[发明专利]并联谐振感应加热电源频率自适应电路

说明书

技术领域

本发明属于电气技术领域，公开一种并联谐振感应加热电源频率自适应电路。

背景技术

目前，感应加热以其加热效率高、升温快、可控性好等优点，广泛应用于熔炼、透热、淬火等领域，感应加热电源是其关键设备之一。然而，电源输出频率由加工工件的几何形状和趋肤深度决定，不同的工件和工艺要求需要电源能在较宽的频率范围内工作，并联谐振感应加热电源在较宽的频率范围内可能会出现启动困难的问题。同时在加热过程中,由于温度等因素的变化,负载固有谐振频率随负载等效参数的变化而变化。为了使电源在宽频带下能够正常启动同时加热过程中始终处于谐振或准谐振状态，必须采用频率自适应电路。

传统的CD4046模拟锁相环的感应加热电源，具有启动频率范围窄、启动成功率低，频率锁定之后响应慢的缺点。而目前数字化感应加热电源尚未实现系统完全数字化，接口复杂，成本较高。

专利号为200610023406.7的文件中涉及到感应加热电源的起振跟踪技术，但该文件中阐述的技术在启动时跟踪器是被动的跟踪启动电压，当负载谐振频率发生较大变化时（譬如改变工艺）需要专业人员调整。

发明内容

针对传统感应加热电源启动和频率跟踪存在的问题，本发明的目的是提出一种并联谐振感应加热电源频率自适应电路，使其无需人为调整，能在较宽的负载频率范围内实现可靠启动和跟踪，具有结构简单、负载适应性好、启动可靠的特点。

本发明为完成上述发明任务采用如下技术方案：

一种并联谐振感应加热电源频率自适应电路，所述的并联谐振感应加热电源频率自适应电路包括扫频启动电路，频率跟踪电路，重叠区域处理电路和信号选通电路；电源启动时，扫频启动电路输出频率连续变化的用以驱动逆变器的扫频驱动信号，该信号通过信号选通电路直接驱动逆变器，由运算放大器构成的比较器检测逆变器输出的反馈信号，当反馈信号幅度达到预设的门限值时，说明当前频率已经接近负载谐振频率，此时由比较电路生成的自激/它激信号电平变化，控制系统由扫频启动模式转换为频率跟踪模式，将逆变器输出频率锁定在负载固有谐振频率上；重叠区域处理电路负责调整两路驱动信号的重叠区域。最终频率跟踪电路实时跟踪负载谐振频率的变化，实现输出驱动信号频率对负载谐振频率的自适应。

         所述的扫频启动电路主要包括边缘生成电路、电压比较器IC2A、运算放大器IC2C、射极电压跟随器IC2B、锁相环IC6、电容C17、可变电阻RP5及外围电路；所述电压比较器IC2A的输出与运算放大器IC2C相连通；所述运算放大器IC2C的输出与外围电路中的电阻R16、电容C8和整流管ZD1并联构成的比例积分器其输出与射极电压跟随器IC2B相连通；所述的射极电压跟随器IC2B的输出与锁相环IC6相连通，构成扫频启动电路，将锁相环IC6压控振荡器的输出端输出扫频信号U-OPEN送入信号选通电路；由二极管D2、电阻R18、R19、电容C12构成的边缘生成电路将外部输入信号OSC_1变换之后将其送入电压比较器IC2A的正向输入端，同时电阻R3、R4构成分压电路将分压送入电压比较器IC2A的反向输入端；电压比较器IC2A的输出经过二极管D1、电阻R11、R12构成的边缘生成电路整形后送入运算放大器IC2C的反向输入端，运算放大器IC2C的正向输入端接地；位于运算放大器IC2C的输出端与反向输入端之间的电阻R16、电容C8和整流管ZD1并联构成比例积分器；所述比例积分器的输出接入射极电压跟随器IC2B的同相输入端，射极电压跟随器IC2B的输出端与反相输入端直连并接入锁相环IC6压控振荡器的输入端；压控振荡器的输出端输出扫频信号U-OPEN,并将扫频信号U-OPEN送入信号选通电路；锁相环IC6、电容C17和滑动变阻器RP5构成开环振荡器。