中頻感應加熱溫度控制方法的研究.pdf

1、感應加熱作為一種工業(yè)加熱方法，具有能流密度大、加熱速度快、熱效率高、節(jié)約能源、不污染環(huán)境等一系列優(yōu)點，被廣泛應用于軋輥表面淬火、棒料透熱、板坯回火等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。中頻感應加熱大量應用于石油鉆采、地質(zhì)鉆探、煤礦采掘、基建探測等領(lǐng)域所需的各類高合金鋼管的熱處理。
　　熱擠壓生產(chǎn)鋼管工藝，對出爐管坯的溫度有很高的要求，不僅要求溫度誤差很小并且要達到芯表均一，可見溫度的控制至關(guān)重要。但是，中頻感應加熱管坯是一個復雜的物理過程，很難建立精確

2、的數(shù)學模型。
　　本文分析了國內(nèi)外鋼管感應加熱的發(fā)展和現(xiàn)狀，以及中頻電源的發(fā)展與現(xiàn)狀。針對鋼管加熱時的負載特性，分析了中頻電源的結(jié)構(gòu)，比較了電壓型串聯(lián)諧振逆變器和電流型并聯(lián)諧振逆變器的不同特性，選擇了電壓型串聯(lián)諧振逆變器。并對電壓型串聯(lián)諧振逆變器的調(diào)功方案進行了對比，選擇了直流側(cè)降壓斬波器調(diào)功。針對中頻感應加熱管坯系統(tǒng)的復雜性，提出了雙閉環(huán)串級控制應用于溫度控制系統(tǒng)。在雙閉環(huán)串級控制系統(tǒng)中，通常外環(huán)和內(nèi)環(huán)采用相同的PID算法，由于

3、感應加熱溫控系統(tǒng)具有非線性、強干擾、大滯后的特點，所以，內(nèi)環(huán)采用常規(guī)PID算法調(diào)功，外環(huán)采用模糊算法調(diào)溫，外環(huán)輸出值作為內(nèi)環(huán)給定值，以提高控溫精度。
　　在MATLAB仿真軟件平臺下，對所設計的模糊加PID串級控制進行了仿真，并和PID串級控制仿真波形圖進行了比較。仿真結(jié)果表明，模糊加PID控制更適合應用于中頻感應加熱管坯溫度控制系統(tǒng)，并且是可行有效的。并對控制方法應用于生產(chǎn)現(xiàn)場進行了分析，測試結(jié)果表明，管坯溫度符合生產(chǎn)工藝要求。