CN104571255B - 一种工业微波源的功率控制***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业微波源的功率控制***及方法，其***包括冷却水控制模块、灯丝电流控制模块和双闭环控制模块；所述冷却水控制模块用于通过水温PID控制器控制磁控管冷却水的温度保持为设定温度，实现冷却温度的稳定；所述灯丝电流控制模块用于电流PID控制器接收磁控管输出的微波功率，控制灯丝电流保持为最佳电流值，实现灯丝电流的稳定；所述双闭环控制模块在冷却温度和灯丝电流稳定的前提下，通过双PID闭环控制实现功率源的功率的输出稳定，磁控管输出稳定的微波功率。保证了微波源输出功率的稳定性，同时保障对外部供电等其他影响功率输出稳定性的因素的抗干扰能力；通过采用PLC进行工程实现，保障了控制***的稳定性和可靠性。

Description

一种工业微波源的功率控制***及方法

技术领域

本发明涉及一种工业微波源的功率控制***及方法。

背景技术

目前在国内，微波技术在工业中已有所应用，并且出现了许多工业生产用微波技术设备的厂家。由于微波技术具有加热速度快、功率调整方便快捷、加热均匀等其他传统技术无法比拟的优势，微波功率源设备有着越来越广泛的应用领域。微波功率源正处在向新领域发展的时期，研究重点已从传统的加热干燥、食品加工转向多个高新技术领域。目前主要研究的领域有：微波催化化学反应、新材料微波加工处理、微波气体放电和利用微波处理污水等。但是目前的微波功率源在实际应用的时候，都存在输出功率不够稳定的情况，特别是75kW/915MHz的大功率工业微波源其输出功率的稳定性是限制其应用的瓶颈所在，所以提出一种75kW/915MHz工业微波源的功率控制方法，并采用以PLC为核心控制器进行工程实现，保证了功率源在20～75kW功率输出时的功率稳定度(±1kW)及其对外部供电波动等因素的抗干扰能力有着十分重要的意义。

一般来说影响磁控管功率输出的主要因素是其磁场强度和阳极电压。在以大功率磁控管为核心功率器件的微波源***中通常采用高压整流的方式获得阳极电压，那么外部供电的波动必然带来阳极电压的波动从而造成输出功率的波动；对功率源输出功率影响最大的是磁场强度的变化，在以大功率磁控管为核心功率器件的微波源***中通常采用直流励磁线圈的方式实现励磁，通过对励磁线圈的直流电流的控制实现对功率输出的控制，那么励磁电流控制的精度和稳定度对***功率的输出影响重大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对以大功率磁控管为核心功率器件的75kW/915MHz工业微波源，保证了功率源在输出时的功率稳定度及其对外部供电波动等因素的抗干扰能力，解决了工业微波源功率输出稳定性问题的工业微波源的功率控制方法及***。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种工业微波源的功率控制***，包括冷却水控制模块、灯丝电流控制模块和双闭环控制模块；

所述冷却水控制模块用于通过水温PI D控制器控制磁控管冷却水的温度保持为设定温度，实现冷却温度的稳定；

所述灯丝电流控制模块根据磁控管输出微波功率的检测值计算得到当前灯丝应保持的最佳电流值，通过电流P I D控制器控制灯丝电流保持为最佳电流值；实现灯丝电流的稳定；

所述双闭环控制模块在冷却温度和灯丝电流稳定的前提下，通过双PI D闭环控制实现功率源的功率的输出稳定，磁控管输出稳定的微波功率。

本发明的有益效果是：本发明通过对磁控管冷却水温和灯丝电流的闭环P I D控制有效保障了阴极温度的稳定性，从而使得其发射电子的能力能够保持稳定，在此基础上采用双闭环PI D控制对微波源输出功率进行控制，不仅保证了微波源输出功率的稳定性，同时保障对外部供电等其他影响功率输出稳定性的因素的抗干扰能力；通过采用PLC进行工程实现，保障了控制***的稳定性和可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述双闭环控制模块包括阳极电源、输出功率PI D控制器、内环控制模块、励磁线圈和磁控管；

