中频感应加热电源的设计
感应加热电源中频率跟踪控制电路的设计与分析
计数器 的就是 当频率 降低时，在输入信号和输出
图２ 所示。第一部分主要是通过压控振荡器来调节
频 率 ，使 输 出 电压 和 输 入 电压 的 频率 相 同 ，但 是
两者之 间相位差 比较大 ；第二部分主要 是逻辑 电
路 ，通过鉴频鉴相器实 现频率和相位的 比较。鉴 相器 由三个计数器构成 ，将输入信 号与压控振荡
器 的输 出信 号 的相 位 进 行 比较 ，从 而 输 出一 个 相
Ｖ Ｄ 、尺 构成一恒流源 ，在输 出脉冲在产生错位 或者进位脉冲时 ，压控振荡 电路恒流源停止 向电
容Ｃ 充 电，充 电电容放 电，频率就会下降，重新
使恒流源开始充 电，使两者频率相 同。因此设计 了三组计数器来实现频率 、相位的比较。 第 １ 组计数 电路 当输 出信号超前输入信号时
高 电平就 可以使计数器 Ｉ 清零 ，滤波计数器输出
端 为 低 电平 ，恒 流 源 放 电 ，电容 电压 降低 ，经 过
１ ）压控振 荡器 电路
电路 中 Ｃ ５ ０ 双 ４ 二 进 制 同 步 加 计 数 Ｄ４ ２ 是 位
压控振荡器输 出的脉冲频率也就会降低 ；第 Ⅱ组
器 ，当输 出信号为高 电平时 ，输 出端Ａ清零 。根
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｅ ｕ ｎ ｙ ｔ ｃ ｉｇｃ ｎｒ ｌ ｉ ｕ ｔ ｆｍｅ ｉｍ ｒｑ ｅ ｃ ｄ ｃｉｎ ｈ ａｉｇｐ ｗｅ ｕ ｐｙ ｉ ｄ ｓｇ ｅ ｓｒ ｃ ： ｆ ｑ ｅ ｃ ａ ｋｎ ｏ ｔｏ ｒ ｉ ｏ ｄｕ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｉ ｕ ｔ ｅ ｔ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ｅ ｉｎ ｄ ｒ ｒ ｃｃ ｎ ｏ ｎ ｓ ｉ ｈｓｐ ｐ ｒ Ｏｔ ａ ｈ ｖ ｒｅ ｆｉｄ ｃｉｎ ｈ ａｉｇ ｐ ｗｅ ａ ｒ ｎ ｔｅｒ ｓ ｎ ｎ ｔｔ ｔ ｏ ｒｆ ｃｏ ｎ ｔｉ ａ ｅ，Ｓ ｈ ｔ ｅ ｉ ｅｔｒｏ ｕ ｔ ｅ ｔ ｏ ｒｃ ｎｗｏ ｋ ｉ ｈ ｅ ｏ ａ ｔｓａｅｗｉ ｐ ｗｅ ａ ｔ ｒ ｔ ｎ ｎ ｏ ｎ ｈ ｎ ａ ｒｅ ｕ ｌ ｏ １ Ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｃｒｕ ｔ ｅ ｌ ｅ ｒｑ ｅ ｃ ｒ ｃ ｉ ｇ ｔｒ ｕ ｈ ｔ ｅＶＣＯ ｎ ｏ ｉ ｉｃ ｉｓ Ａｆｅ ｅ ｒｏ ｑ ａ ． ｈ ｏ ｔｏ ｉ ｉ ｒ ａｉ ｓｆｅ ｕ ｎ ｙ ｔａ ｋｎ ｈ ｏ ｇ ｈ ｔ ｃ ｚ ａ ｄ ｌ ｇｃ ｃｒ ｕｔ． ｔ ｒ ｏ ｃｌ ｓ ｏ ｅＳ ｅ ｔ ｇ ｃｒｕｔ ｔｂｌ ｙａ ｄｓｇ ｉ ｃ ｎｌ ａ ｔｒ ｐ ｅ ｒ ｒ ｖ ｄ ｓ ｉ ｏ ｃ ｐ ’ ｔｓｉ ， ｉｃ ｉ ｓａ ｉｔ ｎ ｉ ｆ ａ ｔ ｃ ｐｕ ｅｓ ｅ ｄａｅｉ ｌ ｎ ｉ ｎ ｉ ｙ ｍｐ ｏ ｅ ．
中频感应器的设计与计算
表2-4 几种常见金属坯料某些典型感应器的效率 坯料 类别 钢（＜Tc） 钢（＞Tc） 铜合金 铝 效率% ηt（电效率） 0.90-0.95 0.70-0.75 0.40-0.45 0.45-0.52 ηU（热效率） 0.90-0.96 0.75-0.85 0.90-0.92 0.90-0.95 η（总效率） 0.80-0.92 0.55-0.65 0.35-0.40 0.40-0.50
中频感应加热设备服务网 ｈｔｔｐ：／／ｚｐｇａｎｙｉｎｇｊｉａｒｅ．ｗｄｗｄ．ｃｏｍ 电话：１５２０２９６３２２７ ＱＱ：８７１９７３８０４
