CN108932005A - 利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路 - Google Patents
利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108932005A CN108932005A CN201810996856.7A CN201810996856A CN108932005A CN 108932005 A CN108932005 A CN 108932005A CN 201810996856 A CN201810996856 A CN 201810996856A CN 108932005 A CN108932005 A CN 108932005A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip
- circuit
- coil
- control
- input terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003756 stirring Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 18
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 11
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 5
- 210000004899 c-terminal region Anatomy 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 2
- BVPWJMCABCPUQY-UHFFFAOYSA-N 4-amino-5-chloro-2-methoxy-N-[1-(phenylmethyl)-4-piperidinyl]benzamide Chemical compound COC1=CC(N)=C(Cl)C=C1C(=O)NC1CCN(CC=2C=CC=CC=2)CC1 BVPWJMCABCPUQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- -1 big to stir Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/66—Regulating electric power
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D15/00—Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure
- G05D15/01—Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure characterised by the use of electric means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，频率控制子电路通过反馈电流CURRENT和反馈电压VOLAGE获得控制功率并进行PI调节，输出控制频率大小的模拟量CONTROL；PWM产生子电路的输入端与频率控制子电路的输出端连接；PWM相位控制子电路的输入端与PWM产生子电路的输出端相连；上下线圈触发控制子电路的输入端与PWM产生子电路的输入端的输出端、以及PWM相位控制子电路的输出端相连；上下线圈触发控制子电路的两个输出端分别与上线圈UP‑COIL、下线圈DOWN‑COIL相连。其优点在于将线圈分为二段绕制，通过控制这二段线圈的电流的相位，将传统四段式搅拌的上下层搅拌的电磁力的叠加，并实现了低功率，大搅拌的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路。
背景技术
中频电炉，广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼。与其他铸造设备相比较,中频感应电炉具有热效率高、熔炼时间短、合金元素烧损少、熔炼材质广等优点。
在很多金属熔炼场合，需要低功率，大搅拌和成分混合均匀的特殊要求。例如：真空熔炼领域，在将金属熔化为金属液后，需要长时间的低功率，大搅拌，将成分搅拌均匀，同时不希望金属液有大的温升。熔炼铝的领域，因为铝的材质轻，需要熔炼过程中大搅拌将铝碎屑搅拌进铝金属液中以增加熔炼效率。
传统的中频熔炼在需要低功率，大搅拌的场合，例如真空熔炼领域通常采用外加一个工频三相变压器，将线圈分为三段绕制，将三相变压器分别连接三段式线圈，通过改变工频三相变压器的档位，实现低功率，大搅拌的目的。但是，这样大大增加了设备的成本，系统维护性差。
中频熔炼过程中，电磁场也会产生电磁力搅拌，但是这种搅拌有两个主要缺点，一是搅拌跟功率成正比，功率越大搅拌力才越大，在需要大搅拌又不希望金属液升温的情况，无法满足；二是搅拌为四段式搅拌，金属成分很难混合的均匀。
发明内容
本发明的提供的一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，将线圈分为二段绕制，通过控制这二段线圈的电流的相位，将传统四段式搅拌的上下层搅拌的电磁力的叠加，并实现了低功率，大搅拌的功能；解决现有技术问题，以克服现有技术的缺陷。
