一种全自动变频控制的高温陶瓷马弗炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种全自动变频控制的高温陶瓷马弗炉，包括箱体，箱体包括炉膛部分和电气控制部分，炉膛部分包括加热元器件、保温材料、热电偶和温度控制系统，所述电气控制部分包括全自动变频控制系统。所述全自动变频控制系统包括三相交流电输入单元、防浪涌电路、一次整流滤波电路、全桥逆变电路、二次高频整流电路、二次输出滤波电路和直流输出单元；所述三相交流电输入单元提供三相交流电输入，其连接所述防浪涌电路，所述防浪涌电路的输出端连接所述一次整流滤波电路，所述一次整流滤波电路的输出端连接所述全桥逆变电路，所述全桥逆变电路的输出端连接所述二次高频整流电路，所述二次高频整流电路的输出端连接所述二次输出滤波电路，所述二次输出滤波电路连接所述直流输出单元提供直流输出；所述全桥逆变电路由四只大功率开关器件IGBT组成。所述马弗炉具有体积小、重量轻、高效节能、高功率因数、高可靠性、高精度恒流等突出特点。
【专利说明】—种全自动变频控制的高温陶瓷马弗炉
【技术领域】
[0001]本产品属于干法前处理设备【技术领域】，用于实验室样品的全自动变频控制的高温陶瓷马弗炉。
【背景技术】
[0002]马弗炉是分析实验室样品干法前处理、冶金实验室做熔融实验、热处理部门做退火、淬火等实验以及其他需要高温的场合必不可少的加热辅助设备，应用广泛。
[0003]以往的马弗炉都是采用传统的线圈变压器，将380V电压变为硅钥棒加热所需要的电压值，其缺点主要体现在变压器笨重不易运输和搬运、功率损耗大、电压稳定性差、控温精度差。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题就是克服上述现有技术的不足而提供一种全自动变频控制的高温陶瓷马弗炉，所述马弗炉具有体积小、重量轻、高效节能、高功率因数、高可靠性、高精度恒流等特点。
[0005]本实用新型的具体技术方案为:
[0006]一种全自动变频控制的高温陶瓷马弗炉，包括箱体，箱体包括炉膛部分和电气控制部分，炉膛部分包括加热元器件、保温材料、热电偶和温度控制系统，所述电气控制部分包括全自动变频控制系统。所述全自动变频控制系统包括三相交流电输入单元、防浪涌电路、一次整流滤波电路、全桥逆变电路、二次高频整流电路、二次输出滤波电路和直流输出单元；所述三相交流电输入单元提供三相交流电输入，其连接所述防浪涌电路，所述防浪涌电路的输出端连接所述一次整流滤波电路，所述一次整流滤波电路的输出端连接所述全桥逆变电路，所述全桥逆变电路的输出端连接所述二次高频整流电路，所述二次高频整流电路的输出端连接所述二次输出滤波电路，所述二次输出滤波电路连接所述直流输出单元提供直流输出；所述全桥逆变电路由四只大功率开关器件IGBT组成。
[0007]在所述炉膛部分和所述电气控制部分中间设置有空气隔热层。
[0008]所述防浪涌电路由空气开关和压敏电阻组成。
[0009]所述全自动变频控制系统还包括电流检测电路、控制板，所述电流检测电路的输入端连接所述直流输出单元，所述电流检测电路的输出端连接控制板，所述控制板的输出端连接所述全桥逆变电路。
[0010]所述全自动变频控制系统还包括辅助电源，所述辅助电源的输入端连接所述三相交流电输入单元，其输出端连接所述控制板。
[0011]所述箱体还包括炉门，炉门包括炉门芯、门锁和散热孔，炉门通过上门轴和下门轴连接在箱体上。所述箱体还包括隔热板，所述加热元器件包括炉芯、样品处理室。所述箱体还包括开门断电装置、控制表、运行开关和电源开关。