2-5螺线管感应器的参数计算
2-5-1螺线管感应器主要尺寸的确定
1、感应器内径D1
一般地，D1/D2=1.5-2.5 平均地，D1/D2=2
①为了获得高的电效率ηu，应尽量采用较小的D1/D2。
P= PT /η
（2-10）
只要求出PT、η，就可确定中频变频器的额定功率。 其实式（1-3）：Q=I Rt中的I R即PT。 Q=PT t （2-11）
2 2
Q又可以用C、Δ T、G的乘积来表达。 即： Q=C Δ T G （2-12）
中频
加 感应
热设
务 备服
网
ｔｐ： ｈｔ
／／
ｎｙｉ ａ ｇ ｐ ｚ
[注] Tc指居里温度。
从上表可以看出，钢在热锻时感应器的总效率可在0.55-0.65之间选取。
中
应 频感
加
备 热设
服
网 务
：／／ ｐ ｔ ｔ ｈ
ｚｐ
ｉｎｇ ｙ ｎ ａ ｇ
ｊｉ
ｄｗ ｗ ． ｅ ａｒ
ｄ．
电 ｃｏｍ
话
２０２ ５ １ ：
９６
基于DSP的数字化中频感应加热电源仿真研究
０ 引言
随 着工 业 的不 断 发 展 ，感 应加 热 领 域 对 高 品
质 电源设 备 的 需 求 日益 增 多 ，提 高 中频 感 应 加 热
电源 性能 的研 究 也越 来 越 受 到关 注 。但 是 由于 我
国 传统 的 中频 电源 在 控 制 方面 还 是 采用 模 拟控 制
为 主 ，存 在 功率 因素 底 、可 靠 性 差 等 缺点 ，严 重
阻碍 了中频 电源的发 展 。 为 了弥 补传 统 中频 电源 控制 方面 存在 的 问题 ，
图 １ 中 频感 应 加 热 电 源 基 本 结构
本文 提 出 了基 于 ＤＳ Ｐ数 字控 制 方法 ，通 过 采用 数 字控 制 方法 可 以以提 高 系统 频率 跟 踪 的稳 定 性 和
技术 领域 有着广 泛的 应用 。
算 其 整 定值 。即通 过 将 计 算 得 到 的 系统 匹 配 寄 存
器 与检 测 频率 的 差值 与设 定 的 相 比较 ，判 断 采取
何种控 制算 法 。 ３２ 死 区控 制 ．
由于 电压 型 串联 谐振 电路 的直 流 侧 可 以 等效 为 直 流 电压 源 ，如 果 上 下桥 臂直 接 通 路 会 发 生短
试 验 证 明基 于 ＤＳ Ｐ的数 字化 中频感 应 加 热 电
源 的可 行 性 和 有效 性 ，并 将其 应 用 在 已开发 的某 些工业 控制 中，取得 了良好 的试 验效 果 。
串联谐振 。这种主 电路整体 结构简单 可靠 。
２ 数字控 制 电路结构
选用 Ｔ 公 司生产 的 Ｔ ３０ Ｆ ４７型 ＤＳ Ｉ ＭＳ ２Ｌ ２０ Ｐ作 为 控 制 处理 器 ，它主 要 具 有 以下 特 点 ：采 用高 性
项目五 中频感应加热电源的原理与检修
②30≤ α ≤150°° 当触发角α ≥30°时，此时的电压和电流波形断续，各个晶闸管的 导通角小于120°，α =60°的波形。
3）基本的物理量计算 ①整流输出电压的平均值计算：
当0°≤ α ≤30°时，此时电流波形连续，通过分析可得到：
载阻抗的影响。 4）当电路出现故障时，电路能自动停止直流功率输出，整流电
路必须有完善的过电压、过电流保护措施。 5）当逆变器运行失败时，能把储存在滤波器的能量通过整流电
路返回工频电网，保护逆变器。
（3）平波电抗器 平波电抗器在电路中起到很重要的作用,归纳为以下几点：
1）续流 保证逆变器可靠工作。 2）平波 使整流电路得到的直流电流比较滑。 3）电气隔离 它连接在整流和逆变电路之间起 到隔离作用。 4）限制电路电流的上升率di/dt值，逆变失败 时，保护晶闸管。
（4）控制电路 中频感应加热装置的控制电路比较复杂，可以包括以下几种：整流触发电路、
逆变触发电路、起动停止控制电路。 1）整流触发电路
整流触发电路主要是保证整流电路正常可靠工作，产生的触发脉冲必 须达到以下要求：
