CN219536346U - 一种数字化高频感应加热电源并机电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及感应加热的技术领域，公开了一种数字化高频感应加热电源并机电路。该并机电路包括三相电网、谐振电容、感应线圈、通讯线及并联的两个高频感应加热模块；三相电网分别连接两个高频感应加热模块的输入端；谐振电容两端分别连接第一个高频感应加热模块的第一输出端及第二个高频感应加热模块的第二输出端，第一个高频感应加热模块的第二输出端连接第二个高频感应加热模块的第一输出端，感应线圈并联在谐振电容两端；通讯线连接两个高频感应加热模块以实现信息交互。本申请设计了一种模块化并机电路，当遇到某些需要更大功率产品的场合时，可通过模块并机的方式来增大功率，减少研发、维护成本，从而提升产品使用的便捷性。

Description

一种数字化高频感应加热电源并机电路

技术领域

本申请涉及感应加热的技术领域，尤其是涉及一种数字化高频感应加热电源并机电路。

背景技术

感应加热电源利用电磁感应原理产生高频大电流，进而在加热线圈上产生极性变化的强磁场。当金属工件放入线圈磁场内，在磁场的作用下，金属工件内会产生与感应线圈频率相同而方向相反的感应电流，从而在工件表面形成涡流，将电能转换成热能。

由于感应加热具有无明火、效率高、便于自动化控制等特点，近年来在新能源、医疗、五金等行业应用越来越广泛。通常同类型不同功率的产品具有多个型号，若分别研发不同型号的产品，生产及维护成本较高，不利于批量化生产。因此，需设计一种模块化方案，当遇到某些需要更大功率产品的场合时，可通过模块并机的方式来增大功率，从而减少研发、维护成本，从而提升产品使用的便捷性。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题是设计一种模块化并机电路，当遇到某些需要更大功率产品的场合时，可通过模块并机的方式来增大功率，减少研发、维护成本，从而提升产品使用的便捷性。

为了解决上述问题，本申请提供了一种数字化高频感应加热电源并机电路，包括三相电网、谐振电容、感应线圈、通讯线及并联的两个高频感应加热模块；所述三相电网分别连接两个所述高频感应加热模块的输入端；所述谐振电容两端分别连接第一个所述高频感应加热模块的第一输出端及第二个所述高频感应加热模块的第二输出端，第一个所述高频感应加热模块的第二输出端连接第二个所述高频感应加热模块的第一输出端，所述感应线圈并联在所述谐振电容两端；所述通讯线连接两个所述高频感应加热模块以实现信息交互。

优选的，所述高频感应加热模块包括三相不控整流电路、调功电路及高频逆变电路，所述三相电网接入所述三相不控整流电路，所述调功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。

优选的，所述调功电路包括第一开关单元、第七二极管和第一电感，所述第一开关单元的第一连接端与所述第七二极管负极相连以形成第一连接点，所述第一开关单元的第二连接端及所述第七二极管正极分别接入所述三相不控整流电路，所述第一电感两端分别连接所述第一连接点及所述高频逆变电路。

优选的，所述三相不控整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；所述第一二极管正极与所述第四二极管负极相连以形成第二连接点，所述第二二极管正极与所述第五二极管负极相连以形成第三连接点，所述第三二极管正极与所述第六二极管负极相连以形成第四连接点；所述第一二极管负极、所述第二二极管负极及所述第三二极管负极相连以形成第五连接点，所述第五连接点与所述第一开关单元的第二连接端相连，所述第四二极管正极、所述第五二极管正极所述第六二极管正极相连以形成第六连接点，所述第六连接点与所述第七二极管正极相连；所述三相电网的第一输出端与所述第二连接点相连，所述三相电网的第二输出端与所述第三连接点相连，所述三相电网的第三输出端与所述第四连接点相连。

优选的，所述高频逆变电路包括第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五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；所述第二开关单元的第二连接端、所述第三开关单元的第二连接端分别与所述第一电感一端相连以形成第七连接点，所述第四开关单元的第一连接端、所述第五开关单元的第一连接端分别与所述第六连接点相连，所述第二开关单元的第一连接端与所述第四开关单元的第二连接端相连以形成第八连接点，所述第一管脚连接所述第八连接点，所述第三开关单元的第一连接端与所述第五开关单元的第二连接端相连以形成第九连接点，所述第二管脚连接所述第九连接点；第一个所述高频变压器的第三管脚分别连接所述谐振电容及所述感应线圈一端，第一个所述高频变压器的第四管脚连接第二个所述高频变压器的第三管脚，第二个所述高频变压器的第四管脚分别连接所述谐振电容及所述感应线圈另一端。

