用于淬火加熱設備中的雙頻電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出用于淬火加熱設備中的雙頻電源，由電源主回路、電源控制電路組成，本實用新型對電源控制電路的結構進行改進：邏輯控制電路控制直流電源、同步信號電路、整流脈沖電路、逆變脈沖電路、逆變驅動電路、第一鎖相環電路；檢波采樣電路接入在逆變橋的負載連接端子處，輸送來的電壓信號傳遞給第一掃頻電路，第一掃頻電路與第一鎖相環電路連接構成第一掃頻單元，第二掃頻電路與第二鎖相環電路連接構成第二掃頻單元，第二鎖相環電路也由邏輯控制電路控制，檢波采樣電路輸送來的電壓信號也傳遞給第二掃頻電路，通過雙頻切換電路選擇兩個掃頻單元與逆變脈沖電路是否單獨連接。本實用新型實現了分時雙頻，并保證起振成功率100%。
【專利說明】用于淬火加熱設備中的雙頻電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于淬火加熱設備中的雙頻電源，屬于感應加熱領域。
【背景技術】
[0002]目前，公知的感應加熱電源均只有一種頻率(中頻2?ΙΟΚΗζ、超音頻20?50KHz或高頻200?300KHz)。
[0003]當對大型齒輪或齒圈進行整體感應淬火時，若選用單頻電源的中頻段往往會造成齒根部淬硬層過厚而齒頂部淬硬層過薄，使齒輪齒部強度低脆性大，運行過程中易斷齒；若選用單頻電源的超音頻段會造成齒頂部淬硬層過厚齒根部淬不上火，使齒輪運行過程中磨損較快。后來，行業內出現了將兩臺電源分別采用中頻和超音頻分時對同一個工件進行加熱的方案，雖然能克服單頻淬火的缺陷，但需在同一淬火機床同一個工位上配置兩臺電源，這就大大增加了設備成本。

【發明內容】

[0004]為了實現一臺電源能夠工作在兩個頻率段，本實用新型提出一種用于淬火加熱設備中的雙頻電源，特別是在逆變脈沖電路部分進行改進，能分時地在兩個頻率段掃頻成功，并保證起振成功率100%。
[0005]為此，本實用新型的技術方案為:用于淬火加熱設備中的雙頻電源，由電源主回路、電源控制電路組成；
[0006]電源主回路的結構:由電源進線、整流電路、平波電抗器、逆變橋依次連接構成，逆變橋引出負載連接端子；
[0007]其特征在于電源控制電路的結構:包括直流電源、邏輯控制電路、同步信號電路、整流脈沖電路、逆變脈沖電路、逆變驅動電路、第一掃頻電路、第一鎖相環電路、檢波采樣電路；
[0008]直流電源把三相電轉換為低壓直流電，給其他控制電路提供電源；
[0009]邏輯控制電路控制直流電源、同步信號電路、整流脈沖電路、逆變脈沖電路、逆變驅動電路、第一鎖相環電路；
[0010]同步信號電路提供低壓三相電壓信號，以便整流脈沖電路根據檢測到三相電壓交叉點作為整流移相角的起點；
[0011]整流脈沖電路控制整流電路，負責給整流電路發出觸發脈沖；
[0012]逆變脈沖電路與逆變驅動電路連接，用于控制逆變橋；
[0013]檢波采樣電路接入在逆變橋的負載連接端子處，輸送來的電壓信號傳遞給第一掃頻電路，第一掃頻電路與第一鎖相環電路連接構成第一掃頻單元；
[0014]電源控制電路還設有第二掃頻單元，雙頻切換電路，第二掃頻單元由第二掃頻電路與第二鎖相環電路連接構成，檢波采樣電路輸送來的電壓信號也傳遞給第二掃頻電路，雙頻切換電路輸出端與逆變脈沖電路連接，雙頻切換電路兩個輸入端分別與第一掃頻單元、第二掃頻單元連接，選擇第一掃頻單元、第二掃頻單元與逆變脈沖電路是否單獨連接；第二鎖相環電路也由邏輯控制電路控制。
[0015]對上述技術方案的進一步限定:電源控制電路中還設有過溫保護電路、過壓保護電路、缺相保護電路，過溫保護電路、過壓保護電路及缺相保護電路也由邏輯控制電路控制。
