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高效數(shù)字化電路在電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)上面的應(yīng)用前景

閱讀：45發(fā)布時(shí)間：2024-10-11

瓶口鋁箔封口密封應(yīng)用的普及，帶動(dòng)了電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)的市場(chǎng)，使得生產(chǎn)電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)的廠家越來越多，但控制電路的應(yīng)用卻是層次不齊，從期的以真空電子管為核心構(gòu)成的單級(jí)自激振蕩電路到晶閘管、MOSFET管、IGBT電路都有廠家在采用。由于不同應(yīng)用電路的功效，可靠性不同，使得不同廠家出來的產(chǎn)品質(zhì)量也是層次不齊。另外，在感應(yīng)頭和控制系統(tǒng)電路的冷卻結(jié)構(gòu)采用上也是風(fēng)冷和水冷并存。由于許多廠家的錯(cuò)誤宣傳和引導(dǎo)，導(dǎo)致現(xiàn)在很多客戶以為水冷結(jié)構(gòu)更好，其實(shí)這是一種錯(cuò)誤性認(rèn)識(shí)。散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是服務(wù)于系統(tǒng)電路需要，而不同的電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)工作熱效率也大大不同，相對(duì)而言系統(tǒng)熱損耗也是不同。如果一個(gè)系統(tǒng)的工作熱效率很高，熱損耗很小，只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的風(fēng)冷結(jié)構(gòu)就解決了，何必采用復(fù)雜的水循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)呢？那樣其不是憑空增加了設(shè)備的不可靠性和故障率。根據(jù)觀察，現(xiàn)有電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)主要存在以下主要問題：

1、效率較低，電能消耗大，雖然功率越做越大，但相對(duì)產(chǎn)能提高有限；

2、功率元件IGBT易損壞；

3、輸出變壓器易損壞；

4、水冷結(jié)構(gòu)的冷卻水回路故障較多，冷卻水有消耗，而且由于部分廠家結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安排不合理，不能有效阻斷水箱水汽與控制電路的接觸，導(dǎo)致電子元件壽命縮短；

5、功率因數(shù)較低；

6、設(shè)備可連續(xù)工作性欠佳。

這些問題主要是設(shè)計(jì)上的缺陷所致，針對(duì)這些問題探討一下原因：

1、由于控制電路不能適應(yīng)各種變化情況，使得功率元件IGBT脫離過零軟開

關(guān)狀態(tài)，因此開關(guān)損耗增加，并經(jīng)常導(dǎo)致IGBT損壞；

2、部分產(chǎn)品采用軟開通，硬關(guān)斷（或帶緩沖的硬關(guān)斷）電路，因此IGBT損耗大，且在過載情況下容易損壞；

3、設(shè)備在過壓、欠壓、過載、感應(yīng)線圈短路或斷路、功率元件過熱等情況下，控制電路不能起到有效限制和保護(hù)作用，導(dǎo)致設(shè)備損壞；

4、控制電路抗干擾性差，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定或保護(hù)功能容易誤動(dòng)作，導(dǎo)致設(shè)備可靠性差；

5、整流后直接采用大功率電力電容濾波，無濾波電感或直流側(cè)IGBT斬波電路，因此功率因數(shù)低，輸入電流諧波大；如采用電力電解電容，還有發(fā)熱、串聯(lián)均壓?jiǎn)栴}、壽命較短等缺陷。

