全數(shù)字化感應加熱電源的設計.pdf

1、目前，我國感應加熱電源的功率調(diào)節(jié)多是通過直流側調(diào)節(jié)實現(xiàn)，一種是利用晶閘管相控整流電路實現(xiàn)，此種電源在深度控制下功率因數(shù)很低，并且電網(wǎng)電流諧波較大使得整機效率不高；另一種是利用直流斬波電路實現(xiàn)，此類電源由于Buck電路中的功率器件工作在硬開關狀態(tài)下，開關損耗大，效率不夠高。現(xiàn)有的移相PWM調(diào)功方式也存在功率調(diào)節(jié)范圍窄的缺點。為了彌補上述的缺點，本文設計了一種新型的串聯(lián)諧振主電路拓撲結構，采用逆變側功率調(diào)節(jié)方式。整流部分采用不控整流，逆變側

2、為橋式結構，分為超前臂與滯后臂，超前臂并聯(lián)緩沖電容，滯后臂不并聯(lián)電容，超前臂為活動臂進行PWM調(diào)節(jié)，滯后臂為固定臂不進行PWM調(diào)節(jié)，輸出功率的變化通過調(diào)節(jié)超前臂的脈寬來實現(xiàn)。 本文首先介紹了感應加熱電源的特點、基本原理、發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，分析了電力電子器件的發(fā)展和影響感應加熱電源發(fā)展的主要因素。對感應加熱電源中的電流型逆變器和電壓型逆變器作了比較分析，歸納了串聯(lián)諧振逆變器的幾種常用的調(diào)功方法，并對這幾種控制方

3、法的優(yōu)缺點進行了比較，在此基礎上確定了本文的設計方案。 設計了以功率IGBT為開關器件的串聯(lián)諧振逆變器的主電路，提出了實現(xiàn)開關器件軟開關的解決方法，詳細的討論了電源的輸出功率、負載頻率及驅(qū)動脈寬三者之間的關系，并對超前臂關斷電流進行了分析。針對電壓型感應加熱電源頻率跟蹤的要求，闡述了一種新型的控制方式，敘述了一種由電壓源供電的串聯(lián)感應加熱負載的PWM&PFM混合控制方法，這種方法具有功率調(diào)節(jié)范圍寬、頻率變化小的優(yōu)點，適合于各種功

4、率的感應加熱場合。 在分析鎖相環(huán)數(shù)學模型的基礎上，分析了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。用MATLAB中的SIMULINK軟件包分別對整流和逆變部分做了仿真分析，驗證了設計的正確性、合理有效性，并確定了主電路各部分的參數(shù)，同時給出了高頻匹配變壓器、感應線圈等感性部件的計算設計方法和制作工藝。對整個控制電路的思想進行了簡要的敘述，制作了樣機并測試了電源在加熱不同負載時的工作波形，最后給出了整機調(diào)試的實驗結果波形及其分析。 本文是在Oua

5、rturs Ⅱ開發(fā)平臺上利用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)的軟件設計。針對感應加熱電源中的啟動問題，設計了軟件掃頻實現(xiàn)從它激到自激的轉(zhuǎn)化；針對傳統(tǒng)感應加熱電源使用的模擬鎖相環(huán)的缺點，利用QllRrtus Ⅱ軟件中的模塊74LS297設計了數(shù)字鎖相環(huán)，彌補了模擬鎖相環(huán)的缺陷，實現(xiàn)了頻率跟蹤。 本課題研究的感應加熱電源的主回路及控制系統(tǒng)，電路結構簡單，不僅節(jié)省能源而且不易受到干擾，功率因數(shù)達0.95?？刂品绞胶唵?，容易實現(xiàn)軟開關并且功率