CN208572475U - 一种全数字感应加热电源控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全数字感应加热电源控制系统，其包括依次连接的整流及滤波电路、全桥逆变电路以及感应线圈及负载模块还包括相互连接的数字信号处理单元和微控制器处理单元；所述数字信号处理单元连接有操作面板与显示模块，以及通讯模块；所述微控制器处理单元连接有温度传感器模块、模拟量控制模块、以及软启动与自动预热控制模块。本实用新型具有灵活可控、应用范围广，故障率低以及性能稳定等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源控制系统，尤其涉及一种全数字感应加热电源控制系统。
背景技术
传统的基于模拟芯片控制的感应加热电源控制系统由于波形的发生，工作频率的锁相等核心动作均采用模拟芯片来完成，因此控制系统中的控制芯片只起到启停控制，简单保护和显示屏显示等外围作用。如以典型的基于模拟技术的感应加热电源为例，使用CD4046硬件锁相环来锁定工作频率和采用SG3525来产生工作需要的波形，由于CD4046只能输出相位锁定信号，所以无法得知锁相的偏差，更无法像软件控制那样来灵控制活锁相的偏差角度以起到灵活的调整工作频率和按照实际情况来保护电源安全的目的。特别是在不同负载使用情况下，单一功能的模拟锁相根本无法得到灵活应用的目的；同样，使用SG3525输出的波形也是由于硬件的限制，无法像软件般灵活输出波形，例如脉冲宽度的自由灵活调整，输出频率的随心所欲控制等。因此其存在的其中一个弊端是：锁相和频率的产生是使用不同的模拟芯片完成，两个芯片间的沟通也是简单的电平关系，无法完成更多的信息交换。
总的来说，传统的基于模拟芯片技术的感应加热电源的应用范畴一般仅仅局限于某些行业的某个特定应用，应用范围窄小。想要应用在不同行业上，必须小心翼翼地调整电路参数，当负载动态范围较大(负载特性随温度变化比较大)时，根本无法保证感应加热电源的稳定性，因为其存在着故障率普遍偏高，性能较为不稳定等缺陷。
实用新型内容
为克服现有技术的不足及存在的问题，本实用新型提供一种全数字感应加热电源控制系统及及控制方法，其具有灵活可控、应用范围广，故障率低以及性能稳定等优点。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种全数字感应加热电源控制系统，其包括依次连接的整流及滤波电路、全桥逆变电路以及感应线圈及负载模块，所述整流及滤波电路用于与电源模块连接，还包括相互连接的数字信号处理单元和微控制器处理单元，所述整流及滤波电路的输出端的电压信号和电流信号反馈至所述数字信号处理单元，全桥逆变电路输出端的电流信号反馈至所述数字信号处理单元；
所述数字信号处理单元连接有操作面板与显示模块，以及通讯模块；所述微控制器处理单元连接有温度传感器模块、模拟量控制模块、以及软启动与自动预热控制模块。
进一步地，所述微控制器处理单元还连接有风机与故障报警输出模块。
进一步地，所述微控制器处理单元还连接有蜂鸣器以及外扩显示器。
优选地，所述全桥逆变电路为IGBT H桥全桥逆变电路；所述温度传感器模块为热敏电阻温度传感器。
较佳地，所述通讯模块为485通讯模块。
本实用新型还提供了一种应用于以上所述的全数字感应加热电源控制系统中的控制方法，所述控制方法步骤包括：
S1、给所述系统上电，待所述系统完成硬件初始化后，加载系统数据；
S2、加载数据成功后，待系统进入待机状态后，更新各种需要用于人机界面的显示内容；
S3、获取操作面板与通讯模块中的通信信息；
S4、控制系统的外围设备；
S5、对系统设备进行保护检测；
S6、判断控制系统运行的命令是否有效，若是则选择并进入相应的工作模式工作，若否则返回状态；
S7、检测负载是否正常，若正常则进入设备运行状态，否则返回待机状态；
