本发明涉及电力电子技术，具体是一种金属热处理设备及冷却机组。
背景技术：
现有技术热处理设备的逆变器igbt模块功率容量不足，通过并联igbt模块增大输出功率，但igbt模块饱和压降不一致性，并联工作电流不均衡，产生环流冲击，极易烧坏igbt模块。同时，固定移相式的桥臂脉宽调制pwm驱动igbt模块全桥逆变器，存在移相桥臂开关时间变化器件损耗小，而固定桥臂开关时间不变器件损耗大，四个桥臂功耗不均衡，固定桥臂igbt模块结温过热存在安全隐患。
冷却热处理设备工业用水或自来水冷却塔进、出流动热交换，耗水量是非常大的。而且，仅利用自然流动的水缺少制冷热交换冷却塔体积庞大，占地面积大。
技术实现要素：
本发明的目的是提供数字信号处理dsp芯片产生超前、滞后交替移相脉宽调制pwm脉冲驱动信号，过零功率软启动，发射激光束引导红外精准测温、无线数据传输，水冷式冷水机组制冷强制冷却的一种金属热处理设备及冷却机组。
本发明的技术解决方案：包括三相交流电源、交流接触器、数字信号处理控制板型号tms320f28335的dsp芯片可编程相位控制产生超前、滞后交替移相的两路脉宽调制pwm1、pwm2信号，上管、下管设互锁死区时间tdt，分别经光纤耦合到两块双路igbt驱动板，构成双路igbt模块并联连接的两个半桥合成为h桥逆变器，由变压器匹配串联谐振负载电路，四个桥臂igbt模块斜对角导通、截止，零功率软启动，交替移相开关时间相等功耗均衡，克服固定桥臂功耗大的缺陷，第一块双路igbt驱动板输出接口p1、p2、p3依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1栅极、集电极、发射极，第一块双路igbt驱动板输出接口j1、j2、j3依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1n栅极、集电极、发射极，第一块双路igbt驱动板输出接口p4、p5、p6依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂c的管组q3栅极、集电极、发射极，第一块双路igbt驱动板输出接口j4、j5、j6连接igbt模块h桥逆变器桥臂c的管组q3n栅极、集电极、发射极，第二块双路igbt驱动板输出接口p1、p2、p3连接igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2栅极、集电极、发射极，第二块双路igbt驱动板输出接口j1、j2、j3依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2n栅极、集电极、发射极，第二块双路igbt驱动板输出接口p4、p5、p6依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4栅极，集电极，发射极，第二块双路igbt驱动板输出接口j4、j5、j6依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4n栅极、集电极、发射极；
igbt模块h桥逆变器桥臂a管组、c管组散热板分别装配两个冷水盒，两个冷水盒进水管分别连接水冷式冷水机组的出水管，水盒出水管分别连接水冷式冷水机组的进水管，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1集电极连接铜排，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q3发射极连接铜排，两块铜排绝缘层分隔叠合，两块铜排之间连接第一组滤波薄膜电容c1，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1发射极与igbt模块h桥逆变器桥臂c的管组q3集电极互连导线串入磁环e1为电感l1接到直流母线第一层的一块铜板，直流母线第一层的一块铜板连接阻抗匹配变压器t电感tl1的一端，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1n集电极连接铜排，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q3n发射极连接铜排，两块铜排绝缘层分隔叠合，两块铜排之间连接第二组滤波薄膜电容c2，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1n发射极与igbt模块h桥逆变器桥臂c的管组q3n集电极互连导线串入磁环e1为电感l2接到直流母线第一层的一块铜板，电感l2与电感l1导线反向串入磁环e1，阻抗匹配变压器t电感tl1另一端连接电容c0一端，阻抗匹配变压器t电感tl2与感应炉谐振电感l、谐振电容c串联相接