基于单管IGBT的挤塑机电磁加热系统设计与实现①

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(1. 安徽三联学院电子电气工程学院，安徽 合肥 230601；2. 安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001)

0 引 言

电磁加热技术越来越受到各行各业加热需求的青睐，如金属的冶炼、塑胶行业的注塑机、造粒机的加热、锅炉加热、石油钻井、输油管道加热等都有广泛应用[1～5]。很多学者开展了相关研究工作，文献[6]研究了基于晶闸管控制的半桥逆变型电炉电磁加热系统；文献[7]采用IGBT替代晶闸管作为低Q值感应加热电源的半桥逆变开关管，提高了电源的工作频率；文献[8]研究了一种基于SiC MOSFET的零电压谐振全桥变换器，将开关频率扩展到180kHz至400kHz，效率达98%以上。上述研究中，半桥逆变和全桥逆变分别需要两个和四个功率开关管，开关管数量多而且需要专用的驱动电路，开关电路控制较为复杂，适用于大功率加热场合。针对光缆挤塑机加热功率需求，设计了一种基于单个功率开关管(IGBT)的电磁加热系统，简化了加热装置的硬件设计，同时将单片机控制器引入到加热系统中来实现加热温度的闭环控制，提高了温度控制的稳定性。

1 挤塑机电磁加热系统简介

在光缆设备领域，挤塑机单元是光缆设备的一个重要组成部分。目前挤塑机单元加热方式普遍采用电阻丝发热圈，加热片装于机身、机颈、机头各部分，加热装在外部加热筒内的塑料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。热传导损失严重并导致工作环境温度上升，另外电阻丝加热最大的缺点就是功率密度低，在一些温度较高的场合就无法适应此种加热方式,热量流失严重，耗电量很大。……