本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，包括：频率控制子电路、PWM产生子电路、PWM相位控制子电路和上下线圈触发控制子电路；频率控制子电路通过反馈电流CURRENT和反馈电压VOLAGE获得控制功率并进行PI调节，输出控制频率大小的模拟量CONTROL；PWM产生子电路的输入端与频率控制子电路的输出端连接，接收控制频率大小的模拟量，PWM产生子电路通过控制频率大小的模拟量产生PWM1的信号；PWM相位控制子电路的输入端与PWM产生子电路的输出端相连，接收PWM1的信号；PWM相位控制子电路通过PWM1信号产生一个滞后90度的PWM2信号；上下线圈触发控制子电路的输入端与PWM产生子电路的输入端的输出端、以及PWM相位控制子电路的输出端相连，接收PWM1的信号和PWM2的信号；上下线圈触发控制子电路的两个输出端分别与上线圈UP-COIL、下线圈DOWN-COIL相连，通过正负相位控制信号来分配PWM1信号和PWM2信号，分别驱动上线圈UP-COIL、下线圈DOWN-COIL的电流。
进一步，本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，还可以具有这样的特征：频率控制子电路包括：第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、功率控制电位器DIAL、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3和第一电容C1；第一芯片至少具有X1端、Y1端、OUT端、Z端；第一芯片U1的X1端接入反馈电流CURRENT，Y1端接入反馈电压VOLAGE；第一电阻R1的一端与功率控制电位器DIAL的第二端相连，即与功率控制电位器DIAL的的输出端相连，另一端与第二运算放大器U2的同相输入端相连；第三电阻R3的一端与第二运算放大器U2的同相输入端相连，另一端与第二运算放大器U2的输出端相连；第五电阻R5的一端分别与第一芯片U1的OUT端、Z端相连，另一端与第二运算放大器U2的反相输入端相连；第六电阻R6的一端与第二运算放大器U2的反相输入端相连，另一端接地GND；第四电阻R4的一端与第二运算放大器U2的输出端相连，另一端与第三运算放大器U3的反相输入端相连；第二电阻R2的一端第三运算放大器U3的反相输入端相连，另一端与第三运算放大器U3的输出端相连；第一电容C1的一端第三运算放大器U3的反相输入端相连，另一端与第三运算放大器U3的输出端相连；第三运算放大器U3的输出端即为频率控制子电路的输出端，输出控制频率大小的模拟量CONTROL；第三运算放大器U3的同相输入端接地GND。
进一步，本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，还可以具有这样的特征：第一芯片U1的型号为AD532；第一芯片U1还具有X2端、Y2端、-V端、+V端、Vos端和GND端；第一芯片U1的X2端、Y2端、Vos端和GND端接地GND。第一芯片U1的-V端接负电源端-V，+V端接正电源端+V；功率控制电位器DIAL的第一端接正电源端+V，第三端接地GND。
进一步，本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，还可以具有这样的特征：PWM产生子电路包括，第八芯片U8、第五芯片U5、第四运算放大器U4、第六反相器U6、第七与非门U7、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一二极管D1和第二电容C1；第八芯片U8至少具有T+端、T-端、Q端、端和RC端；第五芯片U5至少具有Q端和CLK端；第七电阻R7的一端为PWM产生子电路的输入端，接入控制频率大小的模拟量CONTROL；即与频率控制子电路的输出端相连，第七电阻R7的另一端与第四运算放大器U4的反相输入端相连；第九电阻R9的一端与第四运算放大器U4的同相输入端相连，另一端接地GND；第八电阻R8的一端与第四运算放大器U4的输出端相连，另一端与第一二极管D1的正极相连；第二电容C2的一端与第一二极管D1的负极相连，另一端接地GND；第四运算放大器U4的反相输入端与第四运算放大器U4的输出端相连；第十电阻R10的一端与第四运算放大器U4的同相输入端相连，另一端与第一二极管D1正极相连；第六反相器U6的输入端与启动信号端ON相连，输出端与第七与非门U7的一个输入端相连；第十一电阻R11的一端与第七与非门U7的另一个输入端相连，另一端分别与第八芯片U8的Q端、第五芯片U5的CLK端相连；第七与非门U7的输出端与第八芯片U8的T+端相连；第八芯片U8的T-端与第八芯片U8的Q端相连。第八芯片U8的RC端与第一二极管D1的负极相连；第五芯片U5的Q端与PWM1信号端相连，即为PWM产生子电路的输出端，输出PWM1信号。
进一步，本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，还可以具有这样的特征：第八芯片U8的型号为CD4538，还具有G端和R端；第八芯片U8的G端接地GND，R端接正电源端+V；第五芯片U5的型号为CD4027，还具有端、RST端、K端、J端、SET端、GND端和+V端；第五芯片U5的SET端、RST端和GND端接地GND；第五芯片U5的K端、J端、+V端接正电源+V端。
