CN218679425U - 一种用于工件失磁的调功电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及感应加热的技术领域，公开了一种用于工件失磁的调功电路。该调功电路包括三相电网、三相不控整流电路、调压电路、高频逆变电路及感应线圈；三相电网接入三相不控整流电路，调压电路分别连接三相不控整流电路与高频逆变电路，高频逆变电路连接感应线圈；调压电路包括第一开关单元、第一导通单元、电感、第二开关单元及第二导通单元，第一开关单元两端、第一导通单元两端分别与三相不控整流电路及电感一端相连，第二开关单元两端、第二导通单元两端分别与电感另一端及高频逆变电路相连。本申请中的调功电路具有实现金属工件失磁后，通过提高直流输出电压实现无极调功的功能，从而保持金属工件加热的稳定性的效果。

Description

一种用于工件失磁的调功电路

技术领域

本申请涉及感应加热的技术领域，尤其是涉及一种用于工件失磁的调功电路。

背景技术

在利用感应加热电源加热金属工件的技术中，金属工件的加热效果与其导磁性相关，导磁性越好，加热效果越好。加热过程中，当被加热的金属工件温度升高时，分子运动越来越激烈，分子间的无序碰撞也越剧烈，从而打破分子的有序平衡，磁性逐渐减弱；当温度升高到某个数值时，金属工件失磁。

在被加热金属工件温度升高的过程中，由于磁性减弱，电源功率无法释放，进而影响金属工件的加热效果。因此，传统的感应加热电源电路还有待改进，以实现金属工件失磁后，通过提高直流输出电压实现无极调功的功能，从而保持金属工件加热的稳定性。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题是改进传统的感应加热电源电路，以实现金属工件失磁后，通过提高直流输出电压实现无极调功的功能，从而保持金属工件加热的稳定性。

为了解决上述问题，本申请提供了一种用于工件失磁的调功电路，包括三相电网、三相不控整流电路、调压电路、高频逆变电路及感应线圈；所述三相电网接入所述三相不控整流电路，所述调压电路分别连接所述三相不控整流电路与所述高频逆变电路，所述高频逆变电路连接所述感应线圈；所述调压电路包括第一开关单元、第一导通单元、电感、第二开关单元及第二导通单元，所述第一开关单元两端、所述第一导通单元两端分别与所述三相不控整流电路及所述电感一端相连，所述第二开关单元两端、所述第二导通单元两端分别与所述电感另一端及所述高频逆变电路相连。

优选的，所述第一导通单元输出端与所述第一开关单元的第一连接端相连以形成第一连接点，所述第一连接点与所述电感一端相连，所述第一导通单元输入端分别与所述三相不控整流电路的电流输出端及所述第二开关单元的第一连接端相连以形成第二连接点，所述高频逆变电路的电流输入端与所述第二连接点相连，所述第二开关单元的第二连接端与所述第二导通单元输入端相连以形成第三连接点，所述第三连接点与所述电感另一端相连，所述第二导通单元输出端连接所述高频逆变电路的电流输出端。

优选的，所述三相不控整流电路包括第三导通单元、第四导通单元、第五导通单元、第六导通单元、第七导通单元及第八导通单元，所述第三导通单元输入端与所述第四导通单元输出端相连以形成第四连接点，所述三相电网的第一输出端与所述第四连接点相连，所述第四导通单元输入端与第六导通单元输入端相连并连接所述第二连接点，所述第六导通单元输出端与所述第五导通单元输入端相连以形成第五连接点，所述三相电网的第二输出端与所述第五连接点相连，所述第五导通单元输出端与所述第三导通单元输出端相连以形成第六连接点，所述第六连接点连接所述第一开关单元的第二连接端，所述第八导通单元输入端与所述第二连接点相连，所述第八导通单元输出端与所述第七导通单元输入端相连以形成第七连接点，所述三相电网的第三输出端与所述第七连接点相连，所述第七导通单元输出端与所述第六连接点相连。

优选的，还包括第一电容，所述第一电容两端分别与所述第一开关单元的第二连接端及所述第一导通单元输入端相连。

优选的，还包括第二电容，所述第二电容一端与所述第二导通单元输出端相连以形成第八连接点，所述第二电容另一端与所述第二连接点相连。

优选的，所述高频逆变电路包括第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元及高频变压器，所述高频变压器具有第一管脚、第二管脚、第三管脚和第四管脚，所述第四开关单元及所述第六开关单元的第一连接端分别与所述第二连接点相连，所述第四开关单元的第二连接端与所述第三开关单元的第一连接端相连以形成第九连接点，所述第一管脚连接所述第九连接点，所述第三开关单元及所述第五开关单元的第二连接端分别与所述第八连接点相连，所述第六开关单元的第二连接端与所述第五开关单元的第一连接端相连以形成第十连接点，所述第二管脚连接所述第十连接点，所述第三管脚和所述第四管脚分别连接所述感应线圈的两端。