[0016]有益效果:本實用新型通過對電源控制電路改進，通過兩個掃頻掃頻單元實現分時雙頻，能分時地在兩個頻率段掃頻成功，并保證起振成功率100%。以此降低設備成本，同時使工藝性得到保障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的電路原理圖。
[0018]圖2為本實用新型的運用原理圖。
[0019]圖3是掃頻電路的結構原理圖。
[0020]圖中標號為:1、電源進線；2、整流電路；3、平波電抗器；4、逆變橋；5、負載；6、用于淬火加熱設備中的雙頻電源；7、切換器；8、第一負載；9、感應器；10、第二負載。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0022]如圖1所示，用于淬火加熱設備中的雙頻電源，由電源主回路、電源控制電路組成；
[0023]電源主回路的結構:由電源進線1、整流電路2、平波電抗器3、逆變橋4依次連接構成，逆變橋4引出負載連接端子,負載連接端子與負載5連接；
[0024]電源控制電路的結構:包括直流電源、邏輯控制電路、同步信號電路、整流脈沖電路、逆變脈沖電路、逆變驅動電路、第一掃頻電路、第一鎖相環電路、檢波采樣電路；
[0025]直流電源把三相電轉換為低壓直流電，給其他控制電路提供電源；
[0026]邏輯控制電路控制直流電源、同步信號電路、整流脈沖電路、逆變脈沖電路、逆變驅動電路、第一鎖相環電路；邏輯控制電路具有的功能是控制電源開啟、停止、故障、遠/近控制、功率通/斷，指示；
[0027]同步信號電路提供低壓三相電壓信號，以便整流脈沖電路根據檢測到三相電壓交叉點作為整流移相角的起點；
[0028]整流脈沖電路控制整流電路，負責給整流電路發出觸發脈沖；
[0029]逆變脈沖電路與逆變驅動電路連接，用于控制逆變橋；
[0030]檢波采樣電路接入在逆變橋的負載連接端子處，輸送來的電壓信號傳遞給第一掃頻電路，第一掃頻電路與第一鎖相環電路連接構成第一掃頻單元；
[0031]如圖1所示的虛線框部分，為雙頻電電源控制電路還設有第二掃頻單元，雙頻切換電路，第二掃頻單元由第二掃頻電路與第二鎖相環電路連接構成，檢波采樣電路輸送來的電壓信號也傳遞給第二掃頻電路，雙頻切換電路輸出端與逆變脈沖電路連接，雙頻切換電路兩個輸入端分別與第一掃頻單元、第二掃頻單元連接，選擇第一掃頻單元、第二掃頻單元與逆變脈沖電路是否單獨連接；第二鎖相環電路也由邏輯控制電路控制。[0032]如圖1所示，電源控制電路中還設有過溫保護電路、過壓保護電路、缺相保護電路，過溫保護電路、過壓保護電路及缺相保護電路也由邏輯控制電路控制。過溫保護電路、過壓保護電路及缺相保護電路是電路常規設計。
[0033]如圖1所示，邏輯控制電路通常采用可編程邏輯控制器(PLC)，進一步可采用單片機可編程控制器。
[0034]本實用新型的工作原理:掃頻電路的掃頻范圍是由外圍電阻和電容決定的，要么是(第一種)中頻掃頻，要么是(第二種)超音頻掃描；為了實現雙頻電源，在該電源的逆變電路與兩個掃頻電路之間設有掃頻切換電路，該雙頻切換電路主要由小型固態繼電器構成，當中頻工作狀態其負責把中頻(第一)鎖相環電路和中頻(第一)掃頻電路切入，使電路中產生中頻電流；當超音頻工作狀態，其負責把超音頻(第二)鎖相環電路和超音頻(第二)掃頻電路切入，使電路中產生超音頻電流，即實現同一電源分時雙頻。
[0035]如圖2所示，本實用新型在淬火加熱機床上運用時，第一負載8和第二負載10的兩端分別連接有一個切換器7，用于淬火加熱設備中的雙頻電源6的逆變橋連接在第一負載8和第二負載10前面的切換器7上，兩個切換器7互相配合把兩種具有不同參數的負載選擇性接入主回路，第一負載8和第二負載10后面的再與感應器9連接，從而為感應器分時輸送兩種不同頻率的交流電。
