CN113271148A - 光纤同步运行方法 - Google Patents

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覃庆良
李滨
刘晓晓
宁林
高志欢
朱永良
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    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
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Abstract

本发明涉及一种光纤同步运行方法，包括以下步骤：感应加热电源与市电电源之间通信通过光纤通信电缆进行通信，其中光纤通信电缆为多模ST接头，波长为850nm，通信波特率为9600‑115200。本发明的优点是：灵活度高，可最多扩展到8台，抗干扰能力强；光纤同步串联通讯，及时反馈从机工作状态和运行参数，确保设备稳定可靠运行等。

Description

光纤同步运行方法
技术领域
本发明涉及一种光纤同步运行方法，涉及感应加热电源技术领域。
背景技术
感应加热电源并联使用时，即感应线圈缠绕在相同工件上，线圈间距较小时，因为感应线圈之间互感的存在，会使得感应加热电源电流和功率出现耦合，导致输出电流无法精确控制，甚至损坏设备。
目前常规办法是使用一台大功率电源进行加热，但是由于大功率电源体积大、成本高、灵活性差，实际使用中非常不方便，尤其针对室外高空作业时，给现场使用增加了很大的难度。也有使用多台电源同时加热的方式，但是对感应线圈之间的距离要求必须大于200mm以上，而且功率一般都要小于80KW，否则电源相互干扰，不能稳定工作。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种光纤同步运行方法，本发明的技术方案是：一种光纤同步运行方法，包括以下步骤：
(1)多台感应加热电源相互之间通过光纤通信电缆进行通信，其中光纤通信电缆为多模ST接头，波长为850nm，通信波特率为9600-115200；
(2)感应加热电源分为一个主机感应加热电源和数个从机感应加热电源，光纤通信线缆采用串级环路连接，将一个主机感应加热电源和数个从机感应加热电源依次串联在一起，具体为：将主机感应加热电源的TX端连接至第一从机感应加热电源的Rx端，第一从机感应加热电源的Tx端连接至第N从机感应加热电源的Rx端,最后，第N从机感应加热电源的Tx端返回至主机感应加热电源的Rx端；
(3)主机感应加热电源的驱动信号输出至分线盒，然后由分线盒分至各从机感应加热电源；
(4)控温的测温信号接入主机感应加热电源，监控测温信号接入从机感应加热电源；
(5)主机感应加热电源接收到启动信号后，输出控制信号，主机感应加热电源和从机感应加热电源同频率同相位启动；
(6)从机感应加热电源收到启动信号后，进行采集输出电流和输出电压，同时启动风机和计算输出功率；其中，输出电流通过电流互感器采集，输出电压通过电压互感器采集，风机通过继电器控制启动，功率计算如下：其中，功率P＝直流电压*占空比*输出电流；
(7)主机感应加热电源根据控温的测温信号实时调节输出功率，从机感应加热电源跟随同步调节：采集温度高于设定温度时，减小电压占空比，降低输出功率；采集温度低于设定温度时，增大电压占空比，增加输出功率；工作频率采用锁相环方法，使主机感应加热电源频率一直工作在最佳谐振点；
(8)主机感应加热电源通过光纤通信，将频率和占空比信息发送至从机感应加热电源，从机感应加热电源将接收的信息进行显示；同时将从机感应加热电源自身的电流、谐振电压、输出功率、故障信息反馈给主机感应加热电源；当从机出现温度超过预警值，主机感应加热电源降低功率输出；其中，任何一台从机感应加热电源有故障时，通过光纤通信电缆传输，主机感应加热电源停止功率输出，从机感应加热电源跟随停止。
在待加热的工件上缠绕有多级感应线缆，相邻两感应线缆之间形成间距，每一感应线缆均接入一感应加热电源；其中一感应加热电源为所述的主机感应加热电源，剩余感应加热电源为所述的从机感应加热电源。
所有的感应线缆的缠绕方式相同，即感应线缆的材质、截面积相同，在待加热的工件上缠绕圈数相同，线缆间距相同
本发明的优点是：
1、灵活度高，可最多扩展到8台，抗干扰能力强；
2、光纤同步串联通讯，及时反馈从机工作状态和运行参数，确保设备稳定可靠运行。