优选的，还包括第三电容，所述第三电容两端分别与所述感应线圈两端相连。

优选的，所述第一电容为极性电容。

优选的，所述第二电容为极性电容。

优选的，所述第三电容为无极性电容。

与现有技术相比，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

该调功电路包括三相电网、三相不控整流电路、调压电路、高频逆变电路及感应线圈。其中，三相电网接入三相不控整流电路，调压电路分别连接三相不控整流电路与高频逆变电路，高频逆变电路连接感应线圈；调压电路包括第一开关单元、第一导通单元、电感、第二开关单元及第二导通单元，第一开关单元两端、第一导通单元两端分别与三相不控整流电路及电感一端相连，第二开关单元两端、第二导通单元两端分别与电感另一端及高频逆变电路相连，进而形成可调节电压的升降压电路，电感用于存储能量。调压电路采用了两个开关单元同开同断的发波方式继续提高调压电路的输出电压值，来实现提高高频变压器输出电压的目的，以实现金属工件失磁后，通过提高直流输出电压实现无极调功的功能，从而保持金属工件加热的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中用于工件失磁的调功电路的电路原理图。

附图标记说明：L1、感应线圈；L2、电感；D1、第一开关单元；D2、第二开关单元；D3、第三开关单元；D4、第四开关单元；D5、第五开关单元；D6、第六开关单元；T、高频变压器；M1、第一导通单元；M2、第二导通单元；M3、第三导通单元；M4、第四导通单元；M5、第五导通单元；M6、第六导通单元；

M7、第七导通单元；M8、第八导通单元；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

参照图1，本实用新型实施例公开了一种用于工件失磁的调功电路，该调功电路包括三相电网、三相不控整流电路、调压电路、高频逆变电路及感应线圈L1。其中，三相电网为具有A、B、C三相，每相相位相差120°，由三相交流电组成的电网，通过三相电网对该调功电路进行供电，而三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。在此，三相电网的A、B、C三相分别接入三相不控整流电路以输出直流电；调压电路分别连接三相不控整流电路与高频逆变电路，通过调节三相不控整流电路的输出电压并输出至高频逆变电路，高频逆变电路通过脉冲信号带来交流动作，进而调节高频逆变电路输出的高频交流电压，实现该调功电路的功率调节及功率跟踪；同时，高频逆变电路连接感应线圈L1，高频交流电压输出到感应线圈L1，产生交变磁场以加热金属工件。

具体的，该调功电路具有多个导通单元及多个开关单元。各导通单元均包括导通二极管及导通电阻。导通二极管的正极为各导通单元的输入端，导通二极管的负极为各导通单元的输出端，导通电阻两端分别并联在导通二极管的正极与负极；三相不控整流电路利用导通二极管的单向导电性能把外加三相交流电压变为直流电压。各开关单元均包括开关二极管及MOS管，在本实施例中，MOS管具体选用场效应管增强型N-MOS；MOS管的源极为各开关单元的第一连接端，MOS管的漏极为各开关单元的第二连接端，MOS管的栅极为各开关单元的控制端，MOS管的栅极用于连接控制芯片以接收控制信号；开关二极管正极与MOS管的源极相连，开关二极管负极与MOS管的漏极相连。

调压电路包括第一开关单元D1、第一导通单元M1、电感L2、第二开关单元D2及第二导通单元M2，第一开关单元D1两端、第一导通单元M1两端分别与三相不控整流电路及电感L2一端相连，第二开关单元D2两端、第二导通单元M2两端分别与电感L2另一端及高频逆变电路相连，进而形成可调节电压的升降压电路，电感L2用于存储能量。当第一开关单元D1及第二开关单元D2导通时，会对电感L2进行充电，当第一开关单元D1及第二开关单元D2断开后，电感L2中的能量会释放出来，因此，调节第一开关单元D1及第二开关单元D2的占空比即可调节该调压电路输出的电压。

