感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種感應(yīng)加熱電源的輸出控制方法，利用控制環(huán)和限制環(huán)共同控制感應(yīng)加熱電源的輸出值，控制環(huán)用于在非限制狀態(tài)下，控制感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值的增大而增大；限制環(huán)用于在限制狀態(tài)下，控制感應(yīng)加熱電源的輸出值穩(wěn)定在限制環(huán)輸出的限制值。本發(fā)明通過針對一個限制條件設(shè)置一個限制環(huán)，限制狀態(tài)下通過該限制條件相應(yīng)的限制環(huán)控制電源輸出為限制值，解決了目前直接控制控制環(huán)輸出值的方式下存在的輸出抖動的問題，使得感應(yīng)加熱電源能夠在全負載范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)輸出。
【專利說明】感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]感應(yīng)加熱電源是開關(guān)電源的一個重要分支，由于其加熱效率高、速度快、且低耗環(huán)保，因此感應(yīng)加熱電源被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。感應(yīng)加熱電源在使用過程中，需要根據(jù)其連接的負載需求而動態(tài)控制其輸出。感應(yīng)加熱電源的輸出由控制環(huán)控制。根據(jù)負載需求對感應(yīng)加熱電源的輸出進行控制時，目前使用的控制方法是通過直接對控制環(huán)的輸入給定或輸出值進行控制以達到控制電源系統(tǒng)輸出的目的。這種控制方式先通過檢測電源系統(tǒng)的輸出值大小來判斷是否進入限制狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)未進入限制狀態(tài)(即電源系統(tǒng)輸出值小于限制值)時，電源系統(tǒng)輸出一直跟隨控制環(huán)的輸入給定值增大而增大；當(dāng)電源系統(tǒng)進入限制狀態(tài)時(此時電源系統(tǒng)輸出值大于限制值)，電源系統(tǒng)的輸出則跟隨控制環(huán)的輸入隨給定值的減小或者控制環(huán)的輸出值的減小而下降；當(dāng)電源系統(tǒng)的輸出值減小后又退出了限制狀態(tài)，此時電源系統(tǒng)的輸出又會跟隨控制環(huán)的輸入給定值增大而上升。因此，目前的控制方式會使的電源系統(tǒng)輸出在限制值附近一直抖動，如圖1所示。目前的控制方式對于限制條件少且輸出要求不高的應(yīng)用環(huán)境而言能夠滿足要求，但是針對限制條件多或者輸出要求較高的應(yīng)用環(huán)境，如管道表面加熱、材料表面處理等，就無法滿足要求，受到更多的限制條件影響，電源系統(tǒng)在限制狀態(tài)下的輸出抖動更為頻繁。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中通過直接限制控制環(huán)的輸入給定或輸出值來控制電源系統(tǒng)輸出存在的輸出抖動的不足，提供一種感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)，同時提供一種輸出控制方法，通過該方法對感應(yīng)加熱電源的輸出進行控制，避免輸出抖動。
[0004]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)，包括一個控制環(huán)和至少一個限制環(huán)，所述控制環(huán)用于在非限制狀態(tài)下，控制感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值的增大而增大；所述限制環(huán)用于在限制狀態(tài)下，控制感應(yīng)加熱電源的輸出值穩(wěn)定在限制環(huán)輸出的限制值。
[0005]較優(yōu)的，上述感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)中，包括多個限制環(huán)，一個限制條件對應(yīng)設(shè)置一個限制環(huán)；在相應(yīng)的限制條件下，對應(yīng)的限制環(huán)輸出相應(yīng)的限制值。