S8、当所述系统进入设备运行状态后，利用全数字锁相技术，实时跟踪负载的谐振频率，并使系统的工作频率始终控制在负载的谐振频率上，从而保证所述系统运行在高效的工作状态中。
进一步，所述步骤S8还包括：利用动态电感量识别技术，对感应线圈及负载模块中的感应线圈的进行参数识别，以搜索出可使得所述系统工作于高效的运行状态的工作频率；所述系统还利用动态电感量识别技术，通过对负载的材质进行识别，并根据识别出的材质自动调整系统的加热状态，以使得系统工作于高效的运行状态中。
优选地，所述步骤S8还包括：所述系统在运行状态中，采用模糊控制技术，通过基于PWM+PFM脉宽调制和频率调制同时动作，以实现实时对系统的电压、电流以及功率进行闭环预运算，从而使得所述系统处于恒定输出功率的运行状态。
本实用新型提供的全数字感应加热电源控制系统及控制方法，利用全数字锁相技术，实时跟踪负载的谐振频率，可使系统的工作频率始终控制在负载的谐振频率上，从而保证所述系统运行在高效的工作状态中；且所述系统利用动态电感量识别技术，对感应线圈及负载模块中的感应线圈的进行参数识别，以搜索出可使得所述系统工作于高效的运行状态的工作频率；所述系统还利用动态电感量识别技术，通过对负载的材质进行识别，并根据识别出的材质自动调整系统的加热状态，以使得系统工作于高效的运行状态中；此外，所述系统还采用模糊控制技术，通过基于PWM+PFM脉宽调制和频率调制同时动作，以实现实时对系统的电压、电流以及功率进行闭环预运算，从而使得所述系统处于恒定输出功率的运行状态。
与现有技术相比，本实用新型提供的全数字感应加热电源控制系统具有灵活可控、应用范围广，故障率低以及性能稳定等优点。
附图说明
图1是本实用新型实施例中所述全数字感应加热电源控制系统的结构示意框图。
图2是本实用新型实施例中所述控制方法的方法流程示意框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如附图1所示，一种全数字感应加热电源控制系统，其包括依次连接的整流及滤波电路、全桥逆变电路以及感应线圈及负载模块，所述整流及滤波电路用于与电源模块连接，还包括相互连接的数字信号处理单元和微控制器处理单元，所述整流及滤波电路的输出端的电压信号和电流信号反馈至所述数字信号处理单元，全桥逆变电路输出端的电流信号反馈至所述数字信号处理单元；所述数字信号处理单元连接有操作面板与显示模块，以及通讯模块；所述微控制器处理单元连接有温度传感器模块、模拟量控制模块、以及软启动与自动预热控制模块。
作为优选的实施例，所述微控制器处理单元还连接有风机与故障报警输出模块；所述微控制器处理单元还连接有蜂鸣器以及外扩显示器。
作为较佳的实施例，所述全桥逆变电路优选为IGBT H桥全桥逆变电路；所述温度传感器模块优选为热敏电阻温度传感器；所述通讯模块优选为485 通讯模块。
本实用新型实施例还提供了一种应用于以上所述的全数字感应加热电源控制系统中的控制方法，所述控制方法步骤包括：
S1、给所述系统上电，待所述系统完成硬件初始化后，加载系统数据；其中，所述系统的硬件初始化，包括储存器初始化，硬件外部设备初始化和系统运行前的一切准备等；
S2、加载数据成功后，待系统进入待机状态后，更新各种需要用于人机界面的显示内容；
S3、获取操作面板与通讯模块中的通信信息；
S4、控制系统的外围设备，该外围设备包括风机、报警输出模块，蜂鸣器、外扩显示器等；
S5、对系统设备进行保护检测，本实施例中，设备保护监测包括过压检测、欠压监测、母线过流检测、输出限流检测以及过流保护检测等；
S6、判断控制系统运行的命令是否有效，若是则选择并进入相应的工作模式工作，若否则返回状态；本实用新型实施例中，所述系统的工作模块包括有欠压降额运行模式，过压限流运行模式，恒功率运行模式，输出限流运行模式等；所述系统的工作模式均根据当前设备的工作状态、负载、以及电网的状况进行自动调整；
S7、检测负载是否正常，若正常则进入设备运行状态，否则返回待机状态；
