[发明专利]中频炉谐波滤波系统及其工作方法

权利要求书

1.一种中频炉谐波滤波系统，包括为中频熔炼炉供电的中频电源，其特征在于：还包括：

隔离整形单元，用于将中频电源交流电压信号变换为与中频电源的实时频率相等的脉冲信号；隔离整形单元的输入端与中频电源的输出端电连接；

频率检测控制单元，用于检测中频电源当前频率信号并相应发出谐波滤波投切控制命令；

光耦隔离单元，用于将隔离整形单元与频率检测控制单元隔离并实现信号耦合传输；光耦隔离单元的输入端与隔离整形单元的输出端电连接；频率检测控制单元的信号输入端与光耦隔离单元的输出端信号电连接；光耦隔离单元的电源端与频率检测控制单元的电源输出端电连接；

谐波滤波单元，用于对中频电源的谐波滤波；其包括N个调谐频率不同的与中频电源并联的滤波支路，其中N为大于1的自然数；

控制执行单元，用于根据频率检测控制单元的命令控制谐波滤波单元中相应的滤波支路的投入和切除；控制执行单元的控制信号输入端与频率检测控制单元的信号输出端电连接；控制执行单元与谐波滤波单元的各滤波支路控制电连接。

2.根据权利要求1所述的中频炉谐波滤波系统，其特征在于：所述的隔离整形单元包括隔离变压器TA、限流电阻R1、稳压二极管D1和整流二极管D2；隔离变压器TA的初级输入端即为所述的隔离整形单元的输入端；隔离变压器TA的次级输出端包括a接线端和b接线端；限流电阻R1的一端与隔离变压器TA的次级输出端的a接线端电连接；限流电阻R1的另一端与稳压二极管D1的负极具有公共接点；稳压二极管D1的正极与整流二极管D2的正极具有公共接点，该2个公共接点共同构成所述的隔离整形单元的输出端；整流二极管D2的负极与隔离变压器TA的次级输出端的b接线端电连接。

3.根据权利要求1所述的中频炉谐波滤波系统，其特征在于：所述的光电隔离单元包括限流电阻R2、保护二极管D3和光电耦合器G1；光电耦合器G1包括发光二极管和光敏三极管；保护二极管D3的正极和光电耦合器G1的发光二极管的负极具有公共接点，该公共接点和限流电阻R2的一端共同构成所述的光电隔离单元的输入端；保护二极管D3的负极、光电耦合器G1的发光二极管的正极以及限流电阻R2的另一端共线；光电耦合器G1的光敏三极管的射极即为所述的光耦隔离单元的电源端；光电耦合器G1的光敏三极管的集电极即为所述的光耦隔离单元的输出端。

4.根据权利要求1所述的中频炉谐波滤波系统，其特征在于：所述的频率检测控制单元为PLC可编程逻辑控制器；PLC可编程逻辑控制器具有电源输入端、直流电源输出端VDD、信号输入端I1和信号输出端Y1至Yn，其中n为与所述谐波滤波单元中滤波支路数N的数值相同的自然数；PLC可编程逻辑控制器的直流电源输出端VDD即为所述的频率检测控制单元的电源输出端；PLC可编程逻辑控制器的信号输入端I1即为所述的频率检测控制单元的信号输入端；PLC可编程逻辑控制器的信号输出端Y1至Yn共同构成所述的频率检测控制单元的信号输出端。

5.根据权利要求1所述的中频炉谐波滤波系统，其特征在于：所述的控制执行单元包括第一继电器组和第二继电器组；第一继电器组由继电器KA1至KAn组成；第二继电器组由继电器KM1至KMn组成，其中n为与所述谐波滤波单元中滤波支路数N的数值相同的自然数；第一继电器组的各第一继电器KA的输入端共同构成所述的控制执行单元的控制信号输入端；第一继电器组的各第一继电器KA的常开触点串接在第二继电器组的相应第二继电器KM与市电Va之间；第二继电器组的各第二继电器KM的常开触点串接于所述的谐波滤波单元相应的滤波支路中。

6.根据权利要求1至5任一项所述的中频炉谐波滤波系统，其特征在于：其工作方法包括以下步骤：

①隔离整形单元对中频电源电压信号实时检测，并将变换为与中频电源的实时频率相等的脉冲信号经光电隔离单元发送给频率检测控制单元；

②频率检测控制单元实时采样光电隔离单元发送的频率信号，得到中频电源的实时中频频率f；

③频率检测控制单元将实时中频频率f与谐波滤波单元中未投入的调谐频率最小的滤波支路所对应的调谐频率进行对比，若实时中频频率f小于当前参与对比的滤波支路的调谐频率，则不动作；若实时中频频率f大于当前参与对比的滤波支路的调谐频率，则频率检测控制单元通过控制执行单元接通谐波滤波单元中该滤波支路使其投入；

④重复步骤①至步骤③，直至谐波滤波单元中的全部滤波支路均被控制投入。