本發明涉及電路控制，特別是涉及一種數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構及控制方法。

背景技術：

1、在現有技術中，數字化并聯諧振感應加熱電源雖然已經在許多工業加熱應用中得到了廣泛應用，但其設計仍存在一些顯著的缺陷。傳統的數字化并聯諧振感應加熱電源通常包含主電路、控制電路和核心控制電路，其中主電路由晶閘管整流橋、平波電抗器、igbt逆變橋和并聯諧振電路組成。然而，這種結構在實際應用中表現出一定的局限性。由于采用的數字鎖相環的頻率范圍不大，無法適應多種頻率負載的要求，現有技術在鎖頻范圍、精度、響應時間和穩定性等方面仍有不足。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構及控制方法，能夠提高加熱電源的控制效率。

2、為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

3、一種數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構，包括：依次連接的主電路、控制電路和核心控制電路；所述主電路包括晶閘管整流橋、平波電抗器、igbt逆變橋和并聯諧振電路；所述控制電路包括中頻電壓過零電路、三相過零電路、保護電路以及電壓、電流檢測電路；

4、其中，所述晶閘管整流橋、所述平波電抗器、所述igbt逆變橋和所述并聯諧振電路依次連接；所述晶閘管整流橋還與所述三相過零電路連接；所述并聯諧振電路、所述負載和所述中頻電壓過零電路依次連接；所述核心控制電路還分別與所述晶閘管整流橋、所述igbt逆變橋、所述中頻電壓過零電路、所述三相過零電路、所述保護電路、和所述電壓、電流檢測電路連接。

5、可選地，所述核心控制電路采用雙核dsp+fpga體系結構；其中，雙核dsp包括a核dsp和b核dsp；所述a核dsp和所述b核dsp通過ipc連接，所述a核dsp還分別與fpga和所述電壓、電流檢測電路連接，且通過485通訊接口與觸摸屏進行通訊；所述b核dsp與所述fpga通過iic連接；所述fpga還分別與所述保護電路、所述三相過零電路、所述晶閘管整流橋、所述igbt逆變橋和所述中頻電壓過零電路連接。

6、可選地，所述fpga中包括絕緣柵雙極晶體管觸發互補脈沖端，且所述絕緣柵雙極晶體管觸發互補脈沖端與所述igbt逆變橋連接。

7、可選地，所述晶閘管整流橋的輸入端連接有三相交流電源，且所述三相交流電源通過所述三相過零電路產生的三相交流同步信號與所述fpga的三相交流同步信號端連接。

8、可選地，所述fpga中設有同步分頻控制數字鎖相環系統，所述同步分頻控制數字鎖相環系統包括依次連接的鑒頻鑒相器、模值計數器、相位計數器和同步分頻器，且所述鑒頻鑒相器還通過同步控制器與所述同步分頻器連接；所述同步分頻器的輸出信號右移α角度后再輸入到所述鑒頻鑒相器。

9、可選地，所述鑒頻鑒相器采用2個d觸發器組成。

10、本發明還提供了一種數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構控制方法，包括：

11、當系統啟動時，dsp通過iic發送相位差α°、鎖相環起始頻率、鎖相環最大頻率、直通時間和雙窄脈沖脈寬時間到fpga，當收到加熱啟動信號，外部啟動信號打開后，經過57ms，打開逆變啟動信號，fpga生成b路脈沖和a路脈沖，進入直通模式，直通時間由dsp發給fpga進行設定，dsp控制整流頻率從25khz上升到37khz，在直通時間內上升到37khz時，直通時間結束，dsp打開電流環，輸出控制整流頻率到fpga，dsp發出鎖相信號，fpga控制逆變頻率從起始頻率開始掃頻，逆變頻率增加到諧振頻率附近，經過小于8ms，當建立中頻電壓，由判振硬件電路生成脈沖給fpga，fpga收到判振信號后打開數字鎖相環，進行諧振頻率跟蹤，若判斷鎖相成功，fpga發出鎖相成功信號給dsp，dsp根據判振信號和鎖相成功信號進行判斷，若都成功，則發出加熱成功信號，若鎖相不成功，進行復鎖，復鎖次數達到設定不成功次數，則fpga發出鎖相不成功信號給dsp，同時進行拉逆變；fpga在啟動完成后檢測鎖相相位，若大于設定值的10％，報相位過大故障，若小于設定值的10％，報相位過小故障，故障代碼通過iic由fpga發送給dsp；fpga根據鎖相環輸出頻率輸出帶重疊時間的互補脈沖，重疊時間由fpga查表后獲得；當接收到停止信號，停止后的逆變頻率變化過程如下：逆變頻率在7ms內維持諧振頻率，7ms-17ms,頻率從諧振頻率下降到起始頻率，等到過17ms后判定電流放干凈，dsp發出關閉鎖相環信號，fpga接收到后關閉逆變脈沖，a、b路均為低電平，等待下一次鎖相命令輸入，經過30ms，判振信號為低電平。當有故障顯示，按下復位按鈕，進行參數初始化，清除故障碼，進入待啟動的狀態；故障處理：啟動完成后，拉逆變指令和停機指令一樣，啟動未完成，將整流頻率拉到25khz。