S8、当所述系统进入设备运行状态后，利用全数字锁相技术，实时跟踪负载的谐振频率，并使系统的工作频率始终控制在负载的谐振频率上，从而保证所述系统运行在高效的工作状态中。利用全数字锁相技术，可保证所述系统运行在软开关的高效状态，可实时自动跟踪负载的谐振频率，从而可使得系统的工作频率始终工作在负载的谐振频率上(即使得系统的工作频率和负载的工作频率相同或者基本相等)，利用全数字锁相技术来实时自动跟踪负载的谐振频率，具有跟踪速度快，精度高，可靠性强，捕获频带宽等优点。
本实用新型实施例的所述控制方法的具体流程图可参阅附图2。
作为优选的实施例，所述步骤S8还包括：利用动态电感量识别技术，对感应线圈及负载模块中的感应线圈的进行参数识别，以搜索出可使得所述系统工作于高效的运行状态的工作频率；所述系统还利用动态电感量识别技术，通过对负载的材质进行识别，并根据识别出的材质(如铁、不锈钢或者铝等材质)自动调整系统的加热状态，以使得系统工作于高效的运行状态中。利用动态电感量识别技术，可准确地智能搜索出所述系统最高效的工作频率。
另外，作为优选，本实用新型实施例中，所述步骤S8还包括：所述系统在运行状态中，采用模糊控制技术，通过基于PWM+PFM脉宽调制和频率调制同时动作，以实现实时对系统的电压、电流以及功率进行闭环预运算，从而使得所述系统处于恒定输出功率的运行状态。
本实用新型提供的全数字感应加热电源控制系统及控制方法，利用全数字锁相技术，实时跟踪负载的谐振频率，可使系统的工作频率始终控制在负载的谐振频率上，从而保证所述系统运行在高效的工作状态中；且所述系统利用动态电感量识别技术，对感应线圈及负载模块中的感应线圈的进行参数识别，以搜索出可使得所述系统工作于高效的运行状态的工作频率；所述系统还利用动态电感量识别技术，通过对负载的材质进行识别，并根据识别出的材质自动调整系统的加热状态，以使得系统工作于高效的运行状态中；此外，所述系统还采用模糊控制技术，通过基于PWM+PFM脉宽调制和频率调制同时动作，以实现实时对系统的电压、电流以及功率进行闭环预运算，从而使得所述系统处于恒定输出功率的运行状态。
上述实施例为本实用新型的较佳的实现方式，并非是对本实用新型的限定，在不脱离本实用新型的实用新型构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种全数字感应加热电源控制系统，其特征在于：所述系统包括依次连接的整流及滤波电路、全桥逆变电路以及感应线圈及负载模块，所述整流及滤波电路用于与电源模块连接，还包括相互连接的数字信号处理单元和微控制器处理单元，所述整流及滤波电路的输出端的电压信号和电流信号反馈至所述数字信号处理单元，全桥逆变电路输出端的电流信号反馈至所述数字信号处理单元；
所述数字信号处理单元连接有操作面板与显示模块，以及通讯模块；所述微控制器处理单元连接有温度传感器模块、模拟量控制模块、以及软启动与自动预热控制模块。
2.根据权利要求1所述的全数字感应加热电源控制系统，其特征在于：所述微控制器处理单元还连接有风机与故障报警输出模块。
3.根据权利要求2所述的全数字感应加热电源控制系统，其特征在于：所述微控制器处理单元还连接有蜂鸣器以及外扩显示器。
4.根据权利要求1所述的全数字感应加热电源控制系统，其特征在于：所述全桥逆变电路为IGBT H桥全桥逆变电路。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的全数字感应加热电源控制系统，其特征在于：所述温度传感器模块为热敏电阻温度传感器。
6.根据权利要求1所述的全数字感应加热电源控制系统，其特征在于：所述通讯模块为485通讯模块。
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2018
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