[0012]本产品实现了 1700°C马弗炉的一体化设计，体积小，重量轻，节省实验室空间；采用先进的全自动变频控制技术，实现了功率无损耗，节能环保；控温精度大幅提升；炉内温度均匀性大幅提升；最大功率仅7KW，比传统马弗炉节电60% ;采用单片机技术及脉宽调制技术(PWM)，智能有效地管理电源；变频器采用高频全桥变换原理，380V交流输入，输出为平滑的直流电，电压范围0-80VDC ;具有体积小、重量轻、高效节能、高功率因数、高可靠性、高精度恒流等突出特点。输出功率大、稳定，耐用；保护功能完善，使用安全可靠；产品外观简洁。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的马弗炉的外观结构示意图；
[0014]图2为本实用新型的马弗炉的内部结构示意图；
[0015]图3为本实用新型的马弗炉的外部结构后视图；
[0016]图4为本实用新型的马弗炉的电气控制系统的主电路原理框图；
[0017]图5为本实用新型的马弗炉的电气控制系统的主电路图；
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
[0019]该产品由加热元器件、保温材料、热电偶、温度控制系统、电气控制系统、空气隔热层等各部分组成。相对传统的马弗炉，该产品的技术创新点主要在于电气控制部分。所述电气控制部分采用全自动变频技术，电气设计采用全桥变换原理，交流输入经过缓冲、滤波、一次整流电路到全桥变换器直流母线。经全桥软开关逆变产生高频交流信号，开关频率20KHZ，高频交流方波由变压器隔离产生二次隔离的高频交流方波，经过整流滤波电路产生所需直流电。采用此技术的马弗炉，功率随控温程序设定的温度值自动调整变化，温度变化完全受程序控制，到达设定温度值后不会造成温度过冲，炉膛内温度均匀性可控制在±3°C il500°C以内。采用该新技术之后，由于功率无损耗，马弗炉升温速度大为提高，并且电能消耗可节约60%以上。同时，该产品在设计时考虑到电器部分的耐温条件，在电气部分和炉膛部分中间设计有空气隔热层，使电气电路工作安全性和可靠性大为提高。
[0020]所述马弗炉包括箱体1，所述箱体I包括炉膛部分和电气控制部分18。
[0021]参见图1-3，所述炉膛部分包括加热元器件，所述加热元器件包括炉芯12和样品处理室13，所述炉膛部分还包括热电偶17 ;所述箱体I还包括炉门2，炉门2包括散热孔3、炉门芯9和门锁10，所述炉门2还包括上门轴4和下门轴8，所述炉门2通过上门轴4和下门轴8连接在箱体I上；箱体I还包括隔热板7，箱体I的外壳上包括与炉门2上的门锁10相对应的门锁14，箱体I的底部包括底角11，箱体I上还包括控制表5、运行开关6以及开门断电装置15 ;在所述箱体I的相对于炉门2背面包括电源线16和开关19。
[0022]参见图4，所述电气控制部分主要由三相交流电输入单元、输入防浪涌电路、一次整流滤波电路、全桥逆变电路、二次高频整流电路、二次输出滤波电路和直流输出单元等几部分组成。
[0023]参见图5，三相交流电经过防浪涌电路进入三相整流桥模块，防浪涌电路由空气开关和压敏电阻构成，可有效防止来自电网的浪涌电压以及雷击对电源造成损害。三相整流模块将三相工频交流电整形成脉动的直流电通过直流平波电抗器施加到全桥逆变电路母线上，并通过高频薄膜电容滤除高频电压尖峰，保证全桥逆变电路安全工作。直流平波电抗器可有效减少来自电网的浪涌电流，同时减小对电网的谐波污染，大幅提高功率因数。全桥逆变电路由四只大功率开关器件IGBT组成桥式电路，IGBT控制信号由主控制板全桥移相软开关控制芯片产生，控制IGBT模块开通关断，产生如图A，B两点的高频方波，该方波频率为20KHz，远大于工频市电的50Hz，因此可以极大的减小隔离变压器的体积和重量。高频方波串接电流互感器以及高频隔直电容施加到高频隔离变压器的初级，将能量隔离传送至副边。电流互感器采样变压器的初级电流，并将采样信号送至主控制板和CPU，用来监测电源工作状态，确保在异常情况或短路故障发生时及时关断逆变电路，保护电源不受损坏。高频隔离变压器降压后输出低压高频方波，经过二次高频整流电路以及二次输出滤波电路整流滤波后，形成非常平滑稳定的直流电，为马弗炉的加热电极硅钥棒供电，实现精确稳定加热控温的目的。
