CN209861208U

CN209861208U - 一种基于cpld控制的感应加热电源装置

Info

Publication number: CN209861208U
Application number: CN201920618314.6U
Authority: CN
Inventors: 王正; 侯贸军; 方胜利; 赵威; 潘宇
Original assignee: Shiyan Tianshu Induction Equipment Co ltd; Hubei University of Automotive Technology
Current assignee: Shiyan Tianshu Induction Equipment Co ltd; Hubei University of Automotive Technology
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2019-12-27
Anticipated expiration: 2029-04-30

Abstract

本实用新型公开了一种基于CPLD控制的感应加热电源装置，包括主控单元、整流单元、滤波单元、逆变单元、感应加热单元、人机交互单元。所述控制单元是CPLD芯片，在主回路功率部分（整流单元、滤波单元、逆变单元）还装设有循水冷系统；CPLD芯片与人机交互单元通过工业以太网实时通信；CPLD芯片与机床系统通过工业以太网实时通信，实现CPLD芯片和机床系统的连锁控制。本实用新型电源以CPLD为控制核心，采用模块化集成结构，接线简单、操作方便、测控精度高、可靠性高；本实用新型可实现10%—100%输出功率连续可调，广泛适用于中频大功率感应加热。

Description

一种基于CPLD控制的感应加热电源装置

技术领域

本实用新型涉及感应加热领域，尤其涉及一种基于CPLD控制的感应加热电源装置。

背景技术

随着自动控制技术和电力电子技术的快速发展，目前基于可控晶体管的的大功率变频电源技术得到了飞速发展，在传动控制、感应加热、脉冲电源等领域中被广泛应用。由于晶体管的自身特性，为确保系统具有良好的外部特性及较高的可靠和控制精度，利用高速CPLD，通过控制算法进行快速精准的负载跟踪，采用模块化外围电路，减小了装置的体积，提高了运行精度，优化了外部特性。

发明内容

本实用新型提供一种基于CPLD控制的的感应加热电源装置，采用CPLD芯片为主控单元控制，减小了非必要的时序延时，保证了系统的控制精度，结构紧凑，减小了外围电路连接，增加了控制可靠性，具有维修方便、更换便利的特点，可实现10%—100%输出功率连续可调，广泛适用于中频大功率感应加热。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于CPLD控制的感应加热电源装置，包括主断路器、主控单元、整流单元、滤波单元、逆变单元、感应加热单元、测量与保护单元、人机交互单元及水冷系统，三相进线、主断路器、整流单元、滤波单元、逆变单元依次连接，感应加热单元与逆变单元连接，测量与保护单元与整流单元、滤波单元、逆变单元连接，水冷系统与整流单元、滤波单元、逆变单元连接，其特征在于：

所述整流单元是三相全控整流桥，所述滤波单元是平波电抗器；

主控单元是控制核心，控制主断路器、整流单元、滤波单元、逆变单元；测量与保护单元与整流单元、滤波单元、逆变单元连接，测量与保护单元也由主控单元控制；

所述主控单元是CPLD芯片；

CPLD芯片与人机交互单元通过工业以太网实时通信；CPLD芯片与机床系统通过工业以太网实时通信，实现CPLD芯片和机床系统的连锁控制。

进一步的，所述逆变单元由大功率IGBT组成全桥逆变电路，每个IGBT串联快速二极管和阻容吸收电路，以限制状态切换时电流快速增长、减小关断噪声和吸收瞬间高压；此外，IGBT的触发脉冲采用光纤驱动和模块化结构。

进一步的，测量与保护单元包括电压采样电路、电流采样电路、过流保护电路、过压保护电路，起到过流、过压、限流、限压保护作用。

进一步的，所述水冷系统采用钢制管道为导流管。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用CPLD芯片数字化控制，实现无极调功功能，减小了非必要的时序延时，抗干扰能力强，保证了系统的控制精度，结构紧凑，减小了外围电路连接，增加了控制可靠性，具有维修方便、更换便利的特点，可实现10%—100%输出功率连续可调，广泛适用于中频大功率感应加热。

附图说明

图1是本实用新型一种基于CPLD控制的感应加热电源装置的结构框架图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为本实用新型的限定，附图只是简要的画出了本实用新型的结构，实际电气连接并不仅限于此。