①产生相位互差60º的脉冲，依次触发整流桥的晶闸管。 ②触发脉冲的频率必须与电源电压的频率一致。 ③采用单脉冲时，脉冲的宽度应该大与90º，小于120º。采用双脉冲
3）起动、停止控制电路 起动、停止控制电路主要控制装置的起动、运行、停止。一般由 按纽、继电器、接触器等电器元件组成。
（5）保护电路 中频装置的晶闸管的过载能力较差，系统中必须有比较完善的保 护措施，比较常用的有阻容吸收装置和硒堆抑制电路内部过电压， 电感线圈、快速熔断器等元件限制电流变化率和过电流保护。 必须根据中频装置的特点，设计安装相应的保护电路。
中频感应加热电源的设计
中频感应加热电源的设计
1.电源输出功率和频率：根据加热要求确定电源的输出功率和频率。
输出功率一般由加热负荷大小决定，频率一般选择在1kHz~20kHz之间，
根据不同的加热要求进行调整。
2.电源结构设计：电源的结构设计主要包括整流、逆变、振荡等电路
的设计。
整流电路用于将交流电转换成直流电，逆变电路用于将直流电转
换成交流电，振荡电路用于产生中频振荡信号。
3.电源控制系统设计：电源控制系统主要包括开关控制电路、保护电
路和自动控制电路等。
开关控制电路用于控制电源的开关，保护电路用于
保护电源和负载不受损坏，自动控制电路用于实现加热功率的调节和温度
等参数的监测和控制。
4.效率和功率因数：设计中频感应加热电源时，需要考虑电源的效率
和功率因数，以提高电源的能量利用率和减少对电网的电能需求。
5.冷却系统设计：中频感应加热电源在工作过程中会产生大量的热量，需要通过冷却系统将热量排出，以保证电源的正常工作和寿命。
6.控制方式：中频感应加热电源的控制方式有手动控制和自动控制两种。
手动控制方式需要人工操作电源的开关和参数调节，自动控制方式通
过传感器和控制器实现对加热过程的自动控制。
7.安全性设计：中频感应加热电源设计中需要考虑安全性问题，包括
过载、短路、过流、过热等保护措施的设计，以及对电源和负载的绝缘和
接地等安全措施的实施。
综上所述，中频感应加热电源的设计需要考虑输出功率和频率、电源结构、电源控制系统、效率和功率因数、冷却系统、控制方式、安全性等方面的因素。
通过合理的设计和选择，可以提高电源的性能和工作效率，满足不同加热需求的要求。
基于PLC的中频感应加热炉电源控制系统设计
基于PLC的中频感应加热炉电源控制系统设计发布时间：2023-03-03T08:20:52.029Z 来源：《中国科技信息》2022年第10月19期作者：杜鸿运[导读] 系统采用PLC设计控制系统，由于具有控制简单、设计灵活、可靠性好、编程简单、性价比高、抗干扰能力强等特点杜鸿运东北轻合金有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150000摘要：系统采用PLC设计控制系统，由于具有控制简单、设计灵活、可靠性好、编程简单、性价比高、抗干扰能力强等特点，但因图表显示困难、用户界面差、监控不便等缺陷，在实际应用中存在一定局限性。
未来，充分发挥控制系统优势，提供良好人机界面的PLC控制系统将为工业控制做出重要贡献。
目前，系统设计还未考虑以计算机为上位机，但在未来的研究中，将引入良好的人机界面，使系统控制更加简单可靠。
关键词：PLC；中频感应加热炉；电源；系统设计中频感应加热炉是利用电磁感应原理实现感应加热的一种电源设备，由于这种加热方式是通过电磁感应传递，感应线圈不直接接触金属工件，工件本身产生热量，因此称为感应加热。
感应加热炉的发展有赖于数控技术和计算机技术的应用，国外厂商在这方面发挥了主导作用，其感应炉控制技术先进，高效、可靠、操作简单的特点已得到广泛认可，所以大多铸造厂通常使用“国外”生产的感应应加热炉。