进一步，本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，还可以具有这样的特征：PWM相位控制子电路包括，第九芯片U9、第十芯片U10、第十一反相器U11、第十二反相器U13和第十二与门U12；第九芯片U9至少具有QA端、UP端和CLEAR端；第十芯片U10至少具有Q端、CLK端、RST端和J端；第十一反相器U11的输入端作为PWM相位控制子电路的输入端，与PWM1信号端连接，即与PWM产生子电路的输出相连；第十一反相器U11的输出端与第九芯片U9的UP端与PWM信号输入端PWM-IN相连；第九芯片U9的QA端与第十芯片U10的CLK端连接；第九芯片U9的CLEAR端与第十芯片U10的RST相连；第十芯片U10的J端与启动信号端ON相连；第十三反相器U13的输入端与启动信号端ON相连，输出端与第十芯片U10的RST端相连；第十二与门U12的一个输入端与第十芯片U10的Q端相连，另一个输入端与第十一反相器U11的输出端相连；第十二与门U12的输出端与PWM2信号输出端相连；即PWM相位控制子电路的输出端。
进一步，本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，还可以具有这样的特征：第九芯片U9的型号为CD40193，还具有B端、QB端DOWN端、QC端、QD端、GND端、D端、C端、LOAD端、CARRY端、BOR端、A端和VCC端；第九芯片U9的B端、GND端、A端、C端和D端都接地GND；第九芯片U9的DOWN端、VCC端和LOAD端都接正电源端+V；第十芯片U10的型号为CD4027，还具有端、K端、SET端、GND端和+V端；第十芯片U10的SET端、K端、GND端都接地GND；第十芯片U10的V端接正电源端+V。
进一步，本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，还可以具有这样的特征：上下线圈触发控制子电路包括：第十四反相器U14、第十五模拟开关U15、第十六模拟开关U16、第十七模拟开关U17和第十八模拟开关U18；正负相位差控制端P-ANGLE分别与第十四反相器U14的输入端、第十五模拟开关U15的控制端、第十七模拟开关U17的控制相连；第十四反相器U14的输出端分别与第十六模拟开关U16的控制端、第十八模拟开关U18的控制相连；第十五模拟开关U15的一端接入PWM1信号，另一端与上线圈UP-COIL相连；第十六模拟开关U16的一端接入PWM2信号，另一端与上线圈UP-COIL相连；第十七模拟开关U17的一端接入PWM2信号，另一端与上线圈DOWN-COIL相连；第十八模拟开关U18的一端接入PWM12信号，另一端与上线圈DOWN-COIL相连。
进一步，本发明提供一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，还可以具有这样的特征：第十五模拟开关U15、第十六模拟开关U16、第十七模拟开关U17和第十八模拟开关U18的型号为CD4066。
附图说明
图1是利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路框图。
图2是频率控制子电路图。
图3是PWM产生子电路图。
图4是PWM相位控制子电路图。
图5是上下线圈触发控制子电路图。
图6为传统的四段式电磁搅拌力的方向图。
图7为本发明的正相位差电磁搅拌力的方向图。
图8为本发明的负相位差电磁搅拌力的方向图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
图1是利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路框图。
如图1所示，本实施例中，一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，包括：频率控制子电路10、PWM产生子电路20、PWM相位控制子电路30和上下线圈触发控制子电路40。
频率控制子电路10通过反馈电流CURRENT和反馈电压VOLAGE获得控制功率并进行PI调节，输出控制频率大小的模拟量CONTROL。PWM产生子电路的输入端20与频率控制子电路的输出端10连接，接收控制频率大小的模拟量。PWM产生子电路20通过控制频率大小的模拟量产生PWM1的信号。PWM相位控制子电路30的输入端与PWM产生子电路的输出端20相连，接收PWM1的信号。PWM相位控制子电路30通过PWM1信号产生一个滞后90度的PWM2信号。上下线圈触发控制子电路40的输入端与PWM产生子电路的输入端20的输出端、以及PWM相位控制子电路30的输出端相连，接收PWM1的信号和PWM2的信号。上下线圈触发控制子电路40的两个输出端分别与上线圈UP-COIL、下线圈DOWN-COIL相连，通过正负相位控制信号来分配PWM1信号和PWM2信号，分别驱动上线圈UP-COIL、下线圈DOWN-COIL的电流。
图2是频率控制子电路图。
如图2所示，频率控制子电路包括：第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、功率控制电位器DIAL、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3和第一电容C1。
本实施例中，第一芯片U1的型号为AD532，具有X1端、X2端、Y1端、Y2端、-V端、+V端、OUT端、Z端、Vos端和GND端。