[0036]所述第一負載8為中頻負載，由電容器Al和變壓器A2串聯而成，諧振回路頻率在2 KHz?IOKHz ;所述第二負載為超音頻負載，由電容器BI和變壓器B2串聯而成，諧振回路頻率在20 KHz?50KHz。
[0037]如圖1所示，本實用新型采用零壓掃頻起動的方法，下面就此方法做出介紹。
[0038]1、零壓掃頻起動工作原理
[0039]零壓掃頻軟起動是在負載回路無任何外加起動能量的情況下，靠整流回路的直流電壓逐步合理地升高及整流電路輸入負載的能量逐漸增加，使負載回路產生諧振，逆變橋得以正常換流，從而完成起動；所謂零壓，是指整流電路直流輸出電壓從零開始逐漸升高到某一較低值，起動成功后才允許直流電壓按外部調節給定而增大；這樣一方面保證在起動失敗、逆變部分直通時，不會引起大的沖擊電流，不會損壞元器件；另一方面電壓是從零逐漸升高，減小了電源起動對電網的沖擊，故稱為軟起動；所謂掃頻，是指起動過程中觸發逆變電路的他激信號頻率按照設定的范圍從高向低變化，當他激信號頻率接近負載的諧振頻率時，負載起振，起動成功；該方法解決了他激信號頻率與負載諧振頻率相匹配的問題，使對于不同諧振頻率的負載，電源的起動成功率都接近100%。
[0040]2、零壓掃頻軟起動電路分為:鎖相環電路、掃頻電路；
[0041]2.1鎖相環電路是一個相位自動調節系統，一般由相位比較器、壓控振蕩器和低通濾波器3個基本單元構成。本實用新型可以采用CD4046鎖相環電路；
[0042]2.2掃頻電路
[0043]掃頻電路(本實用新型中第一掃頻電路與第二掃頻電路的結構相同)，如圖3所示，電源起動時，起動信號電壓升高，比較器輸出高電平，二極管截止，電容充電；這一增大的電壓送至調節器，與逆變角的平均值相減后，再經比例積分(PI)運算輸出一減小的電壓，送至鎖相環電路，控制逆變脈沖頻率從高到低變化，即“掃頻”;調節電容及其充電電阻的值，可設定電容的充電時間，即設定一次掃頻的時間。
【權利要求】
1.用于淬火加熱設備中的雙頻電源，由電源主回路、電源控制電路 組成； 電源主回路的結構:由電源進線、整流電路、平波電抗器、逆變橋依次連接構成，逆變橋引出負載連接端子； 其特征在于電源控制電路的結構:包括直流電源、邏輯控制電路、同步信號電路、整流脈沖電路、逆變脈沖電路、逆變驅動電路、第一掃頻電路、第一鎖相環電路、檢波采樣電路；直流電源把三相電轉換為低壓直流電，給其他控制電路提供電源； 邏輯控制電路控制直流電源、同步信號電路、整流脈沖電路、逆變脈沖電路、逆變驅動電路、第一鎖相環電路； 同步信號電路提供低壓三相電壓信號，以便整流脈沖電路根據檢測到三相電壓交叉點作為整流移相角的起點； 整流脈沖電路控制整流電路，負責給整流電路發出觸發脈沖； 逆變脈沖電路與逆變驅動電路連接，用于控制逆變橋； 檢波采樣電路接入在逆變橋的負載連接端子處，輸送來的電壓信號傳遞給第一掃頻電路，第一掃頻電路與第一鎖相環電路連接構成第一掃頻單元； 電源控制電路還設有第二掃頻單元，雙頻切換電路，第二掃頻單元由第二掃頻電路與第二鎖相環電路連接構成，檢波采樣電路輸送來的電壓信號也傳遞給第二掃頻電路，雙頻切換電路輸出端與逆變脈沖電路連接，雙頻切換電路兩個輸入端分別與第一掃頻單元、第二掃頻單元連接，選擇第一掃頻單元、第二掃頻單元與逆變脈沖電路是否單獨連接；第二鎖相環電路也由邏輯控制電路控制。
2.根據權利要求1所述的用于淬火加熱設備中的雙頻電源，其特征在于:電源控制電路中還設有過溫保護電路、過壓保護電路、缺相保護電路，過溫保護電路、過壓保護電路及缺相保護電路也由邏輯控制電路控制。
【文檔編號】H02M5/44GK203788160SQ201420158646
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】周祥成, 萬美華 申請人:十堰恒進科技有限公司