[发明专利]一种自动控制辉光离子氮化炉升温和保温的电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种热化学处理设备，尤其涉及一种用于自动控制辉光离子氮化炉升温和保温的电源装置。

背景技术

自七十年代以来，我国研制了第一台辉光离子氮化炉使得氮化这一新工艺得以应用和推广，该设备电源部分采用电阻器来限制电流的上升，以保障电器元件不致损坏，电路工作状态稳定，以及避免工件因过流而烧伤。该直流电源由以下部分组成：

可调直流电源；储能电容器；触发电路；清洗阶段打弧电阻。该电源在控制电路上驱动和保护仍不够完善，影响了设备的可靠性，有待改进，缺点是：检测控制弧光放电电路复杂，判断速度不快，影响电源的可靠性；清洗阶段需接入电阻造成能源浪费，操作繁琐；由于辉光离子氮化在升温阶段和保温阶段，工艺要求的放电电压常低于辉光点燃所需的电压，为此增加了一组点燃电路；不能解决离子氮化工艺的自动实现，始终避免不了很多人为的因素，比如升温时间过长，工件定点打弧，损坏工件。这些因素一直制约着离子氮化炉的应用推广。

公开日为 2000年09月13日、公开号为CN 2396572Y的专利文献公开了这样的技术方案，一种辉光离子氮化炉脉冲电源，主要包括可调直流电源、主控电路和控制电路，可调直流电源后接主控电路，主控电路包括与可调直流电源并联的储能电容C，串联在主控电路主回路中的功率开关元件K和由限流电感L与续流二级管D组成的保护电路，控制电路是对主控电路中功率开关元件K的工作状态进行控制的电路等，从主控回路取主回路中的打弧判断信号并延时，控制方波的输出，方波输出至驱动电路的控制端，驱动电路的输出接功率开关元件的控制极，采用检测打弧电流和电压两个信号，在最短时间内可靠关断功率开关元件，保护功率器件的安全。该方案的不足之处是不能判断打弧的性质，以及升温时对电压电流的自动调整、保温自动控制等，因而，电源方案不够完善。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种自动控制辉光离子氮化炉升温和保温的电源装置，它自动判定打弧状态，并进行快速灭弧、电源电压控制，在保证工件不被定点打弧损坏的前提下，实现按设定要求的自动升温和保温过程。

本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种自动控制辉光离子氮化炉升温和保温的电源装置，包括使用移相触发电路控制的可调直流电源，控制电路，储能电容器，控制电路连接移相触发电路控制可调直流电源的输出，控制电路包括：

弧检测电路，它通过采集可调直流电源输出回路的电流和电压来检测是否发生打弧，在打弧发生时输出打弧信号；

温控PID调节器，温控PID调节器检测炉内温度并根据设定温度输出PID调节电压信号去控制可调直流电源的输出；

处理器电路，处理器电路依据弧检测电路输出的打弧信号判断是否为定点打弧；输出处理器调节电压去控制可调直流电源的输出；依据设定保温时间进行保温时间控制；灭弧后及时对移相触发电路进行触发，依据起辉设定、炉内真空检测进行起辉电压控制；

控制电压综合电路，控制电压综合电路将PID调节电压信号、处理器调节电压和可调直流电源的电流反馈合成后输出到移相触发电路。

在这里，弧检测电路通过打弧时电压与电流的关系来检测是否发生打弧，过程迅速，将打弧检测结果送处理器电路进行灭弧处理。打弧时处理器在最短的时间内降低可调直流电源电压灭弧，灭弧后迅速给出点燃电压，从而抑制过电流、过电压出现，在保证工件不被定点打弧损坏、功率器件安全的同时，实现自动升温控制。温控PID控制器按设定炉温进行升温，到达设定温度后按保温时间进行保温，保温时间到后切断可调直流电源，停止对辉光离子氮化炉供电。

处理器电路对打弧性质进行判断，如果是定点打弧则处理器电路及时降低可调直流电源输出电流（炉体内电流）直到弧光消失为止，并将定点打弧时的电流作为参考，避免大于或等于该参考电流的电流出现；如果为非定点打弧则适当降低可调直流电源输出电压以及升压速度，保持安全升温。

控制电压综合电路将PID调节电压信号、处理器调节电压和可调直流电源的电流反馈合成后输出到移相触发电路来调整可调直流电源的输出。