技术摘要：
本发明公开了一种感应加热校平机变频器数字化控制系统，包括主电路模块、数字信号控制电路模块和驱动电路模块，所述主电路模块、数字信号控制电路模块和驱动电路模块构成闭环控制电路；所述数字信号控制电路模块基于所述主电路模块采集的反馈量及预设的给定量生成控制  全部
背景技术：
船舶及海洋装备的钢结构存在体积、重量大的特点，很难采用机械校平变形，目前 主要依靠火焰加热的方法进行校平。而传统的火焰加热校平方法存在加热速度慢、效率低 和操作难度大等缺点，近年来出现的加热速度快和环保节能的感应加热校平技术成为代替 传统火焰加热校平方法的首选。 现有的感应加热校平机变频器采用的是模拟电路控制系统，可以实现对工件的快 速加热校平，但是校平效果仍然依赖操作者的经验；随着感应加热校平工艺数据库的研究 与开发，工人可根据校平工艺数据库进行参数选择，从而提升感应加热校平机的效率和校 平效果；但是目前的模拟电路控制系统存在电路结构复杂、元器件易老化和不能与感应加 热校平工艺数据库连接的缺点。
技术实现要素：
发明提供了一种感应加热校平机变频器数字化控制系统及控制方法，用于解决现 有技术中采用模拟电路控制系统的感应加热校平机变频器不能与感应加热校平工艺数据 库连接的技术问题。 本发明提供了一种感应加热校平机变频器数字化控制系统，包括主电路模块、数 字信号控制电路模块和驱动电路模块，所述主电路模块、数字信号控制电路模块和驱动电 路模块构成闭环控制电路； 所述数字信号控制电路模块基于所述主电路模块采集的反馈量及预设的给定量 生成控制信号，所述驱动电路模块根据所述控制信号控制所述主电路模块的开通及关断。 可选地，所述主电路模块包括滤波电容单元、IGBT逆变器单元、中频变压器单元、 谐振电容单元； 直流电源输入进所述滤波电容单元，所述滤波电容单元用于对直流输入进行滤 波； 所述滤波电容单元与所述IGBT逆变器单元的输入端连接，所述IGBT逆变器单元的 控制端与所述驱动电路模块的输出端连接，所述IGBT逆变器单元的输出端分别与所述中频 变压器单元的输入端、数字信号控制电路模块的输入端连接，所述IGBT逆变器单元用于把 输入的直流电变换为高频交流电； 所述中频变压器单元的输出端分别与所述谐振电容单元的输入端、数字信号控制 电路模块的输入端连接，所述中频变压器单元用于对IGBT逆变器单元输出端与中频变压器 单元输出端的电压进行变换与隔离； 所述谐振电容单元的输出端分别与高频交流输出端、数字信号控制电路模块的输 5 CN 111600504 A 说　明　书 2/7 页 入端连接，所述谐振电容单元用于与高频交流输出端所连接的负载形成谐振回路。 可选地，所述数字信号控制电路模块包括：数字信号控制器、控制面板、程序输入 电路、电流相位采样电路、输出电流采样电路、输出电压采样电路、输入电压采样电路、输入 过流检测电路以及启停开关； 所述控制面板与所述数字信号控制器的通信模块连接，所述控制面板用于将给定 值输入到所述数字信号控制器和反馈值的显示； 所述程序输入电路的输出端与所述数字信号控制器的闪存程序存储器连接，所述 程序输入电路用于接入感应加热校平工艺数据库，将感应加热校平工艺数据库中的控制程 序输入到所述数字信号控制器的闪存程序存储器中； 所述电流相位采样电路的输入端与所述IGBT逆变器单元的输出端连接，所述电流 相位采样电路的输出端与所述数字信号控制器的捕获模块IC7连接，所述电流相位采样电 路用于向所述数字信号控制器反馈所述IGBT逆变器单元输出的电流相位和频率信号； 所述输出电流采样电路的输入端与所述IGBT逆变器单元的输出端连接，所述输出 电流采样电路的输出端与所述数字信号控制器的模拟输入通道连接，所述输出电流采样电 路用于向所述数字信号控制器反馈IGBT逆变器单元的输出电流幅值信号； 所述输出电压采样电路的输入端与所述谐振电容单元连接，所述输出电压采样电 路的输出端与所述数字信号控制器的模拟输入通道连接，所述输出电压采样电路用于向所 述数字信号控制器反馈高频交流输出端的输出电压信号； 所述输入电压采样电路的输入端与直流电源的输入端连接，所述输入电压采样电 路的输出端与所述数字信号控制器的模拟输入通道连接，所述输入电压采样电路用于向所 述数字信号控制器传输直流电源的输入电压信号； 所述输入过流检测电路的输入端与直流电源的输入端连接，所述输入过流检测电 路的输出端与所述数字信号控制器的模拟输入通道连接，所述输入过流检测电路用于向所 述数字信号控制器传输直流电压的输入过流信号； 所述数字信号控制器用于对输入的给定值、反馈的控制信号进行处理和运算，并 根据获取的各信号，生成控制信号； 所述数字信号控制器的PWM模块输出端分别与所述驱动电路、所述数字信号控制 器的捕获模块IC8的输入端连接，用于将控制信号送给所述驱动电路模块，同时将控制信号 反馈给所述数字信号控制器； 所述启停开关与所述数字信号控制器的模拟输入通道连接，所述启停开关用于向 所述数字信号控制器传输所述主电路模块开始工作或停止工作的信号。 