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现阶段的塑料机械所用的加热方式普遍为电热圈加热,它是通过接触传导方式把热量传到料筒上,只有紧靠在料筒表面内侧的热量才能传到料筒上,这样外侧的热量大部分散失到空气中,存在着热传导损失,并导致环境温度上升。另外电阻丝加热还有一个缺点就是功率密度低,很难适用于高温场合,为此,本系统采用电磁加热技术来实现加热。电磁感应加热以其加热效率高、速度快,可控性好等优点,已在熔炼、铸造、淬火、热锻、焊接等需要热处理行业得到广泛的应用。
本系统根据电磁加热的原理,设计开发了适用于塑料机械的10KW电磁加热控制系统,完成了系统的硬件和软件设计。设计中采用IGBT作为开关器件,可工作在15kHz~25kHz频段。它由不可控三相全桥式整流电路和单向半桥电压型逆变电路为主电路。采用脉冲频率调制PFM进行恒功率控制。
设计中采用自带看门狗和低电压保护的Atmega16主控芯片,实现对系统工作电流、电网电压、负载温度的管理和监控,同时充分考虑IGBT死区、驱动隔离及相应的保护。针对塑料机械的料筒结构和电磁加热系统自身的不足,提出了巡回式加热的控制设计。提高了系统运行的稳定性和可靠性。
在系统软件的设计上,采用了模块化设计思想,对系统的各个功能模块进行划分。还充分考虑系统故障自检功能,并通过液晶进行中文显示,方便用户使用。
最后,对原理样机进行了组装、调试,调试结果表明,系统完全符合设计要求,工作安全、可靠,节电效果明显。