第一芯片U1的X1端接入反馈电流CURRENT，Y1端接入反馈电压VOLAGE。
第一电阻R1的一端与功率控制电位器DIAL的第二端相连，即与功率控制电位器DIAL的的输出端相连，另一端与第二运算放大器U2的同相输入端相连。
第三电阻R3的一端与第二运算放大器U2的同相输入端相连，另一端与第二运算放大器U2的输出端相连。
第五电阻R5的一端分别与第一芯片U1的OUT端、Z端相连，另一端与第二运算放大器U2的反相输入端相连。
第六电阻R6的一端与第二运算放大器U2的反相输入端相连，另一端接地GND。
第四电阻R4的一端与第二运算放大器U2的输出端相连，另一端与第三运算放大器U3的反相输入端相连。
第二电阻R2的一端第三运算放大器U3的反相输入端相连，另一端与第三运算放大器U3的输出端相连。
第一电容C1的一端第三运算放大器U3的反相输入端相连，另一端与第三运算放大器U3的输出端相连。
第三运算放大器U3的输出端即为频率控制子电路的输出端，输出控制频率大小的模拟量CONTROL。第三运算放大器U3的同相输入端接地GND。
第一芯片U1的X2端、Y2端、Vos端和GND端接地GND。第一芯片U1的-V端接负电源端-V，+V端接正电源端+V。功率控制电位器DIAL的第一端接正电源端+V，第三端接地GND。
频率控制子电路工作原理：第一芯片U1的X1端输入电源的反馈电流CURRENT，第一芯片U1的Y1端输入电源的反馈电压VOLATE，第一芯片U1输出(CURRENT*VOLATE)/10，即计算所得的功率。功率控制电位器DIAL的第二端输出控制功率。第一电阻R1、第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6和第二运算放大器U2组成差动放大电路，第二运算放大器U2输出控制功率和实际功率的差动放大值。第二电阻R2、第四电阻R4、第一电容C1、第三运算放大器U3组成PI调节电路，第三电阻R4的输入控制功率和实际功率的经第二运算放大器U2的差动放大值，第三运算放大器U3输出为控制PWM频率的电压信号。第三运算放大器U3的输出控制PWM的电压有效部分为负值部分。
图3是PWM产生子电路图。
如图3所示，PWM产生子电路包括：第八芯片U8、第五芯片U5、第四运算放大器U4、第六反相器U6、第七与非门U7、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一二极管D1和第二电容C1。
本实施例中，第八芯片U8的型号为CD4538，具有T+端、T-端、Q端、端、G端、RC端和R端。第五芯片U5的型号为CD4027，具有Q端、端、CLK端、RST端、K端、J端、SET端、GND端和+V端。
第七电阻R7的一端为PWM产生子电路的输入端，接入控制频率大小的模拟量CONTROL；即与频率控制子电路的输出端相连。第七电阻R7的另一端与第四运算放大器U4的反相输入端相连。
第九电阻R9的一端与第四运算放大器U4的同相输入端相连，另一端接地GND。
第八电阻R8的一端与第四运算放大器U4的输出端相连，另一端与第一二极管D1的正极相连。
第二电容C2的一端与第一二极管D1的负极相连，另一端接地GND。
第四运算放大器U4的反相输入端与第四运算放大器U4的输出端相连。
第十电阻R10的一端与第四运算放大器U4的同相输入端相连，另一端与第一二极管D1正极相连。
第六反相器U6的输入端与启动信号端ON相连，输出端与第七与非门U7的一个输入端相连。
第十一电阻R11的一端与第七与非门U7的另一个输入端相连，另一端分别与第八芯片U8的Q端、第五芯片U5的CLK端相连。
第七与非门U7的输出端与第八芯片U8的T+端相连。
第八芯片U8的T-端与第八芯片U8的Q端相连。第八芯片U8的RC端与第一二极管D1的负极相连。
第五芯片U5的Q端与PWM1信号端相连，即为PWM产生子电路的输出端，输出PWM1信号。
第八芯片U8的G端接地GND，R端接正电源端+V。
第五芯片U5的SET端、RST端和GND端接地GND；第五芯片U5的K端、J端、+V端接正电源+V端。第五芯片U5的端悬空。
PWM产生子电路的工作原理：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第四运算放大器U4组成电流源电路，将CONTROL的控制电压转化为电流，第四运算放大器U4经第八电阻R8输出的电流约为|Ucontrol/R7|，第一二极管D1功能为保证电流单向工作，第四运算放大器U4经第八电阻R8、第一二极管D1对第二电容C2进行充电。
系统启动信号ON，有效值为高电平，启动后经第六反相器U6变为低电平。第八芯片U8的Q端初始输出低电平，则第七与非门U7两个输入为低电平，输出高电平。第八芯片U8的T+端从低电平到高电平的跳变使第八芯片U8的Q端输出高电平。第五芯片U5的CLK端低电平到高电平的跳变使第五芯片U5的Q端输出电平跳变。
第八芯片U8的Q端输出高电平后，第八芯片U8的RC端不再对第二电容C2进行钳位，第四运算放大器U4经第八电阻R8、第一二极管D1对第二电容C2进行充电。当第二电容C2充电到一定值后，第八芯片U8的Q端输出低电平，经第十一电阻R11使第七与非门U7输出高电平，第八芯片U8的T+端从低电平到高电平的跳变使第八芯片U8的Q端输出高电平，因为第一电阻R11的延时，第七与非门U7的输出会短时间维持高电，然后变为低电平，这短时间内第二电容C2的电容电压会通过第八芯片U8的RC端放电，第五芯片U5的CLK低电平到高电平的跳变使第五芯片U5的Q端输出电平跳变，以后周期重复这一变化。通过CONTROL的电压控制PWM1的频率，CONTROL的绝对值越大，PWM1的频率越高。