如何吸收国外控制技术的优势，逐步缩小差距，利用PLC简单、准确的特点控制感应加热，提高感应加热系统的自动化水平意义重大。
一、PLC的特点PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、序运算、计时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。
1、通用性强。
它采用了微型计算机的基本结构，而其接口电路依工业控制技术设计，输出接口的驱动功能强，可直接驱动接触器、继电器。
电磁阀线圈等，免除了微型计算机二次开发的困难。
中频感应加热电源 原理
中频感应加热电源原理中频感应加热电源是一种常用的加热设备，它利用中频电流的感应作用将电能转化为热能。
该电源的工作原理主要包括电源单元、谐振电路、功率变换单元和控制单元等几个关键部分。
电源单元是提供电能的装置，通常由三相交流电源和整流电路组成。
交流电源通过整流电路将交流电转化为直流电，然后进一步进行滤波，以保证电源稳定。
谐振电路是中频感应加热电源的核心部分，它由电容器和电感器组成。
谐振电路的作用是将直流电转化为中频交流电，并将其输出到功率变换单元。
功率变换单元主要由功率开关管和输出变压器组成，其作用是将中频交流电通过功率开关管的控制进行变换，使其达到所需的电压和电流。
功率开关管可以根据负载的变化来调整输出功率，从而实现对加热过程的控制。
输出变压器则是将电源提供的中频交流电转化为适用于加热设备的高电压和高电流。
控制单元是中频感应加热电源的智能化部分，它通过传感器实时监测加热过程中的温度、电流和电压等参数，并根据设定的加热要求进行调节。
控制单元可以实现加热功率的精确控制和加热时间的设定，从而提高加热效率和产品质量。
中频感应加热电源具有许多优点。
首先，它具有高效率和节能的特点。
由于中频电流只在工件表面产生感应加热效应，因此加热效率较高，可以减少能量的浪费。
其次，中频感应加热电源具有快速加热和均匀加热的特点。
由于电磁感应的作用，加热速度快且加热均匀，可以提高生产效率和产品质量。
此外，中频感应加热电源还具有操作简便、自动化程度高等特点，可以提高工作环境的安全性和操作的便利性。
中频感应加热电源广泛应用于金属加热、焊接和热处理等领域。
在金属加热方面，中频感应加热电源可以用于钢铁、铜、铝等金属材料的加热和熔炼。
在焊接方面，中频感应加热电源可以实现金属材料的局部加热，从而实现高效的焊接。
在热处理方面，中频感应加热电源可以用于金属材料的淬火、回火和退火等工艺，以改善材料的性能和延长使用寿命。
中频感应加热电源是一种高效、节能的加热设备，其工作原理简单明了。
基于PLC的中频感应加热炉电源控制系统设计
引言
中频感应加 热炉是一种利 用 电磁感应原理 实现感应加 热的电源装 置 ，由于这种加热 方式是通过 电磁 感应传递 的 ， 感 应线 圈与金 属工件 并 非直 接接 触 ，由工件 自身 产 生热 量 ，所 以称之 为感 应加 热 。感应 加 热炉的发展与数 控技术及 计算机技术 的应 用密不可分 ，国外厂商 以 此 取得先机 ，其感 应炉控制 技术先进 ， 其 效率高 、可 靠、操作 简便等 特 点已经得 到广泛认可 ，因此大部分铸造厂 普遍应用 了 “ 国外 生产 的感应加热 炉。如何吸收 国外控制技术 的长 处来逐渐 缩小差距 ，利用 Ｐ Ｌ Ｃ简单、精 确的特点 ，来控 制感应加热 ，提 升感应加热 系统的 自动 化水平 具有重要的意义 。
一
界面 的 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统一定会为 工业控 制做出巨大贡献 ，本系统设计暂 时没有考虑采 用计 算机作为上位机 ， 但 在以后的研究 中会进 一步引入
