一种中频电源加热系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种中频电源加热系统，包括依次连接的三相二极管整流桥装置和IGBT全桥单相逆变器，以及切换开关，所述切换开关的输入端连接所述IGBT全桥单相逆变器的输出端，所述切换开关的两路输出端，其中一路输出端连接整管加热输出变压器的输入端，另外一路输出端连接焊缝加热输出变压器的输入端；所述整管加热输出变压器的输出端连接整管加热谐振电容组，所述焊缝加热输出变压器的输出端连接焊缝加热谐振电容组。其技术效果是：其既满足整管感应加热的输出匹配又满足焊缝加热的输出匹配，减小了设备的体积，一台设备满足两种加热方式的工艺需求，方便了用户使用。
【专利说明】
一种中频电源加热系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种中频电源加热系统。
【背景技术】
[0002]目前，感应电源加热设备在对钢管、钢棒及焊管焊缝的热处理生产工艺中，具有广泛的引用价值，没有环境污染，符合环保要求，便于进行工艺控制，易于组织生产，具有技术优势，是政府鼓励、企业生产优先考虑的新技术、新工艺。同时，常用普通的焊缝加热与整管加热都是需要独立的电源进行供电加热，即焊缝加热系统及整管加热系统是独立的两套电源系统。
[0003]上述中频热处理的电源设备系统不足之处:
[0004]第一，由于加热工艺的不同，焊缝加热工艺需要一套加热设备，整管加热工艺又需要一套加热设备，这使得在生产上要求有两种产品工艺生产时，客户需要两套独立的电源系统，客户对其设备的引进成本较高。
[0005]第二，由于一种加热工艺就需要一种电源系统，使得设备在生产现场厂房占据空间也较多，也造成厂房初期的投资也会相应增加，包括供电、辅助系统，电力容量申请等都会造成初期投资也增加。
[0006]第三，设备使用功能单一，仅可应用一类工艺产品的生产需求，局限了设备的使用功能，这些综合起来无法实现高效、节能、环保的性能最大化。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种中频电源加热系统，其既满足整管感应加热的输出匹配又满足焊缝加热的输出匹配，减小了设备的体积，一台设备满足两种加热方式的工艺需求，方便了用户使用。
[0008]实现上述目的的一种技术方案是:一种中频电源加热系统，包括依次连接的三相二极管整流桥装置和IGBT全桥单相逆变器；
[0009]其还包括切换开关，所述切换开关的输入端连接所述IGBT全桥单相逆变器的输出端，所述切换开关的两路输出端，其中一路输出端连接整管加热输出变压器的输入端，另外一路输出端连接焊缝加热输出变压器的输入端；
[0010]所述整管加热输出变压器的输出端连接整管加热谐振电容组，所述焊缝加热输出变压器的输出端连接焊缝加热谐振电容组。
[0011]进一步的，所述中频电源加热系统还包括依次连接的主断路器和快速熔断器，所述主断路器接收外来的三相交流电流，所述快速熔断器连接所述三相二极管整流桥装置。
[0012]进一步的，所述三相二极管整流桥装置的输出端设有平波电抗装置，所述平波电抗装置包括依次连接的直流熔丝组、直流阻容吸收件和直流电抗器。
[0013]进一步的，所述中频电源加热系统还包括控制电路，所述控制电路包括逆变控制及反馈检测电路，所述逆变控制及反馈检测电路上设有所述连接所述IGBT全桥单相逆变器的逆变控制电路。
[0014]再进一步的，所述逆变控制及反馈检测电路上还设有连接所述IGBT全桥单相逆变器的输出端的电流反馈信号接收电路，以及连接所述整管加热输出变压器的输出端和所述焊缝加热输出变压器的输出端的电压反馈信号接收电路。