[0006]上述感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)中，在感應(yīng)加熱電源運行過程中，控制環(huán)的輸出值與當(dāng)前限制條件對應(yīng)的限制環(huán)輸出的限制值進行比較，如果控制環(huán)的輸出值小于限制環(huán)輸出的限制值，則感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值增大而平滑增大；如果控制環(huán)的輸出值等于或大于限制環(huán)輸出的限制值，則感應(yīng)加熱電源的輸出值穩(wěn)定在限制環(huán)輸出的限制值。
[0007]本發(fā)明還提供了一種感應(yīng)加熱電源的輸出控制方法，包括以下步驟: S1:根據(jù)限制條件設(shè)置多個限制環(huán)，一個限制條件對應(yīng)設(shè)置一個限制環(huán)，每個限制環(huán)的輸出值為相應(yīng)限制條件下的限制值；
52:根據(jù)感應(yīng)加熱電源的當(dāng)前限制條件，選取該限制條件對應(yīng)的限制環(huán)；
53:比較控制環(huán)的輸出值與選取的限制環(huán)輸出的限制值的大小，如果控制環(huán)的輸出值小于限制環(huán)輸出的限制值，那么感應(yīng)加熱電源的輸出值為控制環(huán)的輸出值，感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值的增大而平滑增大。如果控制環(huán)的輸出值等于或大于限制環(huán)輸出的限制值，那么感應(yīng)加熱電源的輸出值為限制環(huán)輸出的限制值，感應(yīng)加熱電源的輸出值穩(wěn)定在限制值。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過針對一個限制條件設(shè)置一個限制環(huán)，當(dāng)感應(yīng)加熱電源進入限制狀態(tài)時，通過該限制條件相應(yīng)的限制環(huán)進行輸出控制，解決了目前控制方式下存在的輸出抖動的問題，感應(yīng)加熱電源能夠在全負載范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)輸出，提高了電源的品質(zhì)及系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，且保證了電源在正常狀態(tài)和限制狀態(tài)之間切換無脈沖跳變現(xiàn)象，保證了系統(tǒng)的快速響應(yīng)及運行可靠性。通過本發(fā)明方法控制的感應(yīng)加熱電源輸出，由于不存在對控制環(huán)輸出的直接限制，達到了電源系統(tǒng)在任意狀態(tài)下平滑切換和調(diào)節(jié)的目的。
[0009]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為目前的控制方式下感應(yīng)加熱電源的輸出曲線圖。
[0010]圖2為本發(fā)明中感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)組成框圖。
[0011]圖3為本發(fā)明控制方式下感應(yīng)加熱電源的輸出曲線圖。
[0012]圖4為本發(fā)明的主回路拓撲結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖5為本發(fā)明的控制回路產(chǎn)生的觸發(fā)波形。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合試驗例及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0016]參考圖2，本發(fā)明感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)，包括一個控制環(huán)和多個限制環(huán)，限制環(huán)的個數(shù)由限制條件確定，一個限制條件只對應(yīng)一個限制環(huán)，各個限制環(huán)和控制環(huán)都是獨立運行的，最后各環(huán)的輸出結(jié)果通過DSP的內(nèi)部程序邏輯判斷，選取滿足所有限制條件的結(jié)果進行輸出控制。感應(yīng)加熱電源根據(jù)不同的運行環(huán)境有不同的運行條件，當(dāng)所有控制和限制環(huán)的輸出進過邏輯判斷后，以滿足所有條件的結(jié)果作為最終輸出，其余環(huán)的輸出則無效。在控制環(huán)和該運行環(huán)境下的限制環(huán)的共同控制過程中，控制環(huán)的輸出值與限制環(huán)輸出的限制值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制感應(yīng)加熱電源的輸出。