电阻RP1、电阻R12、电容C14元件电连接组成；所述过电压的负向电压电路由拨码开关SW2、电阻R25、R26、R27、R28、C25、可变电阻RP2元件电连接组成；所述判断电路由发光电路TX1、光接收电路RX1、电流驱动芯片U10、集成芯片U11电连接组成，电流驱动芯片U10型号为ICL7667，集成芯片U11型号为HCPL2400。见图3描述。
所述保护晶闸管驱动电路由反相集成芯片U6、U7通过转换开关JP1与可控硅组电路输入端相连组成，可控硅组电路由可控硅Q1通过串联的电阻R21、R22与可控硅Q2连接组成，串联电阻R21、R22的端点分别通过接口与外接保护晶闸管的门极相连；见图4描述。
一种并联感应加热电源的过压保护方法，其步骤如下：
1、直流电压采样电路对电抗器和逆变桥之间的直流电压进行采样，直流电压经R23、R24、R8、R9、R10、R11、C24进行分压，在R23、R24、C24两端获得一个较低的直流电压，采样分压后电压送至过电压比较判断电路的输入端接口J6；
当并联感应加热电源的主电路直流电压正常时，输入端接口J6送至U8同相输入端的电压小于反相输入端电压，U8的7脚输出负电压，D2和D13截止；输入端接口J6送至U9反相输入端的电压大于同相输入端电压，U9的7脚也输出负电压，D3和D14截止；
此时只要光电接收装置RX1没有接收到报警信号，D15也截止，电流驱动芯片U10（ICL7667）的4脚通过R30接地，获得一个低电平，U10的5输出+15V，经R31、ZD1、TX1、D16分压，光电发射装置TX1发光通过光纤送至主控电路，表明此时电压正常。
当电源出现故障，有三种情况触发保护晶闸管；
第一、当并联感应加热电源的主电路直流电压超出正向允许值时，输入端接口J6送至U8同相输入端的电压大于反相输入端电压，U8的7脚输出正电压，D2和D13导通；U9电路不受影响；一方面电流驱动芯片U10（ICL7667）的4脚通过R30接地，获得一个高电压，U10的5脚输出低电平，TX1不发光，表明此时电压异常；
并联感应加热电源的主控电路会将主接触器切断；另一方面，U10的7脚输出低电平，送至光耦U5、U11（HCPL2400），U5的6脚输出+5V，U11的6脚输出-10V；
U5的6脚输出+5V，U11的6脚输出-10V，分别经U6、U7反相，Q1（IRF9530）、Q2（IRF530）的栅极获得低电平，Q1为P沟道MOSFET，Q2为N沟道MOSFET；Q1导通，Q2截止，CON3的GK之间获得一个高电压，送至保护晶闸管，将电抗器中的能量瞬间释放掉，避免损坏逆变桥；
第二、当并联感应加热电源的主电路直流电压超出负向允许值时，输入端接口J6送至U9反相输入端的电压小于同相输入端电压，U9的7脚输出正电压，D3和D14导通；U8电路不受影响；其他电路的工作状态和正向超电压时一样；
第三、当并联感应加热电源出现除过压的超温、频率失锁、过流、冷却水压超限故障时，RX1会从主控电路中接收到故障信号，D15导通，在R30的上端获得一个高电平，通过U10、U5、U6、Q1、Q2去触发保护晶闸管。
Claims (5)
1.一种并联感应加热电源过压保护电路，其特征是：包括：直流电压采样电路1、过电压比较判断电路2、保护晶闸管驱动电路3，所述直流电压采样电路连接至并联感应加热电源的逆变器直流电压输入端，直流电压采样电路输出端连接至过电压比较判断电路，过电压比较判断电路通过保护晶闸管驱动电路与保护晶闸管触发端相连；保护晶闸管驱动电路通过主控/驱动电路与并联感应加热电源的逆变桥输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种并联感应加热电源过压保护电路，其特征是：所述直流电压采样电路由串联的电阻与阻容电路串联连接组成，串联的电阻与阻容电路的连接点为电压采样输出端。
3.根据权利要求1所述的一种并联感应加热电源过压保护电路，其特征是：所述过电压比较判断电路包括：比较电路、过电压的正向电压电路和过电压的负向电压电路、判断电路，
所述比较电路由集成电路U8、U9元件连接构成，集成电路U8、U9型号为LM111；
所述过电压的正向电压电路由拨码开关SW1、电阻R5、R6、R7、可变电阻RP1、电阻R12、电容C14元件电连接组成；
所述过电压的负向电压电路由拨码开关SW2、电阻R25、R26、R27、R28、C25、可变电阻RP2元件电连接组成；
所述判断电路由发光电路TX1、光接收电路RX1、电流驱动芯片U10、集成芯片U11电连接组成，电流驱动芯片U10型号为ICL7667，集成芯片U11型号为HCPL2400。
4.根据权利要求1所述的一种并联感应加热电源过压保护电路，其特征是：所述保护晶闸管驱动电路由反相集成芯片U6、U7通过转换开关JP1与可控硅组电路输入端相连组成，可控硅组电路由可控硅Q1通过串联的电阻R21、R22与可控硅Q2连接组成，串联电阻R21、R22的端点分别通过接口与外接保护晶闸管的门极相连。
5.如权利要求1所述过压保护电路的一种并联感应加热电源的过压保护方法，其特征是：其步骤如下：
1）、直流电压采样电路对电抗器和逆变桥之间的直流电压进行采样，直流电压经R23、R24、R8、R9、R10、R11、C24进行分压，在R23、R24、C24两端获得一个较低的直流电压，采样分压后电压送至过电压比较判断电路的输入端接口J6；
2）、当并联感应加热电源的主电路直流电压正常时，输入端接口J6送至U8同相输入端的电压小于反相输入端电压，U8的7脚输出负电压，D2和D13截止；输入端接口J6送至U9反相输入端的电压大于同相输入端电压，U9的7脚也输出负电压，D3和D14截止；
3）、此时只要光电接收装置RX1没有接收到报警信号，D15也截止，电流驱动芯片U10（ICL7667）的4脚通过R30接地，获得一个低电平，U10的5输出+15V，经R31、ZD1、TX1、D16分压，光电发射装置TX1发光通过光纤送至主控电路，表明此时电压正常；
当并联感应加热电源出现故障，过压保护电路能够触发保护晶闸管；
第一、当并联感应加热电源的主电路直流电压超出正向允许值时，输入端接口J6送至U8同相输入端的电压大于反相输入端电压，U8的7脚输出正电压，D2和D13导通；U9电路不受影响；一方面电流驱动芯片U10（ICL7667）的4脚通过R30接地，获得一个高电压，U10的5脚输出低电平，TX1不发光，表明此时电压异常；
并联感应加热电源的主控电路会将主接触器切断；另一方面，U10的7脚输出低电平，送至光耦U5、U11（HCPL2400），U5的6脚输出+5V，U11的6脚输出-10V；
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第二、当并联感应加热电源的主电路直流电压超出负向允许值时，输入端接口J6送至U9反相输入端的电压小于同相输入端电压，U9的7脚输出正电压，D3和D14导通；U8电路不受影响；其他电路的工作状态和正向超电压时一样；
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Effective date of registration: 20230113 Address after: 471000 Floor 8, Free Trade Building, Heluo Road, Luoyang District (Hi tech), China (Henan) Pilot Free Trade Zone, Luoyang, Henan Patentee after: China Carbon Technology (Luoyang) Co.,Ltd. Address before: 471003 Jianxi District, Luoyang City, Henan Province, Jiu Du West Road Patentee before: LUOYANG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
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