[0015]再进一步的，所述控制电路还包括PLC控制器、主计算机和外围信号接收电路，所述PLC控制器连接所述逆变控制及反馈检测电路，所述主计算机和所述外围信号接收电路同时连接所述PLC控制器。
[0016]进一步的，所述整管加热输出变压器和所述焊缝加热输出变压器各配备一水冷冷却系统。
[0017]进一步的，该中频电源加热系统还包括一柜体，所述三相二极管整流桥装置和所述IGBT全桥单相逆变器置于该柜体的一个隔间内，所述整管加热输出变压器、所述整管加热谐振电容组、所述焊缝加热输出变压器、所述焊缝加热谐振电容组置于该柜体的另外一个隔间内。
[0018]采用了本实用新型的一种中频电源加热系统的技术方案，包括依次连接的三相二极管整流桥装置和IGBT全桥单相逆变器，以及切换开关，所述切换开关的输入端连接所述IGBT全桥单相逆变器的输出端，所述切换开关的两路输出端，其中一路输出端连接整管加热输出变压器的输入端，另外一路输出端连接焊缝加热输出变压器的输入端;所述整管加热输出变压器的输出端连接整管加热谐振电容组，所述焊缝加热输出变压器的输出端连接焊缝加热谐振电容组。其技术效果是:其既满足整管感应加热的输出匹配又满足焊缝加热的输出匹配，减小了设备的体积，一台设备满足两种加热方式的工艺需求，方便了用户使用。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的一种中频电源加热系统的原理结构框图。
[0020]图2为本实用新型的一种中频电源加热系统的总体外观结构图。
[0021]图3为本实用新型的一种中频电源加热系统的柜体进线侧视图。
[0022]图4为本实用新型的一种中频电源加热系统的正面元件布局图。
[0023]图5为本实用新型的一种中频电源加热系统的元件布局俯视图。
【具体实施方式】
[0024]请参阅图1，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明:
[0025]请参阅图1，本实用新型的一种中频电源加热系统，包括主断路器I，快速熔断器2、三相二极管整流桥装置3、IGBT全桥单相逆变器4、切换开关5、整管加热输出变压器61和焊缝加热输出变压器62。主断路器I接收外来的三相交流电流输入，主断路器I与三相二极管整流桥装置3之间通过快速熔断器2连接。三相二极管整流桥装置3用于将外来的三相交流电流转变为单相直流电流。
[0026]三相二极管整流桥装置3的输出端设有平波电抗装置(图中未显示)。所述平波电抗装置包括依次连接的直流熔丝组、直流阻容吸收件和直流电抗器。所述平波电抗装置的作用在于滤除单相直流电流中的干扰信号。
[0027]IGBT全桥单相逆变器4包括IGBT逆变模块、以及连接所述IGBT逆变模块的IGBT触发装置，以及IGBT控制电源。IGBT全桥单相逆变器4作用在于将三相二极管整流桥装置3输出的单相直流电流转变为输入整管加热输出变压器61或焊缝加热输出变压器62的交流电流。
[0028]切换开关5位于IGBT全桥单相逆变器4，与整管加热输出变压器61以及焊缝加热输出变压器62之间，切换开关5的输入端连接IGBT全桥单相逆变器4。切换开关5的两路输出端，其中一路输出端连接整管加热输出变压器61的输入端。另外一路输出端连接焊缝加热输出变压器62的输入端。通过切换开关5的切换，使IGBT全桥单相逆变器4与整管加热输出变压器61导通，或者与焊缝加热输出变压器62导通。
[0029]整管加热输出变压器61以及焊缝加热输出变压器62上都设有输入线圈、铁芯和输出线圈。整管加热输出变压器61的输入线圈的两端均连接切换开关5的一路输出端，焊缝加热输出变压器62的输入线圈的两端均连接切换开关5的另外一路输出端，通过切换开关5的切换，使IGBT全桥单相逆变器4输出的交电流，输入整管加热输出变压器61的输入线圈，或输入焊缝加热输出变压器62的输入线圈。