[0024]由于高频开关电源的输出电压和电流由主控制板的专用芯片控制PWM波形的脉冲宽度控制，控制板上的PID调节电路可将变化的、脉动的输入电压转化为非常平滑稳定的输出电压，因此该电源不需要大容量的输入滤波电容依然可以得到纹波极低的平滑的输出电压，达到高精度控温的目的。
[0025]该电源的故障保护、报警等电路由基于Cortex内核的高速单片机STM32F103VCT6完成，该型号单片机运行速度快，抗干扰能力强，功能非常强大，电源运行时的电压、电流、温度等参数均由单片机进行监测，一旦出现异常状况，单片机可迅速关闭电源，保护硅钥棒不会因过压或者过流收到损坏。同时驱动蜂鸣器以代码的形式报警，并点亮相应故障指示灯，方便维修人员进行检修。
[0026]本实用新型的马弗炉采用高频全桥变换原理，具有体积小、重量轻、高效节能、高功率因数、高可靠性、高精度恒流等突出特点。配套该型号电源的马弗炉与传统老式可控硅控温的马弗炉相比，具备升温快、体积重量小、噪音低、控温精确、高效节能等特点。
【权利要求】
1.一种全自动变频控制的高温陶瓷马弗炉，包括箱体，所述箱体包括炉膛部分和电气控制部分，炉膛部分包括加热元器件、保温材料、热电偶和温度控制系统，所述电气控制部分包括全自动变频控制系统，其特征在于: 所述全自动变频控制系统包括三相交流电输入单元、防浪涌电路、一次整流滤波电路、全桥逆变电路、二次高频整流电路、二次输出滤波电路和直流输出单元； 所述三相交流电输入单元提供三相交流电输入，其连接所述防浪涌电路，所述防浪涌电路的输出端连接所述一次整流滤波电路，所述一次整流滤波电路的输出端连接所述全桥逆变电路，所述全桥逆变电路的输出端连接所述二次高频整流电路，所述二次高频整流电路的输出端连接所述二次输出滤波电路，所述二次输出滤波电路连接所述直流输出单元提供直流输出； 所述全桥逆变电路由四只大功率开关器件IGBT组成。
2.根据权利要求1所述的马弗炉，其特征在于:在所述炉膛部分和所述电气控制部分中间设置有空气隔热层。
3.根据权利要求1或2所述的马弗炉，其特征在于:所述防浪涌电路由空气开关和压敏电阻组成。
4.根据权利要求1或2所述的马弗炉，其特征在于:所述全自动变频控制系统还包括电流检测电路、控制板，所述电流检测电路的输入端连接所述直流输出单元，所述电流检测电路的输出端连接控制板，所述控制板的输出端连接所述全桥逆变电路。
5.根据权利要求4所述的马弗炉，其特征在于:所述全自动变频控制系统还包括辅助电源，所述辅助电源的输入端连接所述三相交流电输入单元，其输出端连接所述控制板。
6.根据权利要求1或2所述的马弗炉，其特征在于:所述箱体还包括炉门，炉门包括炉门芯、门锁和散热孔，炉门通过上门轴和下门轴连接在箱体上。
7.根据权利要求1或2所述的马弗炉，其特征在于:所述箱体还包括隔热板，所述加热元器件包括炉芯、样品处理室。
8.根据权利要求1或2所述的马弗炉，其特征在于:所述箱体还包括开门断电装置。
9.根据权利要求1或2所述的马弗炉，其特征在于:所述箱体还包括控制表和运行开关。
10.根据权利要求1或2所述的马弗炉，其特征在于:所述箱体还包括电源开关。
【文档编号】F27B5/18GK203771978SQ201320831036
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】张昱诚, 张华 , 孙林, 薛春生, 张娜佳, 曹振 申请人:北京盈安美诚科学仪器有限公司