图4是利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路图。
如图4所示，PWM相位控制子电路包括：第九芯片U9、第十芯片U10、第十一反相器U11、第十二反相器U13和第十二与门U12。
本实施例中，第九芯片U9的型号采用CD40193，具有16个接线端，分别为B端、QB端、QA端、DOWN端、UP端、QC端、QD端、GND端、D端、C端、LOAD端、CARRY端、BOR端、CLEAR端、A端和VCC端，16个接线端按顺序对应1至16编号引脚。
本实施例中，第十芯片U10的型号采用CD4027，具有9个接线端，分别为Q端、端、CLK端、RST端、K端、J端、SET端、GND端和+V端，前8个接线端按顺序对应1至8编号引脚，最后一个V端对应16编号引脚。
第十一反相器U11的输入端作为PWM相位控制子电路的输入端，与PWM1信号端连接，即与PWM产生子电路的输出相连。第十一反相器U11的输出端与第九芯片U9的UP端与PWM信号输入端PWM-IN相连。
第九芯片U9的QA端与第十芯片U10的CLK端连接。第九芯片U9的CLEAR端与第十芯片U10的RST相连。
第九芯片U9的B端、GND端、A端、C端和D端都接地GND。第九芯片U9的DOWN端、VCC端和LOAD端都接正电源端+V。第九芯片U9的其余接线端悬空。
第十芯片U10的J端与启动信号端ON相连。
第十三反相器U13的输入端与启动信号端ON相连，输出端与第十芯片U10的RST端相连。
第十二与门U12的一个输入端与第十芯片U10的Q端相连，另一个输入端与第十一反相器U11的输出端相连。第十二与门U12的输出端与PWM2信号输出端相连；即PWM相位控制子电路的输出端。
第十芯片U10的SET端、K端、GND端都接地GND。第十芯片U10的V端接正电源端+V。第十芯片U10的其余接线端悬空。
PWM相位控制子电路的工作原理：PWM2信号是与PWM1信号相位滞后90度的信号。启动前，启动信号端ON为低电平，经过第十三反相器U13输出高电平，第十芯片U10的RST端为高电平，第十芯片U10的J点为低电平，保证第十芯片U10的Q端输出低电平，则第十二与门U12输出低电平，即PWM2端无信号输出。
当启动后，启动信号端ON为高电平，经过第十三反相器U13输出低电平，第九芯片U9的CLEAR端为低电平。此时，当PWM1信号经第十一反相器U11到第九芯片U9的UP端，第九芯片U9的UP端的输入信号半个周期即一个上升沿后，第九芯片U9的QA端输出高电平。第十芯片U10的CLK端获得第九芯片U9的QA端由低电平到高电平的上升沿，第十芯片U10-1输出高电平。由于启动即ON为高电平后，第十芯片U10的RST端为低电平，第十芯片U10的J端为高电平，第九芯片U9的QA端以后的电平变化不会影响第十芯片U10的Q端输出，第十芯片U10的Q端保持输出高电平。第十二与门U12的一个输入第十芯片U10的Q端保持输出高电平后，第十二与门U12的输出PWM2滞后PWM1的角度为90度。
图5是上下线圈触发控制子电路图。
如图5所示，上下线圈触发控制子电路包括：第十四反相器U14、第十五模拟开关U15、第十六模拟开关U16、第十七模拟开关U17和第十八模拟开关U18。
本实施例中，第十五模拟开关U15、第十六模拟开关U16、第十七模拟开关U17和第十八模拟开关U18的型号为CD4066。
正负相位差控制端P-ANGLE分别与第十四反相器U14的输入端、第十五模拟开关U15的控制端、第十七模拟开关U17的控制相连。
第十四反相器U14的输出端分别与第十六模拟开关U16的控制端、第十八模拟开关U18的控制相连。
第十五模拟开关U15的一端接入PWM1信号，另一端与上线圈UP-COIL相连。
第十六模拟开关U16的一端接入PWM2信号，另一端与上线圈UP-COIL相连。
第十七模拟开关U17的一端接入PWM2信号，另一端与上线圈DOWN-COIL相连。
第十八模拟开关U18的一端接入PWM12信号，另一端与上线圈DOWN-COIL相连。
上下线圈触发控制子电路的工作原理：当P-ANGLE为高电平时为正相位差控制，当P-ANGLE为低电平时为负相位差控制。
当正负相位差控制端P-ANGLE为高电平时，PWM1信号控制上部线圈电流的触发信号，PWM2信号控制下部线圈电流的触发信号，上部线圈超前下部线圈电流90度。当正负相位差控制端P-ANGLE为低电平时，PWM2信号控制上部线圈电流的触发信号，PWM1信号控制下部线圈电流的触发信号，上部线圈滞后下部线圈电流90度。以此来实现，正负的相位差控制。
本发明提供的一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，将如图1所示的传统的单线圈4段式上下分层搅拌，变为如图2和图3所示，双层线圈电流相位差控制的2段式充分搅拌，通过控制上下两段线圈的电流的相位差，实现传统四段式搅拌的上下层搅拌的电磁力的叠加，同时实现上下层金属液的充分混合，保证成分均匀。既可以保证搅拌力大，搅拌的均匀，又可以保证功率相较于四段式电磁搅拌的功率小，对金属液的温升小。
Claims (9)
1.一种利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，其特征在于：包括频率控制子电路、PWM产生子电路、PWM相位控制子电路和上下线圈触发控制子电路；
