中频感应加热器设计与关键技术研究
发布时间：2022-02-24 21:00
在我国北方,冬季寒冷,供暖在每家每户中必不可少,由于传统的锅炉取暖方式以燃煤为主,环境污染严重。随着国内风电、光电规模逐渐加大,弃风弃光问题严重,清洁能源得不到及时消纳而浪费。因此感应加热技术凭着加热温度高、速率快、电热转换效率高、利用清洁能源、对环境污染小、能实现自动控制等众多优点应用于水加热是大势所趋,其可以消纳光电、风电等清洁能源用于供暖和储能,有巨大的应用前景。本文分析了中频感应加热器依据的电磁感应原理、集肤效应与热传导,对感应加热电源中主电路进行了各种类拓扑分析,对比其优缺点确定了本设计所用的拓扑结构,应用变压器模型对其负载等效分析,并阐述了负载谐振电路各个状态下的工作过程,研究了当负载工作在弱感性状态下时,负载工作状态最佳,能实现零电压开通,且管间自然换流无损耗,不容易发生桥内直通故障。然后对感应加热器主电路与负载参数进行了设计计算和器件选型,选择IGBT为逆变电路功率开关管。针对功率器件工作时存在损耗发热问题,应用热阻等效电路法对各点的温度进行分析计算,进而得到散热片所允许的最大热阻值,据此为加热控制器设计了散热系统。对感应加热电源控制电路进行硬件设计,选择单片机STM3...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的目的与意义
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 中频感应加热电源的国内外研究现状
1.2.2 中频感应加热器本体的研究现状
1.3 课题的主要研究内容
第2章 中频感应加热器基础原理与分析
2.1 中频感应加热器基础理论
2.1.1 感应加热器原理
2.1.2 感应加热器依据的主要基础理论
2.2 感应加热电源系统分析
2.2.1 整流电路
2.2.2 逆变电路
2.3 感应加热器负载分析
2.3.1 变压器模型
2.3.2 负载工作状态
2.4 本章小结
第3章 中频感应加热器设计计算
3.1 中频感应加热器主电路参数计算
3.1.1 整流电路设计
3.1.2 滤波电路设计
3.1.3 逆变电路设计
3.1.4 负载槽路参数设计
3.2 感应加热电源中器件损耗计算与散热系统设计
3.2.1 器件损耗分析计算
3.2.2 散热系统设计计算
3.3 中频感应加热控制器硬件电路设计
3.3.1 主控电路及其基本外围电路
3.3.2 PWM输出电路
3.3.3 IGBT驱动与保护电路
3.3.4 数字锁相环电路
3.3.5 温度与水位采样与保护电路
3.4 本章小结
第4章 中频感应加热器仿真分析与实验
4.1 中频感应加热电源仿真分析
4.1.1 感应加热电源系统模型搭建
4.1.2 仿真结果分析
4.2 中频感应加热器本体电磁场仿真
4.2.1 感应加热器本体模型搭建
4.2.2 仿真结果分析
4.3 实验平台搭建
4.4 实验结果分析
4.5 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁感应加热技术与应用[J]. 金辉. 连铸. 2019(02)
[2]北京某住宅太阳能集中集热-分户储热系统设计实例[J]. 郑亚娟,李向军. 中国建筑金属结构. 2018(10)
[3]全球储能产业发展态势分析[J]. 朱文韵. 科学. 2018(04)
[4]多孔硅芯炉感应加热线圈磁场效应的仿真分析[J]. 李金刚,刘高原. 系统仿真学报. 2018(06)
[5]储能技术与产业现状及发展趋势[J]. 余本善,孙乃达,焦姣. 石油科技论坛. 2017(01)
[6]基于多电平逆变器的感应加热双频率输出设计[J]. 冷朝霞,刘庆丰. 电工技术学报. 2016(24)
[7]电源频率对钢管感应加热过程影响的模拟试验及验证[J]. 陈天翔,王占军. 金属热处理. 2016(11)
[8]大功率IGBT驱动电路设计与应用[J]. 凤良燕,郑崇伟. 电子器件. 2015(02)
[9]换能器驱动电路的设计及实验研究[J]. 于泽旭,宋锦春,王天骄,袁聪. 机械与电子. 2015(03)
[10]全数字硬件化锁相环参数分析与设计[J]. 刘亚静,范瑜. 电工技术学报. 2015(02)
博士论文
[1]高频感应加热电压型逆变器功率控制研究[D]. 张智娟.华北电力大学（河北） 2010
[2]感应加热电源负载感应器模型与恒频调功研究[D]. 徐应年.华中科技大学 2009
[3]固态高频感应加热电源控制技术的研究[D]. 李亚斌.华北电力大学（河北） 2008
[4]固态高频LLC电压型感应加热谐振逆变器研究[D]. 王英.浙江大学 2005
硕士论文
[1]中频感应加热智能控制器的研究[D]. 王振.西安科技大学 2017
[2]变频器IGBT电热模型分析及散热系统设计[D]. 赵静波.电子科技大学 2017
[3]串联型高频感应加热电源锁相控制技术研究[D]. 江涛.华北电力大学 2017
[4]电压型谐振逆变器中智能PID控制的研究[D]. 王俊仃.华北电力大学 2017
[5]串联谐振式中频感应加热电源的研究与设计[D]. 余可.安徽工业大学 2016