所述阳极电源将输出的电流和电压分别通过第一电流变送器和电压变送器进行变换得到电流检测值和电压检测值；并送入输出功率PI D控制器；

所述输出功率PI D控制器根据接收的阳极电流检测值和阳极电压检测值计算得到当前磁控管的微波功率输出，输出功率PI D控制器根据检测计算得到的功率值和功率设定值计算得到最佳励磁电流值，将最佳励磁电流值发送到内环控制模块；

所述内环控制模块对最佳励磁电流值进行计算得到励磁电流，并将励磁电流输入励磁线圈；

所述励磁线圈在励磁电流的作用下产生励磁磁场并将磁场传输到磁控管；

所述磁控管接收励磁磁场和阳极电源传输的阳极电压形成微波并对外输出功率稳定的微波能量。进一步，所述内环控制模块包括励磁电流PI D控制器、励磁线圈电源和第二电流变送器；

所述励磁电流PI D控制器根据最佳励磁电流值以及磁场电流检测值计算得到控制电压传输至励磁线圈电源，励磁线圈电源根据控制电压产生相应的励磁电流并输出至励磁线圈；

所述励磁线圈电源将电流传输至第二电流变送器；

所述第二电流变送器将电流检测值传输至励磁电流P I D控制器。

进一步，所述冷却水控制模块包括水温PI D控制器、流量调节阀、板式交换器和温度变送器；

所述水温P I D控制器接收设定温度值和温度变送器发送的温度值进行计算，得到控制量；通过控制量控制流量调节阀；

所述流量调节阀控制板式交换器与外部冷却水按照流量调节阀的流量进行调节，使磁控管冷却水的温度保持为设定温度；

所述温度变送器接收板式交换器反馈的温度值发送到水温P I D控制器。

进一步，所述灯丝电流控制模块包括最佳灯丝电流计算模块、电流PI D控制器、灯丝电源和第三电流变送器；

所述最佳灯丝电流计算模块根据磁控管当前输出功率值经过最佳灯丝电流计算，得到灯丝电流设定值；

所述电流P I D控制器接收灯丝电流设定值和第三电流变送器发送的电流值并进行计算，得到控制电压，输入灯丝电源；

所述灯丝电源将电流输入到第三电流变送器；所述灯丝电源根据控制电压产生相应的灯丝电流并输出至灯丝，实现灯丝电流的稳定控制；

所述第三电流变送器将电流检测值反馈到电流PI D控制器。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种工业微波源的功率控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1：通过水温PI D控制器控制磁控管冷却水的温度保持为设定温度，实现冷却温度的稳定；

步骤2：电流PI D控制器根据磁控管输出的微波功率，控制灯丝电流保持为最佳电流值；实现灯丝电流的稳定；

步骤3：在冷却温度和灯丝电流稳定的前提下，通过双PI D闭环控制实现功率源的功率的输出稳定，磁控管输出稳定的微波功率。

本发明的有益效果是：本发明通过对磁控管冷却水温和灯丝电流的闭环P I D控制有效保障了阴极温度的稳定性，从而使得其发射电子的能力能够保持稳定，在此基础上采用双闭环PI D控制对微波源输出功率进行控制，不仅保证了微波源输出功率的稳定性，同时保障对外部供电等其他影响功率输出稳定性的因素的抗干扰能力；通过采用PLC进行工程实现，保障了控制***的稳定性和可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1：阳极电源将输出的电流和电压分别通过第一电流变送器和电压变送器进行变换得到电流值和电压值；

步骤3.2：电流值和电压值经过计算得到反馈功率值；

步骤3.3：将反馈功率值和功率设定值发送到输出功率PI D控制器，输出功率P ID控制器根据反馈功率值和功率设定值计算得到最佳励磁电流值，将最佳励磁电流值发送到内环控制模块；