频率控制子电路通过反馈电流CURRENT和反馈电压VOLAGE获得控制功率并进行PI调节，输出控制频率大小的模拟量CONTROL；
PWM产生子电路的输入端与频率控制子电路的输出端连接，接收控制频率大小的模拟量，PWM产生子电路通过控制频率大小的模拟量产生PWM1的信号；
PWM相位控制子电路的输入端与PWM产生子电路的输出端相连，接收PWM1的信号；PWM相位控制子电路通过PWM1信号产生一个滞后90度的PWM2信号；
上下线圈触发控制子电路的输入端与PWM产生子电路的输入端的输出端、以及PWM相位控制子电路的输出端相连，接收PWM1的信号和PWM2的信号；
上下线圈触发控制子电路的两个输出端分别与上线圈UP-COIL、下线圈DOWN-COIL相连，通过正负相位控制信号来分配PWM1信号和PWM2信号，分别驱动上线圈UP-COIL、下线圈DOWN-COIL的电流。
2.如权利要求1所述的利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，其特征在于：
其中，频率控制子电路包括：第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、功率控制电位器DIAL、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3和第一电容C1；
第一芯片至少具有X1端、Y1端、OUT端、Z端；
第一芯片U1的X1端接入反馈电流CURRENT，Y1端接入反馈电压VOLAGE；
第一电阻R1的一端与功率控制电位器DIAL的第二端相连，即与功率控制电位器DIAL的的输出端相连，另一端与第二运算放大器U2的同相输入端相连；
第三电阻R3的一端与第二运算放大器U2的同相输入端相连，另一端与第二运算放大器U2的输出端相连；
第五电阻R5的一端分别与第一芯片U1的OUT端、Z端相连，另一端与第二运算放大器U2的反相输入端相连；
第六电阻R6的一端与第二运算放大器U2的反相输入端相连，另一端接地GND；
第四电阻R4的一端与第二运算放大器U2的输出端相连，另一端与第三运算放大器U3的反相输入端相连；
第二电阻R2的一端第三运算放大器U3的反相输入端相连，另一端与第三运算放大器U3的输出端相连；
第一电容C1的一端第三运算放大器U3的反相输入端相连，另一端与第三运算放大器U3的输出端相连；
第三运算放大器U3的输出端即为频率控制子电路的输出端，输出控制频率大小的模拟量CONTROL；第三运算放大器U3的同相输入端接地GND。
3.如权利要求2所述的利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，其特征在于：
其中，第一芯片U1的型号为AD532；
第一芯片U1还具有X2端、Y2端、-V端、+V端、Vos端和GND端；第一芯片U1的X2端、Y2端、Vos端和GND端接地GND。第一芯片U1的-V端接负电源端-V，+V端接正电源端+V；
功率控制电位器DIAL的第一端接正电源端+V，第三端接地GND。
4.如权利要求1所述的利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，其特征在于：
其中，PWM产生子电路包括，第八芯片U8、第五芯片U5、第四运算放大器U4、第六反相器U6、第七与非门U7、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一二极管D1和第二电容C1；
第八芯片U8至少具有T+端、T-端、Q端、端和RC端；第五芯片U5至少具有Q端和CLK端；
第七电阻R7的一端为PWM产生子电路的输入端，接入控制频率大小的模拟量CONTROL；即与频率控制子电路的输出端相连，第七电阻R7的另一端与第四运算放大器U4的反相输入端相连；
第九电阻R9的一端与第四运算放大器U4的同相输入端相连，另一端接地GND；
第八电阻R8的一端与第四运算放大器U4的输出端相连，另一端与第一二极管D1的正极相连；
第二电容C2的一端与第一二极管D1的负极相连，另一端接地GND；
第四运算放大器U4的反相输入端与第四运算放大器U4的输出端相连；
第十电阻R10的一端与第四运算放大器U4的同相输入端相连，另一端与第一二极管D1正极相连；
第六反相器U6的输入端与启动信号端ON相连，输出端与第七与非门U7的一个输入端相连；
第十一电阻R11的一端与第七与非门U7的另一个输入端相连，另一端分别与第八芯片U8的Q端、第五芯片U5的CLK端相连；
第七与非门U7的输出端与第八芯片U8的T+端相连；
第八芯片U8的T-端与第八芯片U8的Q端相连。第八芯片U8的RC端与第一二极管D1的负极相连；
第五芯片U5的Q端与PWM1信号端相连，即为PWM产生子电路的输出端，输出PWM1信号。
5.如权利要求4所述的利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，其特征在于：
其中，第八芯片U8的型号为CD4538，还具有G端和R端；第八芯片U8的G端接地GND，R端接正电源端+V；
第五芯片U5的型号为CD4027，还具有端、RST端、K端、J端、SET端、GND端和+V端；第五芯片U5的SET端、RST端和GND端接地GND；第五芯片U5的K端、J端、+V端接正电源+V端。
6.如权利要求1所述的利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，其特征在于：