，并且穿入电流互感取样磁环电感il，阻抗匹配变压器t电感tl2两端作为逆变器输出电压测量接口，阻抗匹配变压器t铁氧体磁芯冷却进水管、电感tl1进水管、电感tl2进水管连接水冷式冷水机组的出水管，阻抗匹配变压器t铁氧体磁芯冷却出水管、电感tl1出水管、电感tl2出水管连接水冷式冷水机组的进水管，谐振电容c0水箱进水管连接水冷式冷水机组的出水管，谐振电容c0水箱出水管连接水冷式冷水机组的进水管，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组、d的管组散热板分别装配两个冷水盒，两个冷水盒进水管分别连接水冷式冷水机组的出水管，水盒出水管分别连接水冷式冷水机组的进水管，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2集电极连接铜排，igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4发射极连接铜排，两块铜排绝缘层分隔叠合，两块铜排之间连接第三组滤波薄膜电容c3，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2发射极与igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4集电极互连导线串入磁环e2为电感l3接到直流母线第一层另一块铜板，直流母线第一层另一块铜板连接电容c0的另一端，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2n集电极连接铜排，igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4n发射极连接铜排，两块铜排绝缘层分隔叠合，两块铜排之间连接第四组滤波薄膜电容c4，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2n发射极与igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4n集电极互连导线串入磁环e2为电感l4接到直流母线第一层另一块铜板，电感l4与电感l3导线反向串入磁环e2；
冷却机组由压缩机冷凝器、冷却塔、蒸发器、水箱、干燥过滤器、滤渣器、电磁阀、膨胀阀、高压控制器、低压控制器、水泵、两个温度计、调温阀、控制阀、温度传感器组成，其中，蒸发器置于水箱中，水箱置有浮球开关，浮球开关控制水位缺水报警，并启动控制阀进水，蒸发器一端经制冷媒体传递铜管连接压缩机输入口，压缩机输出口经制冷媒体传递铜管、低压控制器接冷凝器，冷凝器置于冷却塔，冷凝器制冷媒体传递铜管经高压控制器、过干燥过滤器、电磁阀、膨胀阀连接蒸发器制冷媒体传递铜管另一端，制冷剂充入制冷媒体传递铜管，冷却塔进水管经控制阀、调温阀、滤渣器、控制阀连接工业用水，工业用水可直接经控制阀接到冷却塔进水管，温度传感器检测水泵出水温度连接调温阀，两个温度计分别显示冷却塔进水、出水温度，冷却塔出水管经控制阀排水，水箱出水管经水泵、控制阀分路接三相整流模块水盒进水管、h桥igbt模块水盒进水管、阻抗匹配变压器进水管、感应炉谐振电感进水管、谐振电容水盒进水管，三相整流模块水盒出水管、h桥igbt模块水盒出水管、阻抗匹配变压器出水管、感应炉谐振电感出水管、谐振电容水盒出水管经控制阀返回到水箱。
红外测温无线数据发射器由聚光透镜、激光二极管及驱动电路、光电转换芯片、对数放大电路、模数转换器a/d、数据编码器、型号ens1121发射芯片组成，光电转换芯片配置透镜光路聚焦，与透镜光轴成斜角设置激光二极管发射光束窗口，驱动电路连接激光二极管，发射蓝光或绿光束用来对准工件红外测温点，发射芯片内含射频振荡器、数据调制fsksw、鉴相器pfd、电荷泵cp、内置环路滤波器、分频器、压控振荡器vco和输出功率步进或连续可调的射频功放，发射芯片射频振荡器roi端外接石英谐振器xtal1一端，石英谐振器xtal1另一端接电容cx1、cx2一端，电容cx1另一端接地，电容cx1另一端接发射芯片fsksw端，光电转换输出信号经对数放大电路、模数转换器a/d、数据编码器连接发射芯片fskdta端，与压控振荡器vco经分频器输出信号分别接入鉴相器pfd，鉴相器pfd输出经电荷泵cp、内置环路滤波器控制压控振荡器vco，压控振荡器vco输出连接射频功放，射频功放输出端out经电容cm1、cm2、cm3、电感lm1带通滤波网络匹配天线ta发射，通过改变发射芯片psel端电压调节发射功率达到合适的发射、接收红外测温数据传输距离。