步骤3.4：内环控制模块对最佳励磁电流值进行计算得到励磁电流，并将励磁电流输入励磁线圈；

步骤3.5：励磁线圈根据当前励磁电流得到励磁磁场，将励磁磁场传输到磁控管；

步骤3.6：磁控管接收励磁磁场和阳极电源传输的阳极电压，形成微波并对外输出功率稳定的微波能量；实现功率源的功率的输出稳定。

进一步，所述步骤3.4具体包括以下步骤：

步骤3.4.1：励磁电流PI D控制器根据最佳励磁电流值计算得到控制电压并传输至励磁线圈电源，励磁线圈电源根据控制电压产生相应的电流输出至励磁线圈；

步骤3.4.2：励磁线圈电源将电流传输至第二电流变送器；

步骤3.4.3：第二电流变送器将电流传输至励磁电流P I D控制器，执行步骤3.4.1和步骤3.5。

进一步，所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1：水温PI D控制器接收设定温度值和温度变送器发送的温度值进行计算，得到控制量；

步骤1.2：通过控制量控制流量调节阀；

步骤1.3：流量调节阀控制板式交换器与外部冷却水按照流量调节阀的流量进行调节，使磁控管冷却水的温度保持为设定温度。

进一步，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1：根据磁控管当前输出功率值经过最佳灯丝电流计算，得到灯丝电流设定值；

步骤2.2：电流PI D控制器接收灯丝电流设定值和第三电流变送器发送的电流值并进行计算，得到控制电压，输入灯丝电源，执行步骤2.3和步骤2.4；

步骤2.3：灯丝电源将电流输入到第三电流变送器，第三电流变送器将电流检测值反馈到电流PI D控制器，执行步骤2.2；

步骤2.4：灯丝电源根据控制电压产生相应的电流输出至灯丝；实现灯丝电流的稳定控制。

本发明公开了一种75kW/915MHz工业微波源功率控制方法及其实现手段，包括以PI D控制方法分别实现磁控管冷却水温和灯丝电流的稳定控制，以双闭环PI D控制方法实现工业微波源输出功率的稳定控制，以PLC为核心控制器进行工程实现。

本发明的控制对象是以大功率磁控管为核心功率器件的工业微波源，微波源的功率输出稳定度是其关键指标，直接影响到微波源的应用场合和工作稳定性。此外本发明在工程实现和调试的过程中发现磁控管阴极温度的稳定性对***的功率输出也是十分显著的，具体体现在灯丝电流和磁控管冷却水温度对***功率输出的影响上，即在恒定阳极电压和恒定励磁电流的条件下，改变灯丝电流或改变磁控管冷却水温度都将带来***功率输出的较大范围的波动。

附图说明

图1为本发明所述的一种工业微波源的功率控制***结构框图；

图2为本发明所述双闭环控制模块的结构框图图；

图3为本发明所述冷却水控制模块的结构框图；

图4为本发明所述灯丝电流控制模块的结构框图；

图5为本发明所述的一种工业微波源的功率控制方法流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、冷却水控制模块，2、灯丝电流控制模块，3、双闭环控制模块，11、水温PI D控制器，12、流量调节阀,13、板式交换器，14、温度变送器，21、最佳灯丝电流计算模块，22、电流PID控制器，23、灯丝电源，24、第三电流变送器，31、阳极电源，32、输出功率PI D控制器，33、内环控制模块，34、励磁线圈，35、磁控管，331、励磁电流PI D控制器，332、励磁线圈电源，333、第二电流变送器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明所述的一种工业微波源的功率控制***，包括冷却水控制模块1、灯丝电流控制模块2和双闭环控制模块3；

所述冷却水控制模块1用于通过水温PI D控制器控制磁控管冷却水的温度保持为设定温度，实现冷却温度的稳定；

所述灯丝电流控制模块2用于通过电流PI D控制器根据磁控管输出的微波功率检测值，控制灯丝电流保持为最佳电流值；实现灯丝电流的稳定；

所述双闭环控制模块3在冷却温度和灯丝电流稳定的前提下，通过双PID闭环控制实现功率源的功率的输出稳定，磁控管输出稳定的微波功率。

如图2所示，为本发明所述双闭环控制模块3的结构框图，包括阳极电源31、输出功率PID控制器32、内环控制模块33、励磁线圈34和磁控管35；

所述阳极电源31将输出的电流和电压分别通过第一电流变送器和电压变送器进行变换得到电流值和电压值；并将电流值和电压值经过计算得到反馈功率值；

所述输出功率PID控制器32接收反馈功率值和功率设定值，输出功率PID控制器32根据反馈功率值和功率设定值计算得到最佳励磁电流值，将最佳励磁电流值发送到内环控制模块33；