12、可選地，所述當收到加熱啟動信號的控制過程為：由機器啟動按鈕發出，經過dsp消抖程序后，發出同步信號到fpga，雙核dsp和fpga同時啟動，且雙核dsp同步打開定時器。

13、根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：

14、本發明公開了一種數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構及控制方法，所述電源包括依次連接的主電路、控制電路和核心控制電路；主電路包括晶閘管整流橋、平波電抗器、igbt逆變橋和并聯諧振電路；控制電路包括中頻電壓過零電路、三相過零電路、保護電路以及電壓、電流檢測電路；其中，晶閘管整流橋、平波電抗器、igbt逆變橋和并聯諧振電路依次連接；晶閘管整流橋還與三相過零電路連接；并聯諧振電路、負載和中頻電壓過零電路依次連接；核心控制電路還分別與晶閘管整流橋、igbt逆變橋、中頻電壓過零電路、三相過零電路、保護電路、和電壓、電流檢測電路連接。本發明能夠提高加熱電源的控制效率。

技術特征：

1.一種數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構，其特征在于，包括：依次連接的主電路、控制電路和核心控制電路；所述主電路包括晶閘管整流橋、平波電抗器、igbt逆變橋和并聯諧振電路；所述控制電路包括中頻電壓過零電路、三相過零電路、保護電路以及電壓、電流檢測電路；

2.根據權利要求1所述的數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構，其特征在于，所述核心控制電路采用雙核dsp+fpga體系結構；其中，雙核dsp包括a核dsp和b核dsp；所述a核dsp和所述b核dsp通過ipc連接，所述a核dsp還分別與fpga和所述電壓、電流檢測電路連接，且通過485通訊接口與觸摸屏進行通訊；所述b核dsp與所述fpga通過iic連接；所述fpga還分別與所述保護電路、所述三相過零電路、所述晶閘管整流橋、所述igbt逆變橋和所述中頻電壓過零電路連接。

3.根據權利要求2所述的數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構，其特征在于，所述fpga中包括絕緣柵雙極晶體管觸發互補脈沖端，且所述絕緣柵雙極晶體管觸發互補脈沖端與所述igbt逆變橋連接。

4.根據權利要求2所述的數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構，其特征在于，所述晶閘管整流橋的輸入端連接有三相交流電源，且所述三相交流電源通過所述三相過零電路產生的三相交流同步信號與所述fpga的三相交流同步信號端連接。

5.根據權利要求2所述的數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構，其特征在于，所述fpga中設有同步分頻控制數字鎖相環系統，所述同步分頻控制數字鎖相環系統包括依次連接的鑒頻鑒相器、模值計數器、相位計數器和同步分頻器，且所述鑒頻鑒相器還通過同步控制器與所述同步分頻器連接；所述同步分頻器的輸出信號右移α角度后再輸入到所述鑒頻鑒相器。

6.根據權利要求5所述的數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構，其特征在于，所述鑒頻鑒相器采用2個d觸發器組成。

7.一種數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構控制方法，其特征在于，包括：

8.根據權利要求7所述的數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構控制方法，其特征在于，所述當收到加熱啟動信號的控制過程為：由機器啟動按鈕發出，經過dsp消抖程序后，發出同步信號到fpga，雙核dsp和fpga同時啟動，且雙核dsp同步打開定時器。

技術總結
本發明公開一種數字化并聯諧振感應加熱控制體系結構及控制方法，涉及電路控制技術領域。所述電源包括：依次連接的主電路、控制電路和核心控制電路；主電路包括晶閘管整流橋、平波電抗器、IGBT逆變橋和并聯諧振電路；控制電路包括中頻電壓過零電路、三相過零電路、保護電路以及電壓、電流檢測電路；其中，晶閘管整流橋、平波電抗器、IGBT逆變橋和并聯諧振電路依次連接；并聯諧振電路、負載和中頻電壓過零電路依次連接；核心控制電路還分別與晶閘管整流橋、IGBT逆變橋、中頻電壓過零電路、三相過零電路、保護電路、和電壓、電流檢測電路連接。本發明能夠提高加熱電源的控制效率。

技術研發人員：肖奇軍,武志金,肖超予,梁海,李澤鋒,萬蓉蓉
受保護的技術使用者：肇慶學院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24