具體的，如果控制環(huán)的輸出值小于限制環(huán)輸出的限制值，那么感應(yīng)加熱電源未進入限制限制狀態(tài)，各個限制環(huán)的輸出無效，控制環(huán)的輸出有效，即控制環(huán)對感應(yīng)加熱電源的輸出進行控制，感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值增大而平滑增大。當(dāng)感應(yīng)加熱電源的輸出值達到該運行環(huán)境下限制環(huán)輸出的限制值時，感應(yīng)加熱電源進入限制狀態(tài)，此時該運行環(huán)境下的限制環(huán)的輸出有效，其余的限制環(huán)和控制環(huán)的輸出無效，由于各個限制環(huán)和控制環(huán)都有自身的PID控制器，且內(nèi)部程序能自動判斷，將滿足所有限制條件的限制PID作為輸出，因此，在進入限制狀態(tài)下即使控制環(huán)的給定值繼續(xù)增大，感應(yīng)加熱電源的輸出值也將維持在限制環(huán)輸出的限制值不變，因此感應(yīng)加熱電源的輸出值不會在該限制值附近上下波動，避免了感應(yīng)加熱電源的輸出抖動。如果降低控制環(huán)的輸入給定值，那么感應(yīng)加熱電源的輸出值則從限制值平滑下降，退出限制狀態(tài)，此時控制環(huán)的輸出有效，感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的給定值上升而平滑上升。
[0017]應(yīng)用上述控制系統(tǒng)對感應(yīng)加熱電源的輸出進行控制的方法，用于對感應(yīng)加熱電源的輸出控制，包括以下步驟:
S1:根據(jù)限制條件設(shè)置多個限制環(huán)，一個限制條件對應(yīng)設(shè)置一個限制環(huán)，每個限制環(huán)的輸出值為相應(yīng)限制條件下的限制值。不同運行環(huán)境有不同的限制條件，例如當(dāng)需要限制電流和溫度都不超過對應(yīng)的限制值時，則將控制環(huán)、溫度限制環(huán)和電流限制環(huán)對應(yīng)的PID輸出進行比較，取滿足所有限制條件的一個PID輸出作為最終輸出。
[0018]S2:根據(jù)感應(yīng)加熱電源的當(dāng)前運行環(huán)境，選取該運行環(huán)境下限制條件對應(yīng)的限制環(huán)。限制環(huán)的選取由控制程序根據(jù)運行環(huán)境自動選取。
[0019]S3:比較控制環(huán)的輸出值與選取的限制環(huán)輸出的限制值的大小，如果控制環(huán)的輸出值小于限制環(huán)輸出的限制值，那么感應(yīng)加熱電源的輸出值為控制環(huán)的輸出值，感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值的增大而平滑增大。如果控制環(huán)的輸出值等于或大于限制環(huán)輸出的限制值，那么感應(yīng)加熱電源的輸出值為限制環(huán)輸出的限制值，感應(yīng)加熱電源的輸出值穩(wěn)定在限制值。
[0020]如圖1和圖3所示，在tl時刻之前感應(yīng)加熱電源正常輸出，在控制環(huán)的控制下感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值增大而平滑增大。在tl時刻感應(yīng)加熱電源進入了限制狀態(tài)，感應(yīng)加熱電源的輸出受到限制。傳統(tǒng)的限制方式，即在tl時刻后，系統(tǒng)會檢測到輸出值超過了限制值，然后將控制環(huán)的輸出值向下調(diào)節(jié)，然而此時的控制環(huán)給定值還沒達到預(yù)期的給定值，因此當(dāng)控制環(huán)的輸出被降低后，系統(tǒng)又會檢測到?jīng)]有進入限制狀態(tài)而又往上調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)又超過限制值而進入限制狀態(tài)，如此周而復(fù)始，使得系統(tǒng)的輸出一直處于在限制值附近的抖動狀態(tài)。而通過本發(fā)明方法，感應(yīng)加熱電源在為進入限制狀態(tài)下，系統(tǒng)的輸出會跟隨控制環(huán)的平滑調(diào)節(jié)；進入了限制狀態(tài)后，系統(tǒng)的輸出會穩(wěn)定在某一限制環(huán)的輸出值，且該限制環(huán)滿足該系統(tǒng)的其他所有限制條件，使得系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定無抖動。當(dāng)控制環(huán)的輸入給定值降低時，感應(yīng)加熱電源能夠平滑的退出限制狀態(tài)，系統(tǒng)的輸出也能夠平滑的從限制值切換到控制環(huán)輸出值，電源輸出就不會產(chǎn)生跳變。通過圖1、圖3對比可知，采用本發(fā)明方法控制感應(yīng)加熱電源的輸出，感應(yīng)加熱電源的輸出更為穩(wěn)定，切換過程更為平滑，且切換過程中輸出脈沖沒有跳變點，不影響電源穩(wěn)定正常工作。