如图1所示，进一步描述本实用新型：一种基于CPLD控制的感应加热电源装置，三相进线（A、B、C）、主断路器、整流单元、滤波单元、逆变单元依次连接，感应加热单元与逆变单元连接，测量与保护单元与整流单元、滤波单元、逆变单元连接，水冷系统与整流单元、滤波单元、逆变单元连接，所述整流单元是三相全控整流桥，所述滤波单元是平波电抗器；主控单元是控制核心，控制主断路器、整流单元、滤波单元、逆变单元；测量与保护单元与整流单元、滤波单元、逆变单元连接，测量与保护单元也由主控单元控制；所述主控单元是CPLD芯片；CPLD芯片与人机交互单元通过工业以太网实时通信；CPLD芯片与机床系统通过工业以太网实时通信，实现CPLD芯片和机床系统的连锁控制。

实施例中（结合图1所示），通过三相全控桥将三相交流电进行整流后，通过电抗器进行滤波，然后根据负载进行逆变，最后通过LC并联谐振电路（感应加热单元）对负载进行加热；通过主断路器对电源装置进行电流整定比较，实现对整个装置的保护。

实施例中（结合图1所示），所述逆变单元由大功率IGBT组成全桥逆变电路，每个IGBT串联快速二极管和阻容吸收电路，以限制状态切换时电流快速增长、减小关断噪声和吸收瞬间高压；此外，IGBT的触发脉冲采用光纤驱动和模块化结构。

实施例中（结合图1所示），通过工业以太网进行主控单元与人机交互单元间的实时通信，实现相关运行参数、故障的醒目显示及设定参数的便利调节；通过工业以太网进行本主控单元和机床系统间的实时通信，实施例中（结合图1所示），通过主断路器将装置电源与工频电网隔离，若产生故障，使其迅速与电网断开。

实施例中（结合图1所示），测量与保护单元包括电压采样电路、电流采样电路、过流保护电路、过压保护电路，起到过流、过压、限流、限压保护作用。

实施例中（结合图1所示），人机交互单元的主要特征为采用指示灯、指示仪表和操作按钮等器具在面板上对电源装置进行相关参数的显示和内/外切换操作，以便于及时调整加热工艺。

实施例中（结合图1所示），所述水冷系统采用钢制管道为导流管，以加强冷却效果。

本实用新型具有具有以下技术特点：

（1）功能集成，降低了成本，且抗干扰能力强；

（2）测控精度高：摒弃传统的PLC过程控制，采用CPLD芯片，数据处理速度快，测控精度高；

（3）电源启动成功率高：采用CPLD芯片，对负载和工频电源能够进行自适应控制，电源启动成功率可达100%；

（4）大范围无极调功：在CPLD的精确控制下，能突破上下最大值限制，可实现10%—100%输出功率联系可调；

（5）控单元和机床系统的连锁控制，当机床端不具备加热条件时，电源系统无法启动；同理，当电源系统未准备好时，机床端也提示无法加热；

（6）高频低损耗逆变：在CPLD高速控制下保护电路采用软关断电路实现高频低损耗逆变，其综合保护能力、效率等性能明显提高。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，为本实用新型较佳的具体实施方式，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中的部分技术特征进行等同替换。

Claims

1.一种基于CPLD控制的感应加热电源装置，包括主断路器、主控单元、整流单元、滤波单元、逆变单元、感应加热单元、测量与保护单元、人机交互单元及水冷系统，三相进线、主断路器、整流单元、滤波单元、逆变单元依次连接，感应加热单元与逆变单元连接，测量与保护单元与整流单元、滤波单元、逆变单元连接，水冷系统与整流单元、滤波单元、逆变单元连接，测量与保护单元起到其特征在于：

所述主控单元是CPLD芯片；

2.根据权利要求1所述的一种基于CPLD控制的感应加热电源装置，其特征在于：感应加热单元采用L-C并联谐振电路。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于CPLD控制的感应加热电源装置，其特征在于：测量与保护单元包括电压采样电路、电流采样电路、过流保护电路、过压保护电路。

4.根据权利要求1所述的一种基于CPLD控制的感应加热电源装置，其特征在于：所述水冷系统采用钢制管道为导流管。

5.根据权利要求3所述的一种基于CPLD控制的感应加热电源装置，其特征在于：所述水冷系统采用钢制管道为导流管。