良好的人机界面 ，期望使系统 的控制 能够更加简 单可 靠。
参考文献 ： ［ １ ］ 谢鑫 ， 王倩 ． 工频感应 炉 Ｐ Ｌ Ｃ自动控 制系统的应用 ［ Ｍ 】 ． 鞍 山钢铁 公司设计研究 院 ． ［ ２ 】 吴 中俊 ， 黄永 红 ． 可编程序控 制器原理及应用 ［ Ｍ 】 ． 机械工业 出版
索工案 收术
１ ５ ２
基于 Ｐ Ｌ Ｃ的中频感应加热炉 电源控制系统设计
罗继 军
（ 陕西国防工业职 Байду номын сангаас技术学院 ， 陕西 户县 ７ １ ０ ３ ０ ０）
摘 要 ： 本 文以 Ｐ Ｌ Ｃ 控制 器为核 心，研 究 了中频感应加 热炉控制 系统模型 ，从 系统的需求 出发 ，进行 了设 备硬件 的设计及控制模块 和外 围器件 的选型 ，初步设计 了一种具有较 高的可靠性和抗干扰性 ，为工业生产提供 了一种可行的方案 。 关键词 ： Ｐ Ｌ Ｃ 控制 器 ； 中频感应加热 炉 ；电源 ；系统设计
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LOGO
总结
? 对中频感应加热及其相关技术的发 展、现状和趋势做了一个比较全面 的论述,由于时间和各方面条件的 限制, 仅对中频感应加热电源主电 路中整流电路以及感应加热电源的 控制电路进行了设计.
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确定电流额定值I
I2 ?
t
?
I
2 R
t?
I ? ? ? IR ? 2 ? 1.3? In ? 2 ? 115.83 ? 1.3 ? 213
电力电容的计算 因为是6个脉动整流波动，50Hz电网输入。周期为20ms，所以 每个波动的时间为20/6
Q ? C? ?U ? I?t
取I=115.83A，t=4ms，? U =600V 得到：C=772.2 μF
中频电源控制原理
LOGO
U1?U
给定 电压
Ut
Us 整流控 电压调 制角调a 节器 节器
可控 Ud 滤波 整流 电路
Un d2
逆变 负载
变路 电路
f
Tc
电压反 馈电路
U0
Ud d1
逆变触脉冲形 发电路成电路
LOGO
系统控制的采用
P I Us ? U P I
调
调
节 ＋节
Ur
整 控
流 制
a
角调
节
器
Ud 可控 整流
电压反馈
Tr
温度反馈
＋ Tg
路电波滤
U
逆 变 电 路
UH 负载 电路
ff
整流电路设计
LOGO
? 二极管电压额定值 取波动系数为1.3，安全系数=1.5
VRRM ? UAC ? 2 ? 1.3? ?
VRRM ? U AC ? 2 ? 1.3? ? ? 380? 2 ? 1.3? 1.5 ? 1047.774V
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2002.1.
LOGO
谢谢 各位老师 指导
感恩的心
LOGO
有你！
LOGO
感应加热电源的基本工作原理
LOGO
感应加热电源的基本结构
三相整流器
滤波器
逆变器
整流器控制电路
逆变器控制电路
负载
三相全控整流电路
LOGO
LOGO
三相式全控整流电路
LOGO
LOGO
控制电路的概述
? 为什么要有控制电路
? 控制电路的作用
a.功能控制 b.故障保护 c.调节和保护 d.负载频率自动跟踪 e.协调各部分工作
LOGO
设计目的
分析中频感应加热电源原理，主 要研究中频感应加热电源主电路中的 整流电路与中频感应加热电源的控制 方法，为以后研制大功率、超音频感 应加热电源打下基础。
LOGO
感应加热电源介绍
? 中频的频率 ? 感应加热电源的优点 ? 国内外发展现状 ? 影响感应加热电源发展的主要因素 ? 感应加热电源的发展阶段 ? 感应加热电源的未来趋势