优选的，所述第一开关单元包括续流二极管及IGBT场效应管，所述IGBT场效应管的发射极为所述第一开关单元的第一连接端，所述IGBT场效应管的集电极为所述第一开关单元的第二连接端，所述IGBT场效应管的基极用于连接控制芯片，所述续流二极管正极与所述IGBT场效应管的发射极相连，所述续流二极管负极与所述IGBT场效应管的集电极相连。

优选的，所述通讯线包括Can通讯及载波同步线，所述Can通讯及所述载波同步线分别连接两个所述高频感应加热模块。

优选的，还包括第一极性电容，所述第一极性电容正极与所述第五连接点相连，第一极性电容负极与所述第六连接点相连。

优选的，还包括第二极性电容，所述第二极性电容正极与所述第七连接点相连，所述第二极性电容负极与所述第六连接点相连。

与现有技术相比，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过并机电路实现功率增加，该并机电路包括三相电网、谐振电容、感应线圈、通讯线及并联的两个高频感应加热模块。其中，三相电网分别连接两个高频感应加热模块的输入端，谐振电容两端分别连接第一个高频感应加热模块的第一输出端及第二个高频感应加热模块的第二输出端，第一个高频感应加热模块的第二输出端连接第二个高频感应加热模块的第一输出端，感应线圈并联在谐振电容两端，通讯线用于连接两个高频感应加热模块以实现模块之间的信息交互。通过调节高频逆变电路的频率使谐振电容C3与感应线圈L5工作在谐振状态，此时阻抗最小，从而输出电流大、损耗小、加热快。

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为本申请实施例提供的数字化高频感应加热电源并机电路的电路原理图。

附图标记说明：S1、第一个高频感应加热模块；S2、第二个高频感应加热模块；G、三相电网；L1、第一电感；L2、第二电感；L3、第三电感；L4、第四电感；L5、感应线圈；M1、第一开关单元；M2、第二开关单元；M3、第三开关单元；M4、第四开关单元；M5、第五开关单元；T、高频变压器；D1、第一二极管；D2、第二二极管；D3、第三二极管；D4、第四二极管；D5、第五二极管；D6、第六二极管；D7、第七二极管；C1、第一极性电容；C2、第二极性电容；C3、谐振电容。

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。

请参照图1，本申请实施例提供了一种数字化高频感应加热电源并机电路，该并机电路包括三相电网G、谐振电容C3、感应线圈L5、通讯线及并联的两个高频感应加热模块。其中，三相电网G分别连接两个高频感应加热模块的输入端，谐振电容C3两端分别连接第一个高频感应加热模块S1的第一输出端及第二个高频感应加热模块S2的第二输出端，第一个高频感应加热模块S1的第二输出端连接第二个高频感应加热模块S2的第一输出端，感应线圈L5并联在谐振电容C3两端，通讯线用于连接两个高频感应加热模块以实现模块之间的信息交互。

由于第一个高频感应加热模块S1与第二个高频感应加热模块S2的电路相一致，在此以第一个高频感应加热模块S1为例展开描述。其中，第一个高频感应加热模块S1包括三相不控整流电路、调功电路及高频逆变电路，三相电网G的A、B、C三相分别接入三相不控整流电路以输出直流电；调功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，通过调节高频逆变电路的驱动信号，从而在高频逆变电路的输出端产生交流电压，通过调节调功电路的输出电压，改变高频逆变电路输出的高频交流电压，最终实现功率的调节；高频变压器T连接感应线圈L5，高频交流电压输出至感应线圈L5产生交变磁场以加热金属工件。感应加热的输出原理为通过调节高频逆变电路的频率使谐振电容C3与感应线圈L5工作在谐振状态，此时阻抗最小，从而输出电流大、损耗小、加热快。

调功电路包括第一开关单元M1、第七二极管D7和第一电感L1。其中，第一开关单元M1的第一连接端与第七二极管D7负极相连以形成第一连接点，第一开关单元M1的第二连接端及第七二极管D7正极分别接入三相不控整流电路，第一电感L1两端分别连接第一连接点及高频逆变电路。在本实施例中，第一开关单元M1包括续流二极管及IGBT场效应管，IGBT场效应管的发射极为第一开关单元M1的第一连接端，IGBT场效应管的集电极为第一开关单元M1的第二连接端，IGBT场效应管的基极用于连接控制芯片以接收控制信号，续流二极管与IGBT场效应管的发射极相连，续流二极管负极与IGBT场效应管的集电极相连。