所述内环控制模块33对最佳励磁电流值进行计算得到励磁电流，并将励磁电流输入励磁线圈34；

所述励磁线圈34根据在励磁电流的作用下产生励磁磁场，将励磁磁场传输到磁控管35；

所述磁控管35接收励磁磁场和阳极电源传输的阳极电压，形成微波并对外输出功率稳定的微波能量，实现功率源的功率的输出稳定。

所述内环控制模块33包括励磁电流PID控制器331、励磁线圈电源332和第二电流变送器333；

所述励磁电流PID控制器331根据最佳励磁电流值及励磁电流检测值计算得到控制电压传输至励磁线圈电源332，励磁线圈电源332根据控制电压产生励磁电流并输出至励磁线圈；

所述励磁线圈电源332将电流传输至第二电流变送器333；

所述第二电流变送器333将电流检测值传输至励磁电流PID控制器331。

如图3所示，为本发明所述冷却水控制模块1的结构框图，包括水温PID控制器11、流量调节阀12、板式交换器13和温度变送器14；

所述水温PID控制器11接收设定温度值和温度变送器14发送的温度值进行计算，得到控制量；通过控制量控制流量调节阀12；

所述流量调节阀12控制板式交换器13与外部冷却水按照流量调节阀的流量进行调节，使磁控管冷却水的温度保持为设定温度；

所述温度变送器14接收板式交换器13反馈的温度值发送到水温PID控制器。

如图4所示，为本发明所述灯丝电流控制模块2的结构框图，包括最佳灯丝电流计算模块21、电流PID控制器22、灯丝电源23和第三电流变送器24；

所述最佳灯丝电流计算模块21根据磁控管当前输出功率值经过最佳灯丝电流计算，得到灯丝电流设定值；

所述电流PID控制器22接收灯丝电流设定值和第三电流变送器24发送的电流值并进行计算，得到控制电压，输入灯丝电源；

所述灯丝电源23将电流输入到第三电流变送器24；所述灯丝电源根据控制电压产生相应的电流并输出至灯丝；实现灯丝电流的稳定控制；

所述第三电流变送器24将电流检测值反馈到电流PID控制器21。

如图5所示，为本发明所述的一种工业微波源的功率控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1：通过水温PID控制器控制磁控管冷却水的温度保持为设定温度，实现冷却温度的稳定；

步骤2：电流PID控制器接收磁控管输出的微波功率，控制灯丝电流保持为最佳电流值；实现灯丝电流的稳定；

步骤3：阳极电源将输出的电流和电压分别通过第一电流变送器和电压变送器进行变换得到电流值和电压值；

步骤4：电流值和电压值经过计算得到反馈功率值；

步骤5：将反馈功率值和功率设定值发送到输出功率PID控制器，输出功率PID控制器根据反馈功率值和功率设定值计算得到最佳励磁电流值，将最佳励磁电流值发送到内环控制模块；

步骤6：内环控制模块对最佳励磁电流值进行计算得到励磁电流，并将励磁电流输入励磁线圈；

步骤7：励磁线圈根据当前励磁电流得到励磁磁场，将励磁磁场传输到磁控管；

步骤8：磁控管在励磁磁场和阳极电源传输的阳极电压作用下，形成微波并对外输出功率稳定的微波能量，实现功率源的功率的输出稳定。

所述步骤6具体包括以下步骤：

步骤6.1：励磁电流PID控制器根据最佳励磁电流值和励磁电流检测值计算得到控制电压，将控制电压传输至励磁线圈电源，励磁线圈电源根据控制电压产生电流并输出至励磁线圈；