其中，PWM相位控制子电路包括，第九芯片U9、第十芯片U10、第十一反相器U11、第十二反相器U13和第十二与门U12；
第九芯片U9至少具有QA端、UP端和CLEAR端；
第十芯片U10至少具有Q端、CLK端、RST端和J端；
第十一反相器U11的输入端作为PWM相位控制子电路的输入端，与PWM1信号端连接，即与PWM产生子电路的输出相连；第十一反相器U11的输出端与第九芯片U9的UP端与PWM信号输入端PWM-IN相连；
第九芯片U9的QA端与第十芯片U10的CLK端连接；第九芯片U9的CLEAR端与第十芯片U10的RST相连；
第十芯片U10的J端与启动信号端ON相连；
第十三反相器U13的输入端与启动信号端ON相连，输出端与第十芯片U10的RST端相连；
第十二与门U12的一个输入端与第十芯片U10的Q端相连，另一个输入端与第十一反相器U11的输出端相连；第十二与门U12的输出端与PWM2信号输出端相连；即PWM相位控制子电路的输出端。
7.如权利要求6所述的利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，其特征在于：
其中，第九芯片U9的型号为CD40193，还具有B端、QB端DOWN端、QC端、QD端、GND端、D端、C端、LOAD端、CARRY端、BOR端、A端和VCC端；
第九芯片U9的B端、GND端、A端、C端和D端都接地GND；第九芯片U9的DOWN端、VCC端和LOAD端都接正电源端+V；
第十芯片U10的型号为CD4027，还具有端、K端、SET端、GND端和+V端；
第十芯片U10的SET端、K端、GND端都接地GND；第十芯片U10的V端接正电源端+V。
8.如权利要求1所述的利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，其特征在于：
其中，上下线圈触发控制子电路包括：第十四反相器U14、第十五模拟开关U15、第十六模拟开关U16、第十七模拟开关U17和第十八模拟开关U18；
正负相位差控制端P-ANGLE分别与第十四反相器U14的输入端、第十五模拟开关U15的控制端、第十七模拟开关U17的控制相连；
第十四反相器U14的输出端分别与第十六模拟开关U16的控制端、第十八模拟开关U18的控制相连；
第十五模拟开关U15的一端接入PWM1信号，另一端与上线圈UP-COIL相连；
第十六模拟开关U16的一端接入PWM2信号，另一端与上线圈UP-COIL相连；
第十七模拟开关U17的一端接入PWM2信号，另一端与上线圈DOWN-COIL相连；
第十八模拟开关U18的一端接入PWM12信号，另一端与上线圈DOWN-COIL相连。
9.如权利要求8所述的利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路，其特征在于：
其中，第十五模拟开关U15、第十六模拟开关U16、第十七模拟开关U17和第十八模拟开关U18的型号为CD4066。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810996856.7A CN108932005B (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810996856.7A CN108932005B (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108932005A true CN108932005A (zh) | 2018-12-04 |
| CN108932005B CN108932005B (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=64443420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810996856.7A Active CN108932005B (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108932005B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000000939A (ko) * | 1998-06-05 | 2000-01-15 | 윤종용 | 자동 이득 제어 회로 |
| US20050146903A1 (en) * | 2004-01-05 | 2005-07-07 | Ta-Yung Yang | Power-mode controlled power converter |
| US20090146735A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-06-11 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Switched capacitor resonator and sigma-delta modulator using the same |
| CN203368307U (zh) * | 2013-08-06 | 2013-12-25 | 上海新研工业设备有限公司 | 并联谐振中频电源调压调频控制电路 |
