智能化感應(yīng)加熱電源是感應(yīng)加熱電源的發(fā)展方向,也是衡量其性能先進(jìn)程度的重要標(biāo)志;同時(shí),感應(yīng)加熱電源智能化也是提高加熱處理自動化程度和可靠性的要求,為了縮短生產(chǎn)周期,提高電源的可用性和可維護(hù)性,使得電源越來越趨于集成化、模塊化。
異步加熱電源要實(shí)現(xiàn)智能化,需要重點(diǎn)解決以下問題。
(1)智能半導(dǎo)體模塊的選擇是智能化的基礎(chǔ)。半導(dǎo)體功率器件組成感應(yīng)加熱逆變器的智能模塊,是加熱電源智能化的基礎(chǔ)。因此,應(yīng)該選擇集驅(qū)動控制、保護(hù)、智能模塊為一體的IPM模塊,如600A/2000V的IPM智能IGBT模塊已經(jīng)成為商品。20世紀(jì)90年代末,美國在PowerElectronicsBuildingsBlock(PowerElectronicsBuildingsBlock)開發(fā)了電力電子積木PEBB,它利用先進(jìn)的表面貼裝技術(shù)將觸發(fā)器、主動裝置、主電源控制板集成到功率器件中。此外,還存在一個(gè)并非普遍意義上的電力半導(dǎo)體模塊概念的綜合電力電子模塊IPEM(In-tegratedPowerElectronicsMitules),它采用先進(jìn)的工藝,三維立體裝配,可以實(shí)現(xiàn)源電壓到負(fù)載的電路功能。
PEBB、IPEM這些低電感、多功能、高集成度的電力半導(dǎo)體模塊不僅減小了體積、質(zhì)量,提高了逆變器在高頻工作時(shí)的效率和可靠性,同時(shí)也為采用微處理接口實(shí)現(xiàn)智能控制奠定了基礎(chǔ)。
(2)數(shù)字處理技術(shù)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)智能化的核心。電感加熱電源的控制技術(shù)是否先進(jìn)合理,是決定加熱電源智能化程度的關(guān)鍵。在早期階段,感應(yīng)加熱電源控制電路的智能化程度較高,且模擬電路受溫度的影響和抗干擾能力較差,使系統(tǒng)參數(shù)不穩(wěn)定,可靠性降低。利用單片機(jī)控制,使感應(yīng)加熱電源朝著智能化方向邁進(jìn)了一大步。目前采用的數(shù)字信號處理器(DSP),信息容量更大、處理能力更強(qiáng)、更靈活,整個(gè)控制電路由單片DSP完成,實(shí)現(xiàn)了自動智能控制。
利用DSP作為控制芯片,實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)加熱電源:①PWM驅(qū)動控制信號產(chǎn)生;②頻率數(shù)字鎖相環(huán)跟蹤;③功率閉環(huán)控制;④過電壓、欠電壓、缺相、過電流、過熱保護(hù)等;電感加熱的工況條件比較復(fù)雜,利用智能控制可以使感應(yīng)加熱對象(工件形狀、材料)、加熱過程中加熱電源的功率、頻率等參數(shù),使加熱工件的處理性能和質(zhì)量達(dá)到規(guī)范設(shè)置的工藝參數(shù)要求。所有這些都可以通過數(shù)字信號處理芯片和計(jì)算機(jī)來完成,不僅提高了感應(yīng)加熱電源的質(zhì)量,而且對感應(yīng)加熱生產(chǎn)的自動化也有重要意義。
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