3、同步驱动信号的控制方式，灵活度高，实用性强，抗干扰性强；
4、光纤通信方式和串行通信协议，抗干扰能力强，保证主机和从机可靠稳定运行。
附图说明
图1为多台感应加热电源加热示意图。
图2为多台感应加热电源光纤通讯连接示意图。
图3为多台感应加热电源同步驱动信号连接示意图。
图4为主机感应加热电源主工作流程图。
图5为两台感应加热电源并联电路工作原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
参见图1至图5，本发明涉及一种光纤同步运行方法，包括以下步骤：
(1)多台感应加热电源相互之间通信通过光纤通信电缆进行通信，其中光纤通信电缆为多模ST接头，波长为850nm，通信波特率为9600-115200；
(2)感应加热电源分为一个主机感应加热电源和数个从机感应加热电源，光纤通信线缆采用串级环路连接，将一个主机感应加热电源和数个从机感应加热电源依次串联在一起，具体为：将主机感应加热电源的TX端连接至第一从机感应加热电源的Rx端，第一从机感应加热电源的Tx端连接至第N从机感应加热电源的Rx端,最后，第N从机感应加热电源的Tx端返回至主机感应加热电源的Rx端；如图2所示，同步光纤控制板2-1控制同步光纤线缆2-2，用于实现主机感应加热电源与从机感应加热电源之间的光纤通讯功能。；
(3)主机感应加热电源的驱动信号输出至分线盒，然后由分线盒分至各从机感应加热电源；如图3所示：驱动信号输出模块3-1，驱动排线3-2：该分线盒实现了主机感应加热电源与从机感应加热电源的驱动信号一致，达到同步的目的；
(4)控温的测温信号接入主机感应加热电源，监控测温信号接入从机感应加热电源；
(5)主机感应加热电源接收到启动信号后，输出控制信号，主机感应加热电源和从机感应加热电源同频率同相位启动；
(6)从机感应加热电源收到启动信号后，进行采集输出电流和输出电压，同时启动风机和计算输出功率；其中，输出电流通过电流互感器采集，输出电压通过电压互感器采集，风机通过继电器控制启动，功率计算如下：其中，功率P＝直流电压*占空比*输出电流；
(7)主机感应加热电源根据控温的测温信号实时调节输出功率，从机感应加热电源跟随同步调节：采集温度高于设定温度时，减小电压占空比，降低输出功率；采集温度低于设定温度时，增大电压占空比，增加输出功率；工作频率采用锁相环方法，使主机感应加热电源频率一直工作在最佳谐振点；
(8)主机感应加热电源通过光纤通信，将频率和占空比发送至从机感应加热电源，从机感应加热电源将接收的信息进行显示；同时将从机感应加热电源自身的电流、谐振电压、输出功率、故障信息反馈给主机感应加热电源；当从机出现温度超过预警值，主机感应加热电源降低功率输出；其中，任何一台从机感应加热电源有故障时，通过光纤通信电缆传输，主机感应加热电源停止功率输出，从机感应加热电源跟随停止。
在待加热的工件上缠绕有多级感应线缆，相邻两感应线缆之间形成间距，每一感应线缆均接入一感应加热电源；其中一感应加热电源为所述的主机感应加热电源，剩余感应加热电源为所述的从机感应加热电源；如图1所示，其中，加热金属筒体工件1；感应线缆2；
所有的感应线缆的缠绕方式相同，即感应线缆的材质、截面积相同，在待加热的工件上缠绕圈数相同，线缆间距相同。
其中，感应加热电源输出部分可以看成一个交流方波电压源，感应线缆等效为电阻和电感的串联，多组线圈缠绕在同一工件时，相互之间存在耦合电感。当两台或多台工作频率不一致时，输出电流发生畸变，使得电源无法控制，导致电源损坏。因此，频率必须一致。
图5为两台感应加热电源工作时的等效电路图，设
Figure BDA0003113580150000061
分别为
Figure BDA0003113580150000062
Figure BDA0003113580150000063
Figure BDA0003113580150000064
Figure BDA0003113580150000065
其中θ1，θ2，
Figure BDA0003113580150000066
分别为
Figure BDA0003113580150000067
的相位角
根据等效电路图，列写KVL方程，可得
Figure BDA0003113580150000071
Figure BDA0003113580150000072
第一台感应加热电源和第二台感应加热电源的输出有功功率为：
Figure BDA0003113580150000073