[0030]整管加热输出变压器61的输出线圈的两端分别连接一个谐振电容，该两个谐振电容组成整管加热谐振电容组71，整管加热谐振电容组71的输出端711通过电源输出排连接整管加热的负载，整管加热输出变压器61和整管加热谐振电容组71组成整管逆变输出谐振回路，连接所述整管加热的负载。
[0031]焊缝加热输出变压器62的输出线圈的两端分别连接一个谐振电容，该两个谐振电容组成焊缝加热谐振电容组72，焊缝加热谐振电容组72的输出端721通过电源输出排连接焊缝加热的负载，焊缝加热输出变压器62和焊缝加热谐振电容组72组成焊缝逆变输出谐振回路，连接所述焊缝加热的负载。
[0032]或者说整管加热输出变压器61的输入端连接切换开关5的一路输出端，输出端连接整管加热谐振电容组71，焊缝加热输出变压器62的输入端连接切换开关5的另外一路输出端，输出端连接焊缝加热谐振电容组72。
[0033]本实用新型的一种中频电源加热系统包括一个控制电路8，包括逆变控制及反馈检测电路81、PLC控制器82，以及主计算机83和外围信号接收电路84，其中逆变控制及反馈检测电路81上设有连接IGBT全桥单相逆变器4的IGBT触发装置的逆变控制电路，连接IGBT全桥单相逆变器4的输出端的电流反馈信号接收电路，以及连接整管加热输出变压器61的输出线圈的两端和焊缝加热输出变压器62的输出线圈的两端的电压反馈信号接收电路。PLC控制器82连接逆变控制及反馈检测电路81，主计算机83和外围信号接收电路84同时连接PLC控制器82。逆变控制及反馈检测电路81、PLC控制器82，以及主计算机83和外围信号接收电路84，均位于一控制板上。
[0034]同时，本实用新型的一种中频电源加热系统，还为整管加热输出变压器61和焊缝加热输出变压器62各配备了一套水冷冷却系统，以使整管加热输出变压器61和焊缝加热输出变压器62不因发热而无法正常运行。
[0035]本实用新型的一种中频电源加热系统，还包括一个柜体9，柜体9分为第一隔间91、第二隔间92，第一隔间91配有一扇门，第二隔间92配有两扇门。
[0036]第一隔间91为一个背包结构的隔间，第一隔间91的门的正面装有信号指示灯，包括设备故障、准备状态及四组仪表显示，第一隔间91的门的背面装有电源控制板、信号转换板、控制电路8，第一隔间91内装有控制变压器(图中未显示)、以主断路器I，快速熔断器2、三相二极管整流桥装置3、IGBT全桥单相逆变器4及其对应的电源与触发信号板。第二隔间92内装有整管加热输出变压器61、整管加热谐振电容组71、焊缝加热输出变压器62、焊缝加热谐振电容组72、切换开关5，以及与整管加热谐振电容组71对应的电源输出排、与焊缝加热谐振电容组72对应的电源输出排，以及用于对整管加热输出变压器61进行冷却的水冷冷却系统和对焊缝加热输出变压器62进行冷却的水冷冷却系统。
[0037]该中频电源加热设备具有多种保护功能:
[0038]通过主断路器I和快速熔断器2的短路保护，保证了三相二极管整流桥装置3和IGBT全桥单相逆变器4的可靠运行。
[0039]两路所述水冷冷却系统包含了安全水流检测、水温检测，可以确保整管加热输出变压器61和焊缝加热输出变压器62在满功率、额定频率的运行情况下不发烫，确保设备可靠运行。
[0040]逆变控制及反馈检测电路81保证输出频率稳定、可靠。
[0041 ]逆变控制及反馈检测电路81自带连接IGBT全桥单相逆变器4的输出端的电流反馈信号接收电路，以及连接整管加热输出变压器61的输出线圈的两端和焊缝加热输出变压器62的输出线圈的两端的电压反馈信号接收电路，确保输入功率稳定可靠。
[0042]通过PLC控制器83进行外围辅助安全检测。
[0043]本实用新型的一种中频电源加热系统采用模块化的三相二极管整流桥装置3、IGBT全桥单相逆变器4，同时具备匹配两种不同形式的负载加热工艺:既满足整管感应加热的输出匹配又满足焊缝加热的输出匹配。