步骤6.2：励磁线圈电源将电流传输至第二电流变送器；

步骤6.3：第二电流变送器将电流检测值传输至励磁电流PID控制器，执行步骤6.1和步骤7。

所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1：水温PID控制器接收设定温度值和温度变送器发送的温度值进行计算，得到控制量；

步骤1.2：通过控制量控制流量调节阀；

步骤1.3：流量调节阀控制板式交换器与外部冷却水按照流量调节阀的流量进行调节，使磁控管冷却水的温度保持为设定温度。

所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1：根据磁控管当前输出功率值经过最佳灯丝电流计算，得到灯丝电流设定值；

步骤2.2：电流PID控制器接收灯丝电流设定值和第三电流变送器发送的电流值并进行计算，得到控制电压，输入灯丝电源，执行步骤2.3和步骤2.4；

步骤2.3：灯丝电源将电流输入到第三电流变送器，第三电流变送器将电流检测值反馈到电流PID控制器，执行步骤2.2；

步骤2.4：灯丝电源根据控制电压产生相应的电流输出至灯丝；实现灯丝电流的稳定控制。

首先采用PID算法实现对磁控管冷却水进行恒温控制，本微波源的冷却水为内部循环冷却水，其热量通过板式交换器与外部冷却水进行交换，在磁控管冷却水进水出进行温度采样，以此为温度闭环PID控制的检测输入信号，经过控制器计算后输出控制量对外部循环水出处的电磁流量阀进行实时控制，从而保证了采样点处的水温与***设定的恒定温度相一致，实现了磁控管冷却水的恒温控制，其控制结构如图3所示；

PID控制器是一个经典的控制器，它的传递函数为：G(s)＝U(s)/E(s)＝kp[1+1/(TI*s)+TD*s]，其中U(s)输出，E(s)为偏差，kp为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数。其中kp、TI、TD这三个常数需要根据具体对象和实际经验进行设计。

温度变送器得到的是冷却水当前的温度，设定温度是根据磁控管特性和工程经验确定的一个确定数值。采集冷却水温与设定温度做差，得到偏差量，根据偏差对流量调节阀进行控制，最终实现检测到的水温与设定温度一致相等。

然后根据***当前输出的功率值，结合磁控管的工作特性，计算出在该功率条件下的最佳灯丝电流值，并以此为灯丝电流设定值进行灯丝电流的闭环PID控制，

灯丝电流的计算公式为：I_f＝I₀-kP；

其中I_f为灯丝电流，I₀为磁控管输出功率为零时的预热电流值，k为比例常数，P为磁控管当前输出功率值。

其中P的计算公式为：P＝U*I*η；

其中P为输出功率，U为阳极电压，I为阳极电流，η为磁控管在当前工作点下的效率值。

本发明中灯丝电源为脉宽可调斩波交流电源，电流的采样点为交流斩波输出端，并以此电流采样值为检测输入，经过PID控制器计算后输出控制电压控制灯丝电源的控制脉宽，保证了灯丝电流与计算所得最佳电流值相一致，其控制结构如图4所示；

灯丝电源为磁控管灯丝加热提供电能，本发明中所提到的灯丝电源是一种可以根据外部控制变量实现输出电压有效值进行调整的可调电源，进而可以实现灯丝电流的可控。

最后在冷却水恒温、灯丝电流稳定工作在最佳电流的条件下进行输出功率的闭环PID控制，微波源的功率输出可通过公式P＝U*I*η计算；

其中P为输出功率，U为阳极电压，I为阳极电流，η为磁控管在当前工作点下的效率值，而U和I为通过传感器测量得到的，η是根据测控管特性得到的，在本发明中η仅和功率设定相关，具体的近似公式为：

η＝A1+k*Ps；

其中A1为常数，k为比例常数，Ps为功率设定值。

在由传感器获得阳极电压和阳极电流的条件下便得到了微波源当前的功率输出，经过PID控制器计算后得到当前励磁线圈应当工作最佳直流电流值，并以此作为励磁线圈的直流电流设定值进行励磁线圈电流内部闭环PID控制，本发明中励磁线圈电源为脉宽可调斩波交流电经整流后得到，励磁电流采样点就在励磁线圈供电的输入端处，经过内环PID控制器计算后得到输出电压对励磁电源的脉宽进行控制，从而实现对励磁电流的跟随控制，最终经过双闭环PID控制实现功率源的功率输出稳定控制，其控制结构如图2所示。

