[实用新型]一种复合谐振加热电路

说明书

本实用新型公开了一种复合谐振加热电路，该谐振加热电路包括有电源转换器和谐振加热器，电源转换器的两个输出端之间输出具有可调频率f的交流电压；加热回路还包括谐振加热器，谐振加热器包括有近端电容单元、去回路电缆和远端谐振单元；其中近端电容单元、去回路电缆、远端谐振单元和回路电缆依次连接，远端谐振单元具有固有谐振频率f₀₁，该谐振加热电路工作时，电路中保持f＝f₀₁，该复合谐振电路可方便将高频电流传输到远端实现电磁感应加热。在本实用新型提供的复合谐振加热电路中，远端谐振单元的工作状况调节电源转换器输出的正弦交流电的频率f，保证远端谐振单元能准确工作在其谐振点上，保证电路取得良好的谐振加热效果。

技术领域

本实用新型属于感应加热电路技术领域，特别涉及一种复合谐振电路。

背景技术

感应加热技术是一种先进的加热技术，它具有传统加热方法所不具备的优点如：加热效率高、速度快、可控性好及易于实现机械化及自动化，目前，感应加热技术已广泛应用于在熔炼、铸造、热锻、焊接、和材料表面热处理等领域，成为冶金、国防、制造等行业中不可缺少的技术。

感应加热技术发展至今，已经在越来越多的具体工业场景中得到了广泛应用。例如，船舶、舰艇、飞机或其他大型钢结构的表面上，为保护钢结构，实现钢结构防水、防锈蚀等效果，钢结构本体加工成型后，操作人员通常会在其表面涂覆具备相应功能的油漆。一旦原有漆层出现剥落、破损或老化等情况，则需整体铲除原有漆层重新涂覆。在铲除原有漆层的过程中，感应加热技术因其加热效率高、免接触待加工工件、可控性强等特质，成为操作人员们优先考虑应用技术。

现有的感应加热技术，为更好地适应大型钢结构表面除漆的加工场合，一般采用串联谐振原理构建电路。

请参阅图1。利用串联谐振原理构建感应加热电路时，从电路原理层面上来说，电路中一般包括有电源E、近端变压器T1、串联电容C、传输电缆L1、远端变压器T2以及感应器L2；电源E、近端变压器T1、串联电容C、传输电缆L1、远端变压器T2以及感应器L2依次连接。

从上述电路原理可以看出，该电路工作时，电源E输出一定频率的交变电压，串联电容C与感应器L2接合形成串联谐振结构，且该串联谐振结构具有其固有谐振频率，该固有频率的大小由串联电容C1的容抗大小与感应器L2的感抗大小共同决定。

当电源输出的交变电压的频率与串联谐振结构的固有谐振频率相等时，该串联谐振结构发生谐振，此时感应器L2上将取得全频域范围内最大电流，由该电流产生交变磁场，进一步地在待加工工件表面产生感应电动势，进而实现加热。

然而，由串联谐振电路的谐振特性可知，当上述电路达到其谐振点时，串联电容C1与感应器L2上都将流入高频的、幅值较大的交变电流，此时，对于对于串联电容C1而言，由于现有的电容制造技术的缺陷，串联电容C1将不可避免地存在介质损耗，而介质损耗将进一步在串联电容C1上引发功率损耗，这不仅增加了电路中的无功功率，串联电容C1上还将因此产生大量的热量，严重影响电路本身的稳定性；而对于感应器L2而言，由于感应器L2本身为多匝导线绕制而成的线圈，因此当感应器L2中流入高频大电流时，将不可避免地因导体的集肤效应和临近效应产生局部过流现象，并进一步地在过流区域上发热，严重时将烧毁感应器L2。且由于该电路本身应用于高电压环境下，由串联谐振电路的谐振特性可知，串联谐振电路处于谐振状态时，串联电容C1与感应器L2上都将Q倍与源电压的过电压，由此可见，当串联谐振电路处于谐振状态下时，串联电容C1与感应器L2上不仅将流入高频大电流，还将产生过电压，因此电路对串联电容C1与感应器L2的耐流与耐压特性要求十分严苛。

采用串联谐振原理应用感应加热技术时，从装置结构原理层面上来说，设备中通常将电源E、近端变压器T1、串联电容C一同设置在靠近外部三相网压端口的近端，远端变压器T2以及感应器L2将一同设置在远离外部三相网压端口的远端，制造成为可移动式的远端加热器，近端与远端之间通过传输电缆L1连接，方便操作人员随意移动远端加热器，对大型钢结构表面的不同区域范围进行加热除漆处理。