[0021]本發(fā)明采用移相調(diào)功控制方式，其控制電路拓撲橋臂如圖4所示，Dl和D2組成第一橋臂，D3和D4組成第二橋臂。各橋臂的上下兩管驅(qū)動信號互補，移相調(diào)功通過調(diào)節(jié)第一橋臂與第二橋臂的相位差角度，達到調(diào)節(jié)輸出占空比的目的，來改變輸出的功率，如圖5所示，Uo為系統(tǒng)的輸出電壓。本發(fā)明采用各限制環(huán)和控制環(huán)之間的最終輸出來調(diào)節(jié)輸出占空t匕，實現(xiàn)調(diào)功。本發(fā)明系統(tǒng)控制方式為移相調(diào)功方式，所述移相角度調(diào)節(jié)的方式為控制第二組橋臂的移相角度從零開始逐漸增大，最大到180度。移相控制方式通過改變輸出占空比來改變系統(tǒng)的輸出功率，當(dāng)輸出占空比超過一定值(未達到目標(biāo)值)時，系統(tǒng)需要對輸出進行限制。
[0022]本發(fā)明適用于感應(yīng)加熱電源及其他開關(guān)電源，其不僅適用于全橋式、半橋式、串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振等感應(yīng)加熱電源，還是用于一些常規(guī)的開關(guān)電源系統(tǒng)。
[0023]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
【權(quán)利要求】
1.感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一個控制環(huán)和至少一個限制環(huán)，所述控制環(huán)用于在非限制狀態(tài)下，控制感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值的增大而增大；所述限制環(huán)用于在限制狀態(tài)下，控制感應(yīng)加熱電源的輸出值穩(wěn)定在限制環(huán)輸出的限制值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出控制系統(tǒng)包括多個限制環(huán)，一個限制條件對應(yīng)設(shè)置一個限制環(huán)；在相應(yīng)的限制條件下，對應(yīng)的限制環(huán)輸出相應(yīng)的限制值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)加熱電源的輸出控制系統(tǒng)，其特征在于，在感應(yīng)加熱電源運行過程中，控制環(huán)的輸出值與當(dāng)前限制條件對應(yīng)的限制環(huán)輸出的限制值進行比較，如果控制環(huán)的輸出值小于限制環(huán)輸出的限制值，則感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值增大而平滑增大；如果控制環(huán)的輸出值等于或大于限制環(huán)輸出的限制值，則感應(yīng)加熱電源的輸出值穩(wěn)定在限制環(huán)輸出的限制值。
4.感應(yīng)加熱電源的輸出控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:根據(jù)限制條件設(shè)置多個限制環(huán)，一個限制條件對應(yīng)設(shè)置一個限制環(huán)，每個限制環(huán)的輸出值為相應(yīng)限制條件下的限制值； 步驟2:根據(jù)感應(yīng)加熱電源的當(dāng)前限制條件，選取該限制條件對應(yīng)的限制環(huán)； 步驟3:比較控制環(huán)的輸出值與選取的限制環(huán)輸出的限制值的大小，如果控制環(huán)的輸出值小于限制環(huán)輸出的限制值，那么感應(yīng)加熱電源的輸出值為控制環(huán)的輸出值，感應(yīng)加熱電源的輸出值隨著控制環(huán)的輸入給定值的增大而平滑增大，如果控制環(huán)的輸出值等于或大于限制環(huán)輸出的限制值，那么感應(yīng)加熱電源的輸出值為限制環(huán)輸出的限制值，感應(yīng)加熱電源的輸出值穩(wěn)定在限制值。
【文檔編號】H05B6/06GK103826341SQ201410093179
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】康智斌, 劉勇, 孫廷宇, 王匯靈 申請人:四川英杰電氣股份有限公司