红外测温无线数据接收器由型号enb3122接收芯片、数字pid调节控制器组成，接收芯片内含低噪声高放、锁相环pll、本机振荡器、混频器、带自动增益控制agc中频放大器、数据解调器dtao，接收芯片roi端外接石英谐振器xtal2一端，石英谐振器xtal2另一端接电容cx3一端，电容cx3另一端接地，接收芯片输入端lnai经电容cm4、cm5、cm6、电感lm2低通滤波网络匹配天线tb，接收射频信号经高放与本机振荡器信号混频，提取中频接入带自动增益控制agc中放、数据解调器、数字pid调节控制器至数字信号处理dsp控制板测温接口，实时运算控制加热温度。
本发明产生有益的积极效果：数字信号处理dsp芯片产生超前、滞后交替移相脉宽调制pwm零功率软启动，均衡四个桥臂igbt模块功耗，激光束引导红外精准测量加热工件的温度，满足热处理工艺技术要求，无线数据传输适应热处理强电磁场辐射、高热、潮湿恶劣环境下稳定工作，避免高温造成光纤电缆的故障，水冷式冷水机组冷却温度调节范围大，自动温控调节开机、关机，高效冷却h桥逆变器igbt模块、三相整流器、谐振电容、谐振电感炉产生的热量，大大降低设备故障率，保障工件热处理高效节能、安全、可靠运行，节水效果显著。
附图说明
图1本发明电路原理图
图2水冷式冷水机组原理图
图3红外测温无线数据发射器
图4红外测温无线数据接收器
具体实施方式
参照图1、2、3、4，本发明具体实施方式和实施例：包括三相交流电源、交流接触器，数字信号处理控制板3型号tms320f28335的dsp芯片可编程相位控制产生超前、滞后交替移相的两路脉宽调制pwm1、pwm2信号，上管、下管设互锁死区时间tdt，分别经光纤耦合到两块双路igbt驱动板1、2，构成双路igbt模块并联连接的两个半桥合成为h桥逆变器，由变压器匹配串联谐振负载电路，四个桥臂igbt模块斜对角导通、截止，零功率软启动，交替移相开关时间相等功耗均衡，克服固定桥臂功耗大的缺陷，第一块双路igbt驱动板1输出接口p1、p2、p3依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1栅极、集电极、发射极，第一块双路igbt驱动板1输出接口j1、j2、j3依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1n栅极、集电极、发射极，第一块双路igbt驱动板1输出接口p4、p5、p6依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂c的管组q3栅极、集电极、发射极，第一块双路igbt驱动板1输出接口j4、j5、j6连接igbt模块h桥逆变器桥臂c的管组q3n栅极、集电极、发射极，第二块双路igbt驱动板2输出接口p1、p2、p3连接igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2栅极、集电极、发射极，第二块双路igbt驱动板2输出接口j1、j2、j3依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2n栅极、集电极、发射极，第二块双路igbt驱动板2输出接口p4、p5、p6依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4栅极，集电极，发射极，第二块双路igbt驱动板2输出接口j4、j5、j6依次连接igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4n栅极、集电极、发射极。
igbt模块h桥逆变器桥臂a管组、c管组散热板分别装配两个冷水盒，两个冷水盒进水管分别连接水冷式冷水机组的出水管，水盒出水管分别连接水冷式冷水机组的进水管，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1集电极连接铜排，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q3发射极连接铜排，两块铜排绝缘层分隔叠合，两块铜排之间连接第一组滤波薄膜电容c1，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1发射极与igbt模块h桥逆变器桥臂c的管组q3集电极互连导线串入磁环e1为电感l1接到直流母线第一层的一块铜板，直流母线第一层的一块铜板连接阻抗匹配变压器t电感tl1的一端，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1n集电极连接铜排，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q3n发射极连接铜排，两块铜排绝缘层分隔叠合，两块铜排之间连接第二组滤波薄膜电容c2，igbt模块h桥逆变器桥臂a的管组q1n发射极与igbt模块h桥逆变器桥臂c的管组q3n集电极互连导线串入磁环e1为电感