基于DSP的全数字化感应加热控制系统研究_赵飞

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1、《冶金自动化》2013年Sl基于DSP的全数字化感应加热控制系统研究,,赵飞耿程飞张永亮,221(中国矿业大学信电学院江苏徐州008):,,,,摘要针对传统型加热炉污染严重功耗高效率低的缺点本文分析了电磁感应加热的原理并考虑到电流集肤效应和穿透深度对工件加热速度的影响,设计了基于LLC型拓扑结构、IGBT变频技术的新型感应工频加热控制系统。该系统主要由PLC和DSP控制系统组成,完全实现了全数字化智能控制,保护系统完善可靠,加热温度控制精确,并,。已在工业现场投人使用控制效果比较理想关键:;;;LLC词感应加热集肤效应电流穿透深度谐振拓扑感应线圈内就会产生交变的磁通小,金属工件处0引言,。

2、。节约能源,提高能源利用效率,是我国的一项在交变的磁场中因而产生感应电动势。、、,基本国策在金属加工制造汽车军工等行业,:t一一工’鱼1),、dt(需要大量的加热设备而目前多采用传统的油炉、,,天然气炉电阻炉等不仅加热效率低而且能耗,。,式中N为线圈匝数由于工件本身形成回路工’。,大「」随着国家对节能环保要求的不断提高工1,。,件内产生感应电流1称为涡流根据焦耳定律。业应用中已由火焰炉向电磁感应炉方向发展电该电流产生大量的热,加热工件产生的热量为,磁感应加热是一项先进的加热技术感应加热的口=0.241:尺,(2),,,。最大特点是非接触式直接加热其最大优势是工式中R为电阻t为加热时间、,件

3、加热速度快效率高且热场均匀温度易于控制,工件加热金属烧损小,加热过程中不会混入金感应感应线圈属杂质,工人劳动条件好等,因此感应加热炉具有加热,全。电源金属工件很好的应用前景:、「2一4」。感应加热可分为低频中频和高频在,图1感应加热原理国内中高频感应加热技术方面已有很多研究并;1.2集肤效应和电流穿透深度有相应的加热设备投入使用而对低频(工频)感应加热技术研究不多,参考资料也比较少。目前当交变的电流流过金属工件时,由于集肤效应,工件截面上的电流密度分布是不均匀的。工业现场工频感应加热炉多是采用传统的开关式川控制,不仅温度控制不精确,耗能也大。为此本文电流密度从工件中心向其表面逐渐增大,电流

4、密设计了一套基于IGBT的工频感应加热控制系统,度与穿透深度的关系服从以下指数定律LLC,二=一该系统采用拓扑结构操作控制采用最先进占占。e了3(),,,的数字控制系统温升曲线平滑功率因数高控,二二,Z式中占为深度处电流密度的最大值A/cm;氏。制效果好,Ze为表面上电流密度的最大值A/cm;为自然对1感应加热原理及特点;,Cm。数的底d为电流穿透深度.11感应加热原理分析从集肤效应可以看出,交变的电流只流过工感应加热是利用电磁感应将电能转化为热件表层,电流频率越高,电流流过的表层越薄,为,。,能如图1所示当线圈中通入交变的电流i时。此引入电流穿透深度的概念当导体某一深度处一一一一收稿:2

5、0120409;:20120712日期修改稿收到日期一,,,,作者简介:)男主要从事大功率感应加热技术研究赵飞(1986江苏徐州人硕士研究生123《冶金自动化》2013年Sl基于DSP的全数字化感应加热控制系统研究,,赵飞耿程飞张永亮,221(中国矿业大学信电学院江苏徐州008):,,,,摘要针对传统型加热炉污染严重功耗高效率低的缺点本文分析了电磁感应加热的原理并考虑到电流集肤效应和穿透深度对工件加热速度的影响,设计了基于LLC型拓扑结构、IGBT变频技术的新型感应工频加热控制系统。该系统主要由PLC和DSP控制系统组成,完全实现了全数字化智能控制,保护系统完善可靠,加热温度控制精确,并,

6、。已在工业现场投人使用控制效果比较理想关键:;;;LLC词感应加热集肤效应电流穿透深度谐振拓扑感应线圈内就会产生交变的磁通小,金属工件处0引言,。。节约能源,提高能源利用效率,是我国的一项在交变的磁场中因而产生感应电动势。、、,基本国策在金属加工制造汽车军工等行业,:t一一工’鱼1),、dt(需要大量的加热设备而目前多采用传统的油炉、,,天然气炉电阻炉等不仅加热效率低而且能耗,。,式中N为线圈匝数由于工件本身形成回路工’。,大「」随着国家对节能环保要求的不断提高工1,。,件内产生感应电流1称为涡流根据焦耳定律。业应用中已由火焰炉向电磁感应炉方向发展电该电流产生大量的热,加热工件产生的热量为

7、,磁感应加热是一项先进的加热技术感应加热的口=0.241:尺,(2),,,。最大特点是非接触式直接加热其最大优势是工式中R为电阻t为加热时间、,件加热速度快效率高且热场均匀温度易于控制,工件加热金属烧损小,加热过程中不会混入金感应感应线圈属杂质,工人劳动条件好等,因此感应加热炉具有加热,全。电源金属工件很好的应用前景:、「2一4」。感应加热可分为低频中频和高频在,图1感应加热原理国内中高频感应加热技术方面已有很多研究并;