Figure BDA0003113580150000074
同理可得
Figure BDA0003113580150000075
上述两式的第一项代表了第一台感应加热电源和第二台感应加热电源产生的有功功率在各自工件区域上产生的热能，其中包括了在感应线缆上的损耗，第二项代表的是从第一台感应加热电源耦合到第二台感应加热电源的功率。这两项大小相同，正负相反。当
Figure BDA0003113580150000076
时，就表示从第一台感应加热电源提供的一部分功率通过互感耦合到第二台感应加热电源。因为有了这样一个耦合的功率，感应加热电源输出的功率将不再和感应线缆对应工件区域上消耗的功率相等，感应加热电源的工作状态就有可能和预想的不一致，有可能会增加损耗，更有可能会造成感应线缆过流甚至过载而损坏。当
Figure BDA0003113580150000081
比
Figure BDA0003113580150000082
的数值大很多时，
Figure BDA0003113580150000083
就有可能大于
Figure BDA0003113580150000084
这样就会使P2小于零，相当于有一个功率，从感应线缆逆变端返回到直流端，再反馈到电网上去，这样就使第二台感应加热电源的工作状态在无法控制的状态下。
所以，为了避免这种情况的发生，可以令
Figure BDA0003113580150000085
则有
Figure BDA0003113580150000086
这样，每台感应加热电源的输出功率就和各自感应线缆对应工件区域上消耗的功率相等，第一台感应加热电源在调节输出功率时就不会影响其他感应加热电源的功率的正常输出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光纤同步运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)多台感应加热电源相互之间通过光纤通信电缆进行通信，其中光纤通信电缆为多模ST接头，波长为850nm，通信波特率为9600-115200；
(2)感应加热电源分为一个主机感应加热电源和数个从机感应加热电源，光纤通信线缆采用串级环路连接，将一个主机感应加热电源和数个从机感应加热电源依次串联在一起，具体为：将主机感应加热电源的TX端连接至第一从机感应加热电源的Rx端，第一从机感应加热电源的Tx端连接至第N从机感应加热电源的Rx端,最后，第N从机感应加热电源的Tx端返回至主机感应加热电源的Rx端；
(3)主机感应加热电源的驱动信号输出至分线盒，然后由分线盒分至各从机感应加热电源；
(4)控温的测温信号接入主机感应加热电源，监控测温信号接入从机感应加热电源；
(5)主机感应加热电源接收到启动信号后，输出控制信号，主机感应加热电源和从机感应加热电源同频率同相位启动；
(6)从机感应加热电源收到启动信号后，进行采集输出电流和输出电压，同时启动风机和计算输出功率；其中，输出电流通过电流互感器采集，输出电压通过电压互感器采集，风机通过继电器控制启动，功率计算如下：其中，功率P＝直流电压*占空比*输出电流；
(7)主机感应加热电源根据控温的测温信号实时调节输出功率，从机感应加热电源跟随同步调节：采集温度高于设定温度时，减小电压占空比，降低输出功率；采集温度低于设定温度时，增大电压占空比，增加输出功率；工作频率采用锁相环方法，使主机感应加热电源一直工作在最佳谐振点；
(8)主机感应加热电源通过光纤通信，将频率和占空比信息发送至从机感应加热电源，从机感应加热电源将接收的信息进行显示；同时将从机感应加热电源自身的电流、谐振电压、输出功率、故障信息反馈给主机感应加热电源；当从机出现温度超过预警值，主机感应加热电源降低功率输出；其中，任何一台从机感应加热电源有故障时，通过光纤通信电缆传输，主机感应加热电源停止功率输出，从机感应加热电源跟随停止。
2.根据权利要求1所述的一种光纤同步运行方法，其特征在于，在待加热的工件上缠绕有多级感应线缆，相邻两感应线缆之间形成间距，每一感应线缆均接入一感应加热电源；其中一感应加热电源为所述的主机感应加热电源，剩余感应加热电源为所述的从机感应加热电源。
3.根据权利要求1或2所述的一种光纤同步运行方法，其特征在于，所有的感应线缆的缠绕方式相同，即感应线缆的材质、截面积相同，在待加热的工件上缠绕圈数相同，线缆间距相同。
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