三相不控整流电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6。其中，第一二极管D1正极与第四二极管D4负极相连以形成第二连接点，第二二极管D2正极与第五二极管D5负极相连以形成第三连接点，第三二极管D3正极与第六二极管D6负极相连以形成第四连接点；第一二极管D1负极、第二二极管D2负极及第三二极管D3负极相连以形成第五连接点，第五连接点与第一开关单元M1的第二连接端相连，第四二极管D4正极、第五二极管D5正极第六二极管D6正极相连以形成第六连接点，第六连接点与第七二极管D7正极相连。

继续参照图1，该并机电路还包括第二电感L2、第三电感L3及第四电感L4。具体的，三相电网G的第一输出端为A相，第二电感L2两端分别连接A相与第二连接点；三相电网G的第二输出端为B相，第三电感L3两端分别连接B相与第三连接点；三相电网G的第三输出端为C相，第四电感L4两端分别连接C相与第四连接点。

高频逆变电路包括第二开关单元M2、第三开关单元M3、第四开关单元M4、第五开关单元M5及高频变压器T，且高频变压器T具有第一管脚、第二管脚、第三管脚和第四管脚。具体的，第二开关单元M2的第二连接端、第三开关单元M3的第二连接端分别与第一电感L1一端相连以形成第七连接点，第四开关单元M4的第一连接端、第五开关单元M5的第一连接端分别与第六连接点相连，第二开关单元M2的第一连接端与第四开关单元M4的第二连接端相连以形成第八连接点，第一管脚连接第八连接点；第三开关单元M3的第一连接端与第五开关单元M5的第二连接端相连以形成第九连接点，第二管脚连接第九连接点。

在此，第一个高频感应加热模块S1中高频变压器T的第三管脚分别连接谐振电容C3及感应线圈L2一端，第一个高频变压器T的第四管脚连接第二个高频感应加热模块S2中高频变压器T的第三管脚，第二个高频变压器T的第四管脚分别连接谐振电容C3及感应线圈L2另一端。

在本实施例中，第二开关单元M2、第三开关单元M3、第四开关单元M4及第五开关单元M5均包括开关二极管及MOS管。其中，MOS管具体选用场效应管增强型G-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。

该并机电路还包括第一极性电容C1和第二极性电容C2。其中，第一极性电容C1正极与第五连接点相连，第一极性电容C1负极与第六连接点相连；第二极性电容C2正极与第七连接点相连，第二极性电容C2负极与第六连接点相连。在此，第一极性电容C1和第二极性电容C2分别具有稳压滤波的作用，而谐振电容C3具有谐振作用。

进一步的，通讯线包括Can通讯及载波同步线，Can通讯及载波同步线分别连接两个高频感应加热模块。其中，Can通讯是一种多主方式的串行通讯总线，使用Can通讯连接两个高频感应加热模块，能够实现两个模块之间的信息交互，包括模块的故障状态、待机状态、开关机状态信息等。当其中一个模块异常时，Can通讯迅速的告知另一个模块关机，待故障排除后，两个模块都没有任何故障时，再同步启动。

为了确保两个高频感应加热模块的功率大小一致，在用户监控设置功率时，将功率除以二再下发给两个高频感应加热模块，每一个模块以同样的功率为控制目标，通过并机电路实现功率控制。为了使高频变压器T的输出同频同相，需要确保高频变压器T前端的三相不控整流电路的开通关断保持同步。频率大小识别由第一个高频变压器T来实现，通过Can通讯下发给第二个高频变压器T，以确保两个高频感应加热模块的频率一致。

同时，通过载波信号来实现两个高频感应加热模块的载波相位一致，第一个高频变压器T会在每隔16个载波周期发出一个方波，并将这个方波信号送给第二个高频变压器T，第二个高频变压器T检测这个方波信号来改变自身的载波相位，达到与第一个高频变压器T载波相位相同。最终实现两个高频变压器T的输出同频同相，输出的电压能够完全叠加，电压可以加倍，从而实现功率增加的目的。当遇到某些需要更大功率产品的场合时，可通过将两个高频感应加热模块并机的方式来增大功率，减少研发、维护成本，从而提升产品使用的便捷性。

本申请实施例一种数字化高频感应加热电源并机电路的实施原理为：通过并机电路实现功率增加，该并机电路包括三相电网G、谐振电容C3、感应线圈L5、通讯线及并联的两个高频感应加热模块。其中，三相电网G分别连接两个高频感应加热模块的输入端，谐振电容C3两端分别连接第一个高频感应加热模块S1的第一输出端及第二个高频感应加热模块S2的第二输出端，第一个高频感应加热模块S1的第二输出端连接第二个高频感应加热模块S2的第一输出端，感应线圈L5并联在谐振电容C3两端，通讯线用于连接两个高频感应加热模块以实现模块之间的信息交互。在此，通过调节高频逆变电路的频率使谐振电容C3与感应线圈L5工作在谐振状态，此时阻抗最小，从而输出电流大、损耗小、加热快。