l2接到直流母线第一层的一块铜板，电感l2与电感l1导线反向串入磁环e1，阻抗匹配变压器t电感tl1另一端连接电容c0一端，阻抗匹配变压器t电感tl2与感应炉谐振电感l、谐振电容c串联相接，并且穿入电流互感取样磁环电感il，阻抗匹配变压器t电感tl2两端作为逆变器输出电压测量接口，阻抗匹配变压器t铁氧体磁芯冷却进水管、电感tl1进水管、电感tl2进水管连接水冷式冷水机组的出水管，阻抗匹配变压器t铁氧体磁芯冷却出水管、电感tl1出水管、电感tl2出水管连接水冷式冷水机组的进水管，谐振电容c0水箱进水管连接水冷式冷水机组的出水管，谐振电容c0水箱出水管连接水冷式冷水机组的进水管，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组、d的管组散热板分别装配两个冷水盒，两个冷水盒进水管分别连接水冷式冷水机组的出水管，水盒出水管分别连接水冷式冷水机组的进水管，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2集电极连接铜排，igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4发射极连接铜排，两块铜排绝缘层分隔叠合，两块铜排之间连接第三组滤波薄膜电容c3，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2发射极与igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4集电极互连导线串入磁环e2为电感l3接到直流母线第一层另一块铜板，直流母线第一层另一块铜板连接电容c0的另一端，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2n集电极连接铜排，igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4n发射极连接铜排，两块铜排绝缘层分隔叠合，两块铜排之间连接第四组滤波薄膜电容c4，igbt模块h桥逆变器桥臂b的管组q2n发射极与igbt模块h桥逆变器桥臂d的管组q4n集电极互连导线串入磁环e2为电感l4接到直流母线第一层另一块铜板，电感l4与电感l3导线反向串入磁环e2。
数字信号处理器dsp芯片可编程相位控制产生超前、滞后交替的两路移相脉宽调制pwm1、pwm2信号，移相角从180°逐渐减小，脉宽从零开始慢慢增大，直到最大值，然后，移相角反方向变化，交替轮换四个桥臂igbt模块开关时间相等平衡功耗，克服固定移相桥臂开关时间不变功耗大的缺陷，消除隐患提高设备可靠性，变压器匹配感应炉谐振电感阻抗，工件等效负载获取最大输出功率，高效、节能运行。
并联igbt模块增大输出功率，但因igbt模块饱和压降差异和结温tj影响稳态电流不均衡，必需对并联igbt模块电流均衡分配。两个igbt模块并联逆变输出端分别由导线反向穿入磁环e1为电感l1、电感l2。当两个igbt模块输出电流相等时，电感l1、电感l2电流产磁通相互共扼抵消，均衡电感等效为零，不产生压降，并联的两个igbt模块输出电流不相等时，有一个δi电流进入负载，这个δi在均流电感产生压降迫使该igbt模块输出电流提高，另一个igbt模块输出电流降低，两个电流共扼均流，抑制并联模块产生环流冲击，避免igbt模块电流升高结温超限烧坏。磁环e2电感l3、电感l4与磁环e1电感l1、电感l2的结构和工作原理相同。
冷却机组的压缩机i、冷凝器x、冷却塔d、蒸发器y、水箱g、干燥过滤器c、滤渣器l、电磁阀b、膨胀阀a、高压控制器f1、低压控制器f2、水泵p、温度计h1、h2、调温阀k1、控制阀k2、温度传感器r组成，其中，蒸发器y置于水箱g中，水箱g置有浮球开关e，浮球开关e控制水位缺水报警，并启动控制阀k2进水，蒸发器y一端经制冷媒体传递铜管连接压缩机i输入口，压缩机i输出口经制冷媒体传递铜管、低压控制器f2接冷凝器x，冷凝器x置于冷却塔d，冷凝器x制冷媒体传递铜管经高压控制器f1、过干燥过滤器c、电磁阀b、膨胀阀a连接蒸发器y制冷媒体传递铜管另一端，制冷剂充入制冷媒体传递铜管，冷却塔d进水管经控制阀j、调温阀k1、滤渣器l、控制阀m连接工业用水，工业用水可直接经控制阀z接到冷却塔d进水管，温度传感器r检测水泵p出水温度连接调温阀k1，温度计h1、h2分别显示冷却塔d进水、出水温度，冷却塔d出水管经控制阀n排水，水箱g出水管经水泵p、控制阀q分路接三相整流模块水盒s进水管、h桥igbt模块水盒t进水管、阻抗匹配变压器w进水管、感应炉谐振电感u进水管、谐振电容水盒v进水管，三相整流模块水盒s出水管、h桥igbt模块水盒t出水管、阻抗匹配变压器w出水管、感应炉谐振电感u出水管、谐振电容v水盒出水管经控制阀o返回到水箱g。