[6]利用供暖实现消纳风电的技术方案研究[D]. 许晓超.华北电力大学 2016
[7]基于STM32微控制器的自由感应加热控制技术研究[D]. 曹稳坤.电子科技大学 2016
[8]基于DSP的IGBT串联谐振中频电源设计[D]. 王坤杰.重庆理工大学 2016
[9]输送管道中频感应加热双场耦合及优化设计[D]. 易小开.天津工业大学 2015
[10]电磁感应加热系统负载感应器及其电控系统研究[D]. 杨伟福.深圳大学 2015
本文编号：3643500
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的目的与意义
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 中频感应加热电源的国内外研究现状
1.2.2 中频感应加热器本体的研究现状
1.3 课题的主要研究内容
第2章 中频感应加热器基础原理与分析
2.1 中频感应加热器基础理论
2.1.1 感应加热器原理
2.1.2 感应加热器依据的主要基础理论
2.2 感应加热电源系统分析
2.2.1 整流电路
2.2.2 逆变电路
2.3 感应加热器负载分析
2.3.1 变压器模型
2.3.2 负载工作状态
2.4 本章小结
第3章 中频感应加热器设计计算
3.1 中频感应加热器主电路参数计算
3.1.1 整流电路设计
3.1.2 滤波电路设计
3.1.3 逆变电路设计
3.1.4 负载槽路参数设计
3.2 感应加热电源中器件损耗计算与散热系统设计
3.2.1 器件损耗分析计算
3.2.2 散热系统设计计算
3.3 中频感应加热控制器硬件电路设计
3.3.1 主控电路及其基本外围电路
3.3.2 PWM输出电路
3.3.3 IGBT驱动与保护电路
3.3.4 数字锁相环电路
3.3.5 温度与水位采样与保护电路
3.4 本章小结
第4章 中频感应加热器仿真分析与实验
4.1 中频感应加热电源仿真分析
4.1.1 感应加热电源系统模型搭建
4.1.2 仿真结果分析
4.2 中频感应加热器本体电磁场仿真
4.2.1 感应加热器本体模型搭建
4.2.2 仿真结果分析
4.3 实验平台搭建
4.4 实验结果分析
4.5 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁感应加热技术与应用[J]. 金辉. 连铸. 2019(02)
[2]北京某住宅太阳能集中集热-分户储热系统设计实例[J]. 郑亚娟,李向军. 中国建筑金属结构. 2018(10)
[3]全球储能产业发展态势分析[J]. 朱文韵. 科学. 2018(04)
[4]多孔硅芯炉感应加热线圈磁场效应的仿真分析[J]. 李金刚,刘高原. 系统仿真学报. 2018(06)
[5]储能技术与产业现状及发展趋势[J]. 余本善,孙乃达,焦姣. 石油科技论坛. 2017(01)
[6]基于多电平逆变器的感应加热双频率输出设计[J]. 冷朝霞,刘庆丰. 电工技术学报. 2016(24)
[7]电源频率对钢管感应加热过程影响的模拟试验及验证[J]. 陈天翔,王占军. 金属热处理. 2016(11)
[8]大功率IGBT驱动电路设计与应用[J]. 凤良燕,郑崇伟. 电子器件. 2015(02)
[9]换能器驱动电路的设计及实验研究[J]. 于泽旭,宋锦春,王天骄,袁聪. 机械与电子. 2015(03)
[10]全数字硬件化锁相环参数分析与设计[J]. 刘亚静,范瑜. 电工技术学报. 2015(02)
博士论文
[1]高频感应加热电压型逆变器功率控制研究[D]. 张智娟.华北电力大学（河北） 2010
[2]感应加热电源负载感应器模型与恒频调功研究[D]. 徐应年.华中科技大学 2009
[3]固态高频感应加热电源控制技术的研究[D]. 李亚斌.华北电力大学（河北） 2008
[4]固态高频LLC电压型感应加热谐振逆变器研究[D]. 王英.浙江大学 2005
硕士论文
[1]中频感应加热智能控制器的研究[D]. 王振.西安科技大学 2017
[2]变频器IGBT电热模型分析及散热系统设计[D]. 赵静波.电子科技大学 2017
[3]串联型高频感应加热电源锁相控制技术研究[D]. 江涛.华北电力大学 2017
[4]电压型谐振逆变器中智能PID控制的研究[D]. 王俊仃.华北电力大学 2017
[5]串联谐振式中频感应加热电源的研究与设计[D]. 余可.安徽工业大学 2016
[6]利用供暖实现消纳风电的技术方案研究[D]. 许晓超.华北电力大学 2016
[7]基于STM32微控制器的自由感应加热控制技术研究[D]. 曹稳坤.电子科技大学 2016
[8]基于DSP的IGBT串联谐振中频电源设计[D]. 王坤杰.重庆理工大学 2016
[9]输送管道中频感应加热双场耦合及优化设计[D]. 易小开.天津工业大学 2015
[10]电磁感应加热系统负载感应器及其电控系统研究[D]. 杨伟福.深圳大学 2015
本文编号：3643500
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