图2中一共出现了两个PID控制器，这两个控制器是嵌套在一起的，文中所提到的PID控制器是闭环PID控制，所以当两个PID控制器嵌套的时候便是双闭环PID控制器，双闭环PID控制是一种控制方法，PID控制器由PLC的控制算法实现。

功率设定值是根据工业需要人为设定或上一级应用方设定的值。

在上述控制方法的指导下，本发明选用一款西门子的PLC作为核心控制器，该PLC***的CPU型号为CPU315-2PN/DP，模拟量输入输出模块型号为SM334，并进行工程实现，不仅保证了控制***的稳定性和可靠性，而且保证了算法实现的便捷性，特别是能够在较强微波干扰的条件下有良好的抗干扰能力。

本发明保护的关键点：

一种75kW/915MHz工业微波源的功率控制方法：针对以大功率磁控管为核心功率器件的工业微波源，采用闭环控制方法实现输出功率的稳定控制。其特征是首先分别采用PID闭环控制实现对磁控管冷却水温度和灯丝电流的稳定控制，保证了阴极电子发射能力的稳定性；然后采用双闭环PID控制实现输出功率的稳定控制，内环为励磁电流控制环，外环为输出功率控制环，输出功率的检测与计算采用公式P＝U*I*η(P为输出功率，U为阳极电压，I为阳极电流，η为磁控管在当前工作点下的效率值)计算得到。

以西门子PLC为核心控制器进行工程实现，CPU型号为CPU315-2PN/DP，模拟量输入输出模块型号为SM334。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工业微波源的功率控制***，其特征在于，包括冷却水控制模块、灯丝电流控制模块和双闭环控制模块；

所述冷却水控制模块用于通过水温PID控制器控制磁控管冷却水的温度保持为设定温度，实现冷却温度的稳定；

所述灯丝电流控制模块根据磁控管输出微波功率的检测值计算得到当前灯丝应保持的最佳电流值，通过电流PID控制器控制灯丝电流保持为最佳电流值；实现灯丝电流的稳定；

所述双闭环控制模块在冷却温度和灯丝电流稳定的前提下，通过双PID闭环控制实现功率源的功率的输出稳定，磁控管输出稳定的微波功率；

所述双闭环控制模块包括阳极电源、输出功率PID控制器、内环控制模块、励磁线圈和磁控管；

所述阳极电源将输出的电流和电压分别通过第一电流变送器和电压变送器进行变换得到电流检测值和电压检测值；送入输出功率PID控制器；

所述输出功率PID控制器根据接收的阳极电流检测值和阳极电压检测值计算得到当前磁控管的微波功率输出，输出功率PID控制器根据检测计算得到的功率值和功率设定值计算得到最佳励磁电流值，将最佳励磁电流值发送到内环控制模块；

所述励磁线圈接收内环控制模块输入的励磁电流形成磁控管的励磁磁场，为磁控管进行励磁；

所述磁控管接收励磁磁场强度和阳极电源传输的阳极电压，形成微波并对外输出功率稳定的微波能量。

2.根据权利要求1所述的一种工业微波源的功率控制***，其特征在于，所述内环控制模块包括励磁电流PID控制器、励磁线圈电源和第二电流变送器；

所述励磁电流PID控制器根据最佳励磁电流值以及励磁电流检测值进行计算并得到励磁电源控制电压，并将该控制电压传输至励磁线圈电源；

所述励磁线圈电源根据控制电压进行响应并对外输出对应的励磁电流；

所述第二电流变送器对励磁电流进行检测变送并传输至励磁电流PID控制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种工业微波源的功率控制***，其特征在于，所述冷却水控制模块包括水温PID控制器、流量调节阀、板式交换器和温度变送器；