[0044]同时本实用新型的一种中频电源加热系统还具备以下优势:
[0045]第一，从三相交流电源输入到最终中频电源的两路输出，其体积相对于一台整管电源加热系统和一台焊缝电源加热系统的总和，明显减小，紧凑型的结构也提高了电能的利用效率，避免了远距离的电能输送。
[0046]第二，体积的微型化，使得在本实用新型的一种中频电源加热系统占用空间也大大缩小，为设备的使用方也节省了厂房空间，减小工厂供电及辅助设施的需求。
[0047]第三，在整管加热输出变压器61和焊缝加热输出变压器62上均采用中频双路的谐振电容电路的拓扑输出结构，使得满足不同产品热处理为整管加热或焊缝加热的工艺要求成为可能。
[0048]第四，通过整管加热谐振电容组71和焊缝加热谐振电容组72的电容参数配置的调整，使得本实用新型的一种中频电源加热系统满足在1kHz的情况下，对整管加热感应器的加热及焊缝加热感应器的加热的工艺进行灵活选择，并且功率可以达到450kW。足以满足目前市场上热处理设备的需求。
[0049]本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
【主权项】
1.一种中频电源加热系统，包括依次连接的三相二极管整流桥装置和IGBT全桥单相逆变器;其特征在于: 其还包括切换开关，所述切换开关的输入端连接所述IGBT全桥单相逆变器的输出端，所述切换开关的两路输出端，其中一路输出端连接整管加热输出变压器的输入端，另外一路输出端连接焊缝加热输出变压器的输入端； 所述整管加热输出变压器的输出端连接整管加热谐振电容组，所述焊缝加热输出变压器的输出端连接焊缝加热谐振电容组。2.根据权利要求1所述的一种中频电源加热系统，其特征在于:所述中频电源加热系统还包括依次连接的主断路器和快速熔断器，所述主断路器接收外来的三相交流电流，所述快速熔断器连接所述三相二极管整流桥装置。3.根据权利要求1所述的一种中频电源加热系统，其特征在于:所述三相二极管整流桥装置的输出端设有平波电抗装置，所述平波电抗装置包括依次连接的直流熔丝组、直流阻容吸收件和直流电抗器。4.根据权利要求1所述的一种中频电源加热系统，其特征在于:所述中频电源加热系统还包括控制电路，所述控制电路包括逆变控制及反馈检测电路，所述逆变控制及反馈检测电路上设有所述连接所述IGBT全桥单相逆变器的逆变控制电路。5.根据权利要求4所述的一种中频电源加热系统，其特征在于:所述逆变控制及反馈检测电路上还设有连接所述IGBT全桥单相逆变器的输出端的电流反馈信号接收电路，以及连接所述整管加热输出变压器的输出端和所述焊缝加热输出变压器的输出端的电压反馈信号接收电路。6.根据权利要求4所述的一种中频电源加热系统，其特征在于:所述控制电路还包括PLC控制器、主计算机和外围信号接收电路，所述PLC控制器连接所述逆变控制及反馈检测电路，所述主计算机和所述外围信号接收电路同时连接所述PLC控制器。7.根据权利要求1所述的一种中频电源加热系统，其特征在于:所述整管加热输出变压器和所述焊缝加热输出变压器各配备一水冷冷却系统。8.根据权利要求1所述的一种中频电源加热系统，其特征在于:该中频电源加热系统还包括一柜体，所述三相二极管整流桥装置和所述IGBT全桥单相逆变器置于该柜体的一个隔间内，所述整管加热输出变压器、所述整管加热谐振电容组、所述焊缝加热输出变压器、所述焊缝加热谐振电容组置于该柜体的另外一个隔间内。
【文档编号】H05B6/06GK205453510SQ201521130682
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】张健
【申请人】无锡应达工业有限公司, 应达工业（上海）有限公司