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 (9)

1.一种数字化高频感应加热电源并机电路，其特征在于：包括三相电网、谐振电容、感应线圈、通讯线及并联的两个高频感应加热模块；

所述三相电网分别连接两个所述高频感应加热模块的输入端；

所述谐振电容两端分别连接第一个所述高频感应加热模块的第一输出端及第二个所述高频感应加热模块的第二输出端，第一个所述高频感应加热模块的第二输出端连接第二个所述高频感应加热模块的第一输出端，所述感应线圈并联在所述谐振电容两端；

所述通讯线连接两个所述高频感应加热模块以实现信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种数字化高频感应加热电源并机电路，其特征在于，所述高频感应加热模块包括三相不控整流电路、调功电路及高频逆变电路，所述三相电网接入所述三相不控整流电路，所述调功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。

3.根据权利要求2所述的一种数字化高频感应加热电源并机电路，其特征在于，所述调功电路包括第一开关单元、第七二极管和第一电感，所述第一开关单元的第一连接端与所述第七二极管负极相连以形成第一连接点，所述第一开关单元的第二连接端及所述第七二极管正极分别接入所述三相不控整流电路，所述第一电感两端分别连接所述第一连接点及所述高频逆变电路。

4.根据权利要求3所述的一种数字化高频感应加热电源并机电路，其特征在于，所述三相不控整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；所述第一二极管正极与所述第四二极管负极相连以形成第二连接点，所述第二二极管正极与所述第五二极管负极相连以形成第三连接点，所述第三二极管正极与所述第六二极管负极相连以形成第四连接点；所述第一二极管负极、所述第二二极管负极及所述第三二极管负极相连以形成第五连接点，所述第五连接点与所述第一开关单元的第二连接端相连，所述第四二极管正极、所述第五二极管正极所述第六二极管正极相连以形成第六连接点，所述第六连接点与所述第七二极管正极相连；所述三相电网的第一输出端与所述第二连接点相连，所述三相电网的第二输出端与所述第三连接点相连，所述三相电网的第三输出端与所述第四连接点相连。

5.根据权利要求4所述的一种数字化高频感应加热电源并机电路，其特征在于，所述高频逆变电路包括第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五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；所述第二开关单元的第二连接端、所述第三开关单元的第二连接端分别与所述第一电感一端相连以形成第七连接点，所述第四开关单元的第一连接端、所述第五开关单元的第一连接端分别与所述第六连接点相连，所述第二开关单元的第一连接端与所述第四开关单元的第二连接端相连以形成第八连接点，所述第一管脚连接所述第八连接点，所述第三开关单元的第一连接端与所述第五开关单元的第二连接端相连以形成第九连接点，所述第二管脚连接所述第九连接点；第一个所述高频变压器的第三管脚分别连接所述谐振电容及所述感应线圈一端，第一个所述高频变压器的第四管脚连接第二个所述高频变压器的第三管脚，第二个所述高频变压器的第四管脚分别连接所述谐振电容及所述感应线圈另一端。

6.根据权利要求3所述的一种数字化高频感应加热电源并机电路，其特征在于，所述第一开关单元包括续流二极管及IGBT场效应管，所述IGBT场效应管的发射极为所述第一开关单元的第一连接端，所述IGBT场效应管的集电极为所述第一开关单元的第二连接端，所述IGBT场效应管的基极用于连接控制芯片，所述续流二极管正极与所述IGBT场效应管的发射极相连，所述续流二极管负极与所述IGBT场效应管的集电极相连。

7.根据权利要求1所述的一种数字化高频感应加热电源并机电路，其特征在于，所述通讯线包括Can通讯及载波同步线，所述Can通讯及所述载波同步线分别连接两个所述高频感应加热模块。

8.根据权利要求4所述的一种数字化高频感应加热电源并机电路，其特征在于，还包括第一极性电容，所述第一极性电容正极与所述第五连接点相连，第一极性电容负极与所述第六连接点相连。

9.根据权利要求5所述的一种数字化高频感应加热电源并机电路，其特征在于，还包括第二极性电容，所述第二极性电容正极与所述第七连接点相连，所述第二极性电容负极与所述第六连接点相连。