在此，该调压电路采用两个开关单元同开同断的发波方式，其中，电压范围为Vout＝Vrec/(1-D)*D，Vout值为调压电路的输出电压值，Vrec值为三相不控整流电压值，D为占空比。根据这个公式Vout可以从0到无穷大，但是为了确保调压电路的输出电压在后级的高频逆变电路中MOS管的耐压范围内，需要将调压电路的输出电压控制在Vmos之内，Vmos值是确保Mos管可靠工作最高电压值。

具体的，第一导通单元M1输出端与第一开关单元D1的第一连接端相连以形成第一连接点，第一导通单元M1输入端分别与三相不控整流电路的电流输出端及第二开关单元D2的第一连接端相连以形成第二连接点，第一开关单元D1的第二连接端与三相不控整流电路的电流输入端相连；高频逆变电路的电流输入端与第二连接点相连，第二开关单元D2的第二连接端与第二导通单元M2输入端相连以形成第三连接点，电感L2的两端分别连接第一连接点与第三连接点，第二导通单元M2输出端连接高频逆变电路的电流输出端。

三相不控整流电路包括第三导通单元M3、第四导通单元M4、第五导通单元M5、第六导通单元M6、第七导通单元M7及第八导通单元M8。其中，第三导通单元M3输入端与第四导通单元M4输出端相连以形成第四连接点，三相电网的A相与第四连接点相连；第四导通单元M4输入端与第六导通单元M6输入端相连并连接第二连接点，第六导通单元M6输出端与第五导通单元M5输入端相连以形成第五连接点，三相电网的B相与第五连接点相连；第五导通单元M5输出端与第三导通单元M3输出端相连以形成第六连接点，第六连接点连接第一开关单元D1的第二连接端，第七导通单元M7输出端与第六连接点相连；第八导通单元M8输入端与第二连接点相连，第八导通单元M8输出端与第七导通单元M7输入端相连以形成第七连接点，三相电网的C相与第七连接点相连。

进一步的，该调功电路还包括第一电容C1与第二电容C2，在本实施例中，第一电容C1与第二电容C2均选用极性电容，并且具有稳压滤波的作用。其中，第一电容C1正极与第六连接点相连，第一电容C1负极与第二连接点相连；第二电容C2正极与第二导通单元M2输出端相连以形成第八连接点，第二电容C2负极与第二连接点相连。

继续参照图1，高频逆变电路包括第三开关单元D3、第四开关单元D4、第五开关单元D5、第六开关单元D6、高频变压器T及第三电容C3。其中，高频变压器T具有第一管脚、第二管脚、第三管脚和第四管脚；第三电容C3选用无极性电容，第三电容C3具有谐振作用。第四开关单元D4及第六开关单元D6的第一连接端分别与第二连接点相连，第四开关单元D4的第二连接端与第三开关单元D3的第一连接端相连以形成第九连接点，第一管脚连接第九连接点；第三开关单元D3及第五开关单元D5的第二连接端分别与第八连接点相连，第六开关单元D6的第二连接端与第五开关单元D5的第一连接端相连以形成第十连接点，第二管脚连接第十连接点；第三管脚和第四管脚分别连接感应线圈L1的两端，且第三电容C3两端分别与第三管脚及第四管脚相连。

在本实施例的调压电路中，先根据功率闭环得到Vref，Vref为参考电压，再和Vout比较，随后经过控制芯片内的PI控制器以调节PWM输出，PWM1与PWM2为输出同样的驱动，分别对应第一开关单元D1与第二开关单元D2中MOS管的栅极的驱动。其中，PI控制器为比例积分控制器，PWM为脉冲宽度调制，脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变，使开关稳压电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，因而PWM是目前利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的有效技术。

在此，Vout值是根据待加热金属工件所需设置的功率值来调节的值，Vout值越大，输出功率越大。刚开始加热时，金属工件温度较低，相当于负载较大，需要的Vout电压值较低就可以达到所需设置的功率值，此时金属工件会快速升温；随着金属工件的温度升高，磁性会逐渐减小，相当于负载减小，此时PI控制器会调节升高Vout值；随着工件温度继续升高，Vout值需要继续升高，当Vout值达到所能调节的最高值时，输出功率达到极限值。如果需要达到所设置的功率值时，则需提高高频变压器T的输出电压，本实施例中改进后的调功电路可通过继续提高Vout值，来实现提高高频变压器T输出电压的目的，以实现金属工件失磁后，通过提高直流输出电压实现无极调功的功能，从而保持金属工件加热的稳定性。

