CN2517217Y - 纺织器材专用高频感应加热装置 - Google Patents

Abstract

一种纺织器材专用高频感应加热装置,其特征在于:三相交流电经功率调节器转换成直流电并与过载保护器、以及将直流电转换成高频电流的高频逆变器连接,过载保护器与高频逆变器连接,高频逆变器与高频变压器连接,高频变压器与高频感应加热器连接,由于实现了较高的功率调节功能和频率跟踪性能,其功率因素高达1,电效率高,与电阻炉加热器相比较可节省用电80%左右,具有高效节能,功率稳定,工作可靠,易于控制,热处理温度一致性好,加热件的硬度均匀性好,保证纺织器材的产品质量。

Description

纺织器材专用高频感应加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种高频感应热处理装置，特别是专用于纺织器材高频热处理装置。

背景技术

目前国内在纺织器材生产行业，对纺织器材梳理金属齿条(金属针布)热处理的方法主要采用电热丝加热方式的长槽电炉或井式电炉，其缺点是热惯性大、无法精确控制，热量损耗大，热效率低，并且零件各部分加热的温度不均匀，严重影响产品质量。感应加热法具有精确控制加热深度和加热表面积、热损耗低等优点。国外自90年代末研制成功纺织器材专用高频感应加热装置以来，至今仍普遍采用高频真空电子管构成振荡器，其主要缺点是电效率低(一般在50％～60％左右)、热惯性大、体积大及寿命短

发明内容

本实用新型提出一种功率因数高、电效率高的纺织器材专用高频感应加热装置。

实现本实用新型的主要技术内容有：它主要由功率调节器，过载保护器，高频逆变器，高频变压器，高频感应加热器所组成，其特征在于：三相交流电经功率调节器转换成直流电并与过载保护器、以及将直流电转换成高频电流的高频逆变器连接，过载保护器与高频逆变器连接，高频逆变器与高频变压器连接，高频变压器与高频感应加热器连接。

本实用新型的功率调节器它由三相整流电路、PWM斩波调压电路、驱动电路、功率控制电路、限流控制电路所组成。它采用二极管三相桥式整流，三相功率均匀，输出纹波小、纹波频率高，便于滤波。整流后加上PWM斩波调压电路加大调压范围，以实现通过调节电压来控制功率，由于采用PWM调压方式，调压主回路的功率器件是一种双极晶体管与MOSFET的复合器件(简称IGBT)，用单片微处理机来处理数字化的PWM控制与保护信号，检测电路与功率反馈组成数模混合的功率调节闭环控制电路；PWM脉冲形成采用专用的集成芯片来完成，输出脉冲频率可调，输出不同占空比的方波信号；驱动电路产生的驱功信号也由专用的集成芯片来完成，具有高速驱动、可靠性高；限流控制电路的过流保护以保证调压主回路功率器件不损坏。线路输入的三相交流电源通过功率调节器后得到功率因数高、功率因数接近1，输出稳定的直流电源，并且，调压范围大、调节方便。输出的直流电输入到高频逆变器，通过高频逆变器将直流电转变为高频电流，高频逆变器是由高频逆变电路、逆变驱动电路、逆变控制电路组成，具有频率锁相的功能使触发频率和谐振频率始终保持一致，不受输出电路参数变化的影响实现频率跟踪性能。其中，高频逆变电路采用MOS场效应管作为主电路开关器件，H型逆变桥结构电路，高频变压器的等效电感和MOS场效应管的漏电容组成谐振回路，逆变驱动电路采用高速光电耦合器与高速场效互补对管组成的栅极驱动，通过光电耦合将控制回路与驱动回路隔离，可瞬间提供足够大的驱动功率和反向吸收通道，缩短了MOS场效应管导通时间和反向恢复时间，逆变控制电路由电流互感器检测谐振回路的电流信号，经电阻、电容组成的补偿电路到过零比较器进行比较，输出脉冲信号到PWM专用芯片的同步端所构成。PWM专用芯片输出信号经逆变驱动电路产生驱动信号触发MOS场效应管。这样，触发频率和谐振频率始终保持一致，实现了频率跟踪，使逆变工作点始终保持在谐振点附近，从而能合理利用逆变器的功率容量，另外，MOS场效应管始终工作在零电流软开关的最佳状态，保证MOS场效应管使用寿命长。高频感应加热器它由工作电感元件构成，其工作频率达到200KHz，根据纺织器材热处理的工艺要求有规定的加热长度，为了使高频感应加热器既要满足加热长度要求，又要满足谐振频率需要的电感量要求，我们对发热件中的电感元件采用并联结构。

本实用新型由于实现了较高的功率调节功能和频率跟踪性能，其功率因素高达1，电效率高，与电阻炉加热器相比较可节省用电80％左右，与电子管高频感应加热器比较可节省用电50％左右，具有高效节能，功率稳定，工作可靠，易于控制，能在1秒左右将加热件升温到750度左右，热处理温度一致性好，加热件的硬度均匀性好，保证纺织器材的产品质量。