所述水温PID控制器接收设定温度值和温度变送器发送的温度值进行计算，得到控制量；通过控制量控制流量调节阀；

所述流量调节阀控制板式交换器与外部冷却水按照流量调节阀的流量进行调节，使磁控管冷却水的温度保持为设定温度；

所述温度变送器接收板式交换器反馈的温度值发送到水温PID控制器。

4.根据权利要求3所述的一种工业微波源的功率控制***，其特征在于，所述灯丝电流控制模块包括最佳灯丝电流计算模块、电流PID控制器、灯丝电源和第三电流变送器；

所述最佳灯丝电流计算模块根据磁控管当前输出功率值经过最佳灯丝电流计算，得到灯丝电流设定值；

所述电流PID控制器接收灯丝电流设定值和第三电流变送器发送的电流值并进行计算，得到控制电压，输入灯丝电源；

所述灯丝电源将电流输入到第三电流变送器；所述灯丝电源根据控制电压产生相应的灯丝电流并输出至灯丝，实现灯丝电流的稳定控制；

所述第三电流变送器将灯丝电流进行检测变送并将该检测电流值送入电流PID控制器。

5.一种工业微波源的功率控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：通过水温PID控制器控制磁控管冷却水的温度保持为设定温度，实现冷却温度的稳定；

步骤2：电流PID控制器根据磁控管输出的微波功率，控制灯丝电流保持为最佳电流值；实现灯丝电流的稳定；

步骤3：在冷却温度和灯丝电流稳定的前提下，通过双PID闭环控制实现功率源的功率的输出稳定，磁控管输出稳定的微波功率；

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1：阳极电源将输出的电流和电压分别通过第一电流变送器和电压变送器进行变换得到电流值和电压值；

步骤3.2：电流值和电压值经过计算得到反馈功率值；

步骤3.3：将反馈功率值和功率设定值发送到输出功率PID控制器，输出功率PID控制器根据反馈功率值和功率设定值计算得到最佳励磁电流值，将最佳励磁电流值发送到内环控制模块；

步骤3.4：内环控制模块对最佳励磁电流值进行计算得到励磁电流，并将励磁电流输入励磁线圈；

步骤3.5：励磁线圈得到励磁电流后产生励磁磁场，将励磁磁场传输到磁控管；

步骤3.6：磁控管接收励磁磁场和阳极电源传输的阳极电压，形成微波并对外输出功率稳定的微波能量。

6.根据权利要求5所述的一种工业微波源的功率控制方法，其特征在于，所述步骤3.4具体包括以下步骤：

步骤3.4.1：励磁电流PID控制器根据最佳励磁电流值和励磁电流检测值计算得到控制电压并传输至励磁线圈电源，励磁线圈电源根据控制电压产生相应的电流输出至励磁线圈；

步骤3.4.2：励磁线圈电源将电流传输至第二电流变送器；

步骤3.4.3：第二电流变送器将电流传输至励磁电流PID控制器，执行步骤3.4.1和步骤3.5。

7.根据权利要求5或6所述的一种工业微波源的功率控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1：水温PID控制器接收设定温度值和温度变送器发送的温度值进行计算，得到控制量；

步骤1.2：通过控制量控制流量调节阀；

步骤1.3：流量调节阀控制板式交换器与外部冷却水按照流量调节阀的流量进行调节，使磁控管冷却水的温度保持为设定温度。

8.根据权利要求7所述的一种工业微波源的功率控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1：根据磁控管当前输出功率值经过最佳灯丝电流计算，得到灯丝电流设定值；

步骤2.2：电流PID控制器接收灯丝电流设定值和第三电流变送器发送的电流值并进行计算，得到控制电压并输入灯丝电源，灯丝电源根据控制电压输出相应的电流至磁控管的灯丝，实现灯丝电流的稳定控制执行步骤2.3和步骤2.4；

步骤2.3：灯丝电源电流输入到第三电流变送器，第三电流变送器将灯丝电流检测值反馈到电流PID控制器，执行步骤2.2；

步骤2.4：灯丝电源根据控制电压产生相应的电流输出至灯丝；实现灯丝电流的稳定控制。