6、還有部分設(shè)備是由于水冷結(jié)構(gòu)導(dǎo)致故障頻發(fā)。

針對(duì)以上問題，上海絡(luò)虹機(jī)械科技有限公司將數(shù)字化電路應(yīng)用引入到電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)行業(yè)，設(shè)計(jì)了一種新型全數(shù)字式控制結(jié)構(gòu)，在處理器DSP的控制下，功率器件IGBT工作在零電流開關(guān)狀態(tài)；且直流側(cè)也采用了IGBT斬波電路，這有效提高了設(shè)備功率因數(shù)，減少輸入諧波；此外，該結(jié)構(gòu)還通過多種措施降低系統(tǒng)損耗、提高效率，使得設(shè)備可以采用全空冷結(jié)構(gòu)，并消除了設(shè)備來自水冷循環(huán)系統(tǒng)的故障；設(shè)備工作頻率可在1KHz-100KHz范圍內(nèi)根據(jù)負(fù)載情況和實(shí)際要求自行選擇。該系統(tǒng)特點(diǎn)詳細(xì)說明如下：

1、整機(jī)功率低，但封口效率很高，節(jié)能環(huán)保。

2、采用諧振軟開關(guān)控制，大大降低IGBT開關(guān)損耗，系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤諧振頻率。

3、寬電壓設(shè)計(jì)，稍微改動(dòng)即可滿足各種電源要求。

4、系統(tǒng)具有多種智能化保護(hù)：過熱、過流、負(fù)載短路、斷路保護(hù)。

5、系統(tǒng)采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，有效避免水冷機(jī)的冷卻故障問題，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行工作。

6、可遠(yuǎn)程通訊控制。

7、可選擇智能化節(jié)能模式控制，根據(jù)封口作業(yè)需要實(shí)現(xiàn)無人化自動(dòng)控制開關(guān)機(jī)，避免空耗待機(jī)，有效節(jié)能；同時(shí)在流水線上的產(chǎn)品出現(xiàn)堵塞問題時(shí)自動(dòng)報(bào)警。

8、封口線圈以次級(jí)諧振恒流工作，封口一致性好。

9、封口線圈采用高頻高支線，大大減少線圈自身熱損耗。

10、滿足各種速度的流水線作業(yè)要求：從每分鐘幾米的一般流水線到每分鐘高達(dá)五、六十米以上的高速流水線都可有效封口作業(yè)。

11、 LED同步顯示工作狀態(tài)；

12、頻率自動(dòng)跟蹤，能夠?qū)ΜF(xiàn)在的諧振工作方式的電源的諧振頻率自動(dòng)跟蹤，達(dá)到即使電網(wǎng)波動(dòng)，保證輸出電流或功率保持不變，同時(shí)保證在任何工況下IGBT始終工作在零電壓換流（ZVS）或近零電流開關(guān)（ZCS）狀態(tài)下，使IGBT工作狀態(tài)，自身功耗最小，整機(jī)高。

13、零功率啟動(dòng)，啟動(dòng)和待機(jī)的零電壓輸出，不需要假負(fù)載的支持。

14、故障檢測(cè)功能齊全，故障原因自動(dòng)顯示在LED屏上，便于掌握。

15、預(yù)留多個(gè)輸入和輸出擴(kuò)展接口，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。

16、預(yù)留模擬量采集口，可實(shí)現(xiàn)溫度等的閉環(huán)工作，便于系統(tǒng)對(duì)各個(gè)發(fā)熱部件的精確控制。

總而言之，這種“DSP+IGBT”的控制模式是未來一段時(shí)間，電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)的總體發(fā)展應(yīng)用趨勢(shì)。

附：

各種控制模式電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)的對(duì)比

項(xiàng) 目	電子管式	晶閘管式	MOSFET式	IGBT式	DSP+IGBT式
綜合可靠性	較低	一般	較高	一般	較高
綜合故障率	高	較高	較低	較高	較低
系統(tǒng)效率	50%以下	90%左右	90%左右	90%左右	95%左右
封口熱效率	40%以下	68%左右	75%左右	75%左右	80%左右
功率因數(shù)	較高	較低	較高	較高	高
高壓	有	無	無	無	無
維護(hù)	復(fù)雜	較復(fù)雜	較簡(jiǎn)單	較復(fù)雜	簡(jiǎn)單
易損件	電子管	無	無	電解電容	無

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