| WO2017092449A1 (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 广东美的制冷设备有限公司 | 智能功率模块和空调器 |
| CN208547868U (zh) * | 2018-08-29 | 2019-02-26 | 上海新研工业设备股份有限公司 | 一种中频电炉的低功率大搅控制电路 |
-
2018
- 2018-08-29 CN CN201810996856.7A patent/CN108932005B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000000939A (ko) * | 1998-06-05 | 2000-01-15 | 윤종용 | 자동 이득 제어 회로 |
| US20050146903A1 (en) * | 2004-01-05 | 2005-07-07 | Ta-Yung Yang | Power-mode controlled power converter |
| US20090146735A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-06-11 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Switched capacitor resonator and sigma-delta modulator using the same |
| CN203368307U (zh) * | 2013-08-06 | 2013-12-25 | 上海新研工业设备有限公司 | 并联谐振中频电源调压调频控制电路 |
| WO2017092449A1 (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 广东美的制冷设备有限公司 | 智能功率模块和空调器 |
| CN208547868U (zh) * | 2018-08-29 | 2019-02-26 | 上海新研工业设备股份有限公司 | 一种中频电炉的低功率大搅控制电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108932005B (zh) | 2024-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208547868U (zh) | 一种中频电炉的低功率大搅控制电路 | |
| CN100569416C (zh) | 一种浇铸用熔体箱恒液位控制装置 | |
| CN101951182B (zh) | 基于电压等效的脉宽调制输出的电压补偿方法 | |
| CN103600045A (zh) | 电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺及金属连铸装置 | |
| CN100372957C (zh) | 一种锰铁合金生产方法 | |
| Dong et al. | Study of a single-power two-circuit ESR process with current-carrying mold: mathematical simulation of the process and experimental verification | |
| CN109327168A (zh) | 一种永磁同步电机模糊滞环电流控制系统及方法 | |
| CN108932005A (zh) | 利用线圈相位差实现中频电炉的低功率大搅控制电路 | |
| CN208320696U (zh) | 一种金属基复合材料制备设备 | |
| CN106756150A (zh) | 利用中频炉‑熔炼炉双联合电磁搅拌熔炼精炼铝合金的方法 | |
| CN101658066B (zh) | 用于电感应加热、熔化和搅拌的具有脉冲调节器的电流反馈逆变器 | |
| CN107017796B (zh) | 一种具有延时补偿功能的两相正交逆变电源控制方法 | |
| CN209102159U (zh) | 一种励磁电路和电磁流量计 | |
| CN206656599U (zh) | 一种熔炼装置 | |
| CN101376165A (zh) | 电磁搅拌熔炼制备铬锆铜合金线杆的设备 | |
| CN203687632U (zh) | 保温炉的控流装置 | |
| CN108866615A (zh) | 不同产品自由混合生产的电镀设备智能控制方法 | |
| CN107588660A (zh) | 矿热炉调控方法 | |
| CN104493992A (zh) | 一种聚四氟乙烯高速混合方法及设备 | |
| CN102072653B (zh) | 一种电弧感应炉及冶炼控制方法 | |
| CN207664886U (zh) | 一种混合型动态电源 | |
| Wciślik et al. | Physical model of power circuit of three-phase electric arc furnace | |
| CN208303851U (zh) | 一种快速的浇注设备 | |
| CN203687588U (zh) | 自动倾倒式保温炉 | |
| CN204734361U (zh) | 一种过滤饮水机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |