CN203352842U - 带有频率跟踪电路的感应加热设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种感应加热设备,尤其是带有频率跟踪电路的感应加热设备。在逆变电路的输出端设有信号采集端子，所述信号采集端子与锁相环电路的输入端电连接，所述锁相环电路的输出端连接到逆变驱动电路的控制信号输入端。该实用新型技术能够实现无相差的频率跟踪，使电压和电流的相位差为零或接近于零，从而使感应器工作在谐振或近似谐振状态，电源的效率最高，加热速度最快，从而达到节能降耗的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种感应加热设备,尤其是带有频率跟踪电路的感应加热设备。
背景技术
感应加热装置在加热的过程中，随着负载温度的变化，就会导致负载等效参数发生变化，那么负载的固有谐振频率就会发生变化，由于线圈电感的变化，就导致通入负载中的电流和电压就有了一定的相位差，此时负载不再工作于谐振状态，致使加热效率降低。目前的感应加热装置中，无法进行频率的自动跟踪，即使有频率跟踪功能，但是也存在严重的滞后性，频率跟踪的快速性和准确性不高，使加热电源的效率大大降低。为了保证感应加热电源的效率最高，使逆变器能够工作在功率因数等于或接近于1的谐振或准谐振状态，就要求逆变器的输出频率能随负载的固有频率变化，需要逆变电路中有频率自动跟踪功能。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种带有频率跟踪电路的感应加热设备，从而使感应器工作在谐振或近似谐振状态，电源的效率最高，加热速度最快，从而达到节能降耗的目的。
为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型所述的带有频率跟踪电路的感应加热设备，包括功率模块和连接在功率模块输出端的感应线圈，所述功率模块包括自电源输入端到感应线圈输入端依次串接的整流电路、斩波电路、直流电抗器、逆变电路，逆变电路的输出端连接感应线圈，斩波电路的驱动信号输入端连接斩波驱动电路，逆变电路的驱动信号输入端连接逆变驱动电路，在逆变电路的输出端设有信号采集端子，所述信号采集端子与锁相环电路的输入端电连接，所述锁相环电路的输出端连接到逆变驱动电路的控制信号输入端。
所述锁相环电路由集成电路MC14046及其外围电路构成。
在锁相环电路的输出端与相位比较输入端之间设置有相位补偿电路，所述相位补偿电路由单稳态触发器74LS221及其外围电路构成。
采用上述技术方案后，该实用新型技术能够实现无相差的频率跟踪，使电压和电流的相位差为零或接近于零，从而使感应器工作在谐振或近似谐振状态，电源的效率最高，加热速度最快，从而达到节能降耗的目的。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2是锁相环电路和相位补偿电路的电路图。
具体实施方式
本实用新型所述的带有频率跟踪电路的感应加热设备，包括功率模块和连接在功率模块输出端的感应线圈L，所述功率模块包括自电源输入端到感应线圈输入端依次串接的整流电路1、斩波电路3、直流电抗器5、逆变电路7，逆变电路7的输出端连接感应线圈L，整流电路1采用三相不控全桥，斩波电路3由IGBT组成，采用半桥控制方式。斩波电路3的驱动信号输入端连接斩波驱动电路9，逆变电路7的驱动信号输入端连接逆变驱动电路10。这些电路结构及工作原理均为公知技术，在此不再详述。
在逆变电路7的输出端设有信号采集端子IN，所述信号采集端子IN与锁相环电路2的输入端电连接，所述锁相环电路2的输出端OUT连接到逆变驱动电路10的控制信号输入端。所述锁相环电路2由集成电路MC14046及其外围电路构成。
高频电流互感器从信号采集端子IN反馈回来的负载电流信号经过电阻变换成电压信号，然后输入到集成电路MC14046的14脚相位比较输入端，它代表负载的电流信号，4脚的输出信号VCO近似为逆变电路7的输出电压信号，该信号经过反馈输入到3脚相位比较输入端，则电流和电压信号的相位就在相位比较器中进行比较，从13脚输出误差电压信号，再经过13脚和9脚之间的由电阻、电容组成的低通滤波器，在此得到一个正比于从14脚和3脚输入信号相位差的平均电压，这个控制电压从VCO的9脚输入，改变其振荡频率，使逆变器输出电压和负载电流的相位差不断减小，直到同相。锁相环的频率跟踪范围是由电阻、电容决定的，只要负载固有谐振频率的变化在锁相环的跟踪范围内，就可以保证锁相环能实现频率跟踪。
作为本实用新型的一个实施例，可以将锁相环电路2的输出端与相位比较输入端直接连通。
但在实际电路中，负载电流经高频变压器、电流采样、过零比较器、锁相电路、驱动电路时，都需要一定的时间，这会导致负载电压滞后负载电流一个相位角，使逆变器实际工作在容性负载状态。
实验表明：从电流采样到IGBT完全开通，大约需要3～3.5us的时间，对超音频感应加热电源而言，这个延时引起的负载电压和负载电流的相位差是不能忽视的，它一方面使IGBT在大电流处开通，另一方面使电源的功率因素降低，影响功率输出，因此，有必要在电路中加入相位补偿环节。
如图2所示实施例，在锁相环电路2的输出端与相位比较输入端之间设置有相位补偿电路，所述相位补偿电路由单稳态触发器74LS221及其外围电路构成。
调节电位器P301，就可以调节ΔT的值。 对应不同的ΔT值，电源可分别工作在感性、容性、近谐振状态。
Claims (3)
1.带有频率跟踪电路的感应加热设备，包括功率模块和连接在功率模块输出端的感应线圈（L），所述功率模块包括自电源输入端到感应线圈输入端依次串接的整流电路（1）、斩波电路（3）、直流电抗器（5）、逆变电路（7），逆变电路（7）的输出端连接感应线圈（L），斩波电路（3）的驱动信号输入端连接斩波驱动电路（9），逆变电路（7）的驱动信号输入端连接逆变驱动电路（10），其特征在于：在逆变电路（7）的输出端设有信号采集端子（IN），所述信号采集端子（IN）与锁相环电路（2）的输入端电连接，所述锁相环电路（2）的输出端（OUT）连接到逆变驱动电路（10）的控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的带有频率跟踪电路的感应加热设备，其特征在于：所述锁相环电路（2）由集成电路MC14046及其外围电路构成。
3.根据权利要求1或2所述的带有频率跟踪电路的感应加热设备，其特征在于：在锁相环电路（2）的输出端与相位比较输入端之间设置有相位补偿电路，所述相位补偿电路由单稳态触发器74LS221及其外围电路构成。
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