附图说明

图1纺织器材专用高频感应加热装置总体框图，

图2高频逆变器电路结构示意图

图3逆变驱动电路结构示意图

图4高频感应加热器结构示意图

具体实施方式

参见图1，三相交流380V电源输入功率调节器1，并转换成功率因素接近于1的直流电，功率调节器由三相整流电路1-1、PWM斩波调压电路1-2、驱动电路1-3、功率控制电路1-4、限流控制电路1-5所组成，功率调节器由常州钢扣厂生产，型号HL-P1，功率调节器输出直流电输入高频逆变器3以分锁输出电路和过载保护器2，高频逆变器3由高频逆变电路3-1、逆变驱动电路3-2、逆变控制电路3-3所组成，过载保护器2输出的过流、过压、过热的信号输入功率调节器1和高频逆变器3以控制电流、电压及功率，过载保护器2由常州市钢筘厂生产，型号HL-P2，高频逆变器3的输出端连接高频变压器4的初级线圈，高频变压器4的次级线圈连接高频感应加热器5的发热件5-3。

参见图2，V1、V2、V3、V4为MOS场效应管开关器件，VD1、VD2、VD3、VD4为快恢复续流二极管，并且分别连接在MOS场效应管源极与漏极之间，MOS场效应管的栅板与驱动电路的输出端连接，MOS场效应管V1、V2、V3、V4组成H型逆变桥结构，它的输出端串接高频变压器4的初级线圈与电流互感器T的次级线圈，C1为滤电容，高频感应加热器5中的发热件5-3连接在高频变压器4的次级线圈上，电阻R1、电容C2组成相位补偿电路连接在电流互感器T的初级线圈上，其谐振回路的电流信号输入过零比较器OP1的输入端，过零比较器OP1将电流由正到负过零时的脉冲信号输入到PWM专用芯片的同步端，其产生的信号输入驱动电路的输入端，经驱动电路发出触发MOS场效应管开关的触发信号。

参见图3，驱动电路是输入信号经电阻R2与光电耦合器件IC的2端相连接，1、4端为空端，3、5端分别接控制电源与驱动电源，6、7端相连并连接电阻R3，高频三极管BG1、BG2为互补对管，R3与三极管BG1、BG2的基极相连，8端与BG1的集电极连接，BG1的集电极连接电阻R4后为输出端S，BG2集电极接地，稳压管DT1与电容C3一端与输出端S连接，另一端接地，BG1与BG2的发射极连接并连接电阻R5后为输出端G，在输出端G、S之间反向串接两个稳压管DT2、DT3。

参见图4，高频感应加热器5由两根金属导管5-1、5-4，以及在它们之间连通由金属管制作的4个加热电感元件L1、L2、L3、L4排成一排的发热件5-2，发热件5-2的长度约50Cm金属导管5-1、5-4分别接入高频变压器4的次级线圈两端，金属导管5-1、通入冷却水，并同时流过4个加热电感元件后进入金属导管5-2并排出管外，加热件金属齿条5-3在发热件5-2上连续通过，金属导管与电感元件的材料采用铜管。根据加工纺织器材的频率要求，发热件有不同长度，故对组成发热件的加热电感元件有不同个数的多个并联连接，一般都在2～8个之间。

Claims (4)

1、一种纺织器材专用高频感应加热装置，它主要由功率调节器(1)，过载保护器(2)，高频逆变器(3)，高频变压器(4)，高频感应加热器(5)所组成，其特征在于：三相交流电经功率调节器(1)转换成直流电并与过载保护器(2)、以及将直流电转换成高频电流的高频逆变器(3)连接，过载保护器(2)与高频逆变器(3)连接，高频逆变器(3)与高频变压器(4)连接，高频变压器(4)与高频感应加热器(5)连接。

2、根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于：高频逆变器(3)，它由零电流开关的高频逆变电路(3-1)连接触发高频逆变电路(3-1)开关的逆变驱动电路(3-2)，逆变驱动电路(3-2)连接发出电流过零信号、谐振信号的逆变控制电路(3-3)所组成。

3、根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于：高频感应加热器(5)中的加热件(5-2)由多个加热电感元件并联连接。

4、根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于：逆变驱动电路(3-3)组成为电阻R2与光电耦合器件IC的2端相连接，1、4端为空端，3、5端分别接地，6、7端相连并连接电阻R3，R3与由高频三极管BG1、BG2组成互补对管的基极相连，8端与BG1的集电极连接，BG1的集电极连接电阻R4后为输出端S，BG2集电极接地，稳压管DT1与电容C3一端与输出端S连接，另一端接地，BG1与BG2的发射极连接并连接电阻R5后为输出端G，在输出端G、S之间反向串接两个稳压管DT2、DT3。

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