可选地，所述滤波电容单元包括电阻Rd和电容Cd，直流电源输入端Vin的正极分别 与电阻Rd的一端、电容Cd的一端连接，直流电源输入端Vin的负极分别与电阻Rd的另一端、 电容Cd的另一端连接； 所述IGBT逆变器单元包括IGBT变频器Q1、IGBT变频器Q2、IGBT变频器Q3、IGBT变频 器Q4，直流电源输入端Vin的正极分别与IGBT变频器Q1的集电极、IGBT变频器Q2的集电极连 接，直流电源输入端Vin的负极分别与IGBT变频器Q3的发射极、IGBT变频器Q4的发射极连 接，中频变压器单元输入端的一端分别与IGBT变频器Q1的发射极、IGBT变频器Q3的集电极 连接，中频变压器单元输入端的另一端分别与IGBT变频器Q2的发射极、IGBT变频器Q4的集 6 CN 111600504 A 说　明　书 3/7 页 电极连接； 所述驱动电路模块包括第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电 路，所述第一驱动电路、第四驱动电路的输入端分别与所述数字信号控制器的PWM模块输出 端中的PWM1H端相连，所述第一驱动电路的输出端与所述IGBT变频器Q1的门极连接，所述第 四驱动电路的输出端与所述IGBT变频器Q4的门极连接；所述第二驱动电路、第三驱动电路 的输入端分别与所述数字信号控制器的PWM模块输出端中的PWM1L端相连，所述第二驱动电 路的输出端与所述IGBT变频器Q2的门极连接，所述第三驱动电路的输出端与所述IGBT变频 器Q3的门极连接。 可选地，所述数字信号控制器是DSC数字信号控制器或单片机。 本发明还提供了一种感应加热校平机变频器数字化控制系统的控制方法，包括： 先通过程序输入电路向数字信号控制器输入控制程序，通过控制面板想数字信号 控制器输入预设参数，然后数字信号控制器根据预设参数、获取的各电流电压信号结合控 制程序产生控制信号，同时对控制信号进行调相、调频，最后IGBT变频器基于控制信号的控 制进行关断、导通动作，实现加热的启停。 可选地，所述对控制信号进行调相、调频的方法如下： 频率调整方法：. 首先通过电流相位采样电路采样得到IGBT变频器单元输出端的电流相位信号，再 通过数字信号控制器的IC7捕获模块捕获相邻两次电流相位信号的上升沿，并获取两次IC7 捕获模块的IC7  BUF的值，计算两次IC7  BUF的值的差值，通过差值计算得到IGBT变频器单 元输出电流的频率，最后由求得的电流频率改变控制信号PWM波的周期，完成变频器输出电 压与输出电流频率相同的调整； 相位调整方法： 通过电流相位采样电路采样得到IGBT变频器单元输出端的电流相位信号，再通过 数字信号控制器的IC7捕获模块捕获电流相位信号的上升沿，并获取IC7捕获模块的IC7  BUF的值；同时通过数字信号控制器的IC8捕获模块捕获数字信号控制器的PWM模块输出的 控制信号的上升沿，获取此时的IC8捕获模块的IC8  BUF的值，计算IC7  BUF的值与IC8  BUF 的值的差值，差值表示的上升沿间隔时间，再通过差值计算得到IGBT变频器单元输出端电 压和电流的相位差，根据相位差整体移动数字信号控制器输出的PWM脉冲的相位，完成变频 器输出的电压与输出的电流相位相同的调整。 本发明的有益效果： 1)本发明中通过基于数字信号控制管理器的频率跟踪闭环反馈控制电路，使变频 器的输出电压与电流几乎同频同相，工作在准谐振状态，输出功率因数接近1，从而使变频 器最大功率输出，提升感应加热校平机的效率。 2)本发明与一般的感应加热校平设备相比，可实现与感应加热校平工艺数据库的 连接，根据校平工艺数据库进行变频器的数字化控制，从而提升感应加热校平机的校平效 果和自动化程度。 附图说明 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 7 CN 111600504 A 说　明　书 4/7 页 解为对本发明进行任何限制，在附图中： 图1为本发明的一种感应加热校平机变频器数字化控制系统的电路框图。 图2为本发明的一种感应加热校平机变频器数字化控制系统的主电路模块电路示 意图。 图3为本发明的一种感应加热校平机变频器数字化控制系统的数字信号控制器外 围连接示意图。 图4为本发明的一种感应加热校平机变频器数字化控制系统的驱动电路模块连接 示意图。