本申请实施例一种用于工件失磁的调功电路的实施原理为：该调功电路包括三相电网、三相不控整流电路、调压电路、高频逆变电路及感应线圈L1。其中，三相电网接入三相不控整流电路，调压电路分别连接三相不控整流电路与高频逆变电路，高频逆变电路连接感应线圈L1；调压电路包括第一开关单元D1、第一导通单元M1、电感L2、第二开关单元D2及第二导通单元M2，第一开关单元D1两端、第一导通单元M1两端分别与三相不控整流电路及电感L2一端相连，第二开关单元D2两端、第二导通单元M2两端分别与电感L2另一端及高频逆变电路相连。

在此，调压电路采用了两个开关单元同开同断的发波方式，其中，电压范围为Vout＝Vrec/(1-D)*D，根据这个公式Vout可以从0到无穷大，但是为了确保调压电路的输出电压在后级的高频逆变电路中MOS管的耐压范围内，需要控制调压电路的输出电压在Vmos之内。本实施例中改进后的调功电路可通过继续提高Vout值，来实现提高高频变压器T输出电压的目的，以实现金属工件失磁后，通过提高直流输出电压实现无极调功的功能，从而保持金属工件加热的稳定性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于：包括三相电网、三相不控整流电路、调压电路、高频逆变电路及感应线圈；

所述三相电网接入所述三相不控整流电路，所述调压电路分别连接所述三相不控整流电路与所述高频逆变电路，所述高频逆变电路连接所述感应线圈；

所述调压电路包括第一开关单元、第一导通单元、电感、第二开关单元及第二导通单元，所述第一开关单元两端、所述第一导通单元两端分别与所述三相不控整流电路及所述电感一端相连，所述第二开关单元两端、所述第二导通单元两端分别与所述电感另一端及所述高频逆变电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于，所述第一导通单元输出端与所述第一开关单元的第一连接端相连以形成第一连接点，所述第一连接点与所述电感一端相连，所述第一导通单元输入端分别与所述三相不控整流电路的电流输出端及所述第二开关单元的第一连接端相连以形成第二连接点，所述高频逆变电路的电流输入端与所述第二连接点相连，所述第二开关单元的第二连接端与所述第二导通单元输入端相连以形成第三连接点，所述第三连接点与所述电感另一端相连，所述第二导通单元输出端连接所述高频逆变电路的电流输出端。

3.根据权利要求2所述的一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于，所述三相不控整流电路包括第三导通单元、第四导通单元、第五导通单元、第六导通单元、第七导通单元及第八导通单元，所述第三导通单元输入端与所述第四导通单元输出端相连以形成第四连接点，所述三相电网的第一输出端与所述第四连接点相连，所述第四导通单元输入端与第六导通单元输入端相连并连接所述第二连接点，所述第六导通单元输出端与所述第五导通单元输入端相连以形成第五连接点，所述三相电网的第二输出端与所述第五连接点相连，所述第五导通单元输出端与所述第三导通单元输出端相连以形成第六连接点，所述第六连接点连接所述第一开关单元的第二连接端，所述第八导通单元输入端与所述第二连接点相连，所述第八导通单元输出端与所述第七导通单元输入端相连以形成第七连接点，所述三相电网的第三输出端与所述第七连接点相连，所述第七导通单元输出端与所述第六连接点相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于，还包括第一电容，所述第一电容两端分别与所述第一开关单元的第二连接端及所述第一导通单元输入端相连。

5.根据权利要求2所述的一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于，还包括第二电容，所述第二电容一端与所述第二导通单元输出端相连以形成第八连接点，所述第二电容另一端与所述第二连接点相连。

6.根据权利要求5所述的一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于，所述高频逆变电路包括第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元及高频变压器，所述高频变压器具有第一管脚、第二管脚、第三管脚和第四管脚，所述第四开关单元及所述第六开关单元的第一连接端分别与所述第二连接点相连，所述第四开关单元的第二连接端与所述第三开关单元的第一连接端相连以形成第九连接点，所述第一管脚连接所述第九连接点，所述第三开关单元及所述第五开关单元的第二连接端分别与所述第八连接点相连，所述第六开关单元的第二连接端与所述第五开关单元的第一连接端相连以形成第十连接点，所述第二管脚连接所述第十连接点，所述第三管脚和所述第四管脚分别连接所述感应线圈的两端。

7.根据权利要求1所述的一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于，还包括第三电容，所述第三电容两端分别与所述感应线圈两端相连。

8.根据权利要求4所述的一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于，所述第一电容为极性电容。

9.根据权利要求5所述的一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于，所述第二电容为极性电容。

10.根据权利要求7所述的一种用于工件失磁的调功电路，其特征在于，所述第三电容为无极性电容。

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