智能温控高频电磁感应加热系统的研究

发布时间：2017-10-14 06:09

  本文关键词：智能温控高频电磁感应加热系统的研究

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【摘要】：感应加热作为一种新兴加热方式,与传统加热方式相比具有很多优点。随着国家工业化进程的发展和对环境保护的重视,感应加热作为一种科技含量高,无环境污染的加热方式,正在逐渐的成为加热领域中的强大的竞争对手,被广泛的应用到工业加热中。感应加热技术的核心是电磁感应加热电源,它的内部整流部分、逆变部分更是研究的重点所在。随着电力电子技术的发展,以及新型高频、大功率电力半导体器件的出现,使现代感应加热电源逐步走向大功率、高频化。以IGBT为逆变部分功率开关器件的电磁感应加热电源更是发展的重要方向,因此有必要研究感应加热电源的内部结构以及控制方法。本文详细地介绍了电压型串联感应加热电源的主电路结构,工作原理,参数设计。并且提出了有限双极性控制方法和频率跟踪控制方法,对比了两种控制方式的优缺点。并且利用频率跟踪控制方式成功设计了一台30kW/17kHz的串联谐振式感应加热电源。整流部分采用晶闸管构成的三相桥式全控整流电路,以单片机为核心设计了数字晶闸管数字脉冲触发,通过改变相角来调节输出功率。逆变电路采用IGBT构成全桥电路,负载回路采用串联谐振结构。采用SG3525芯片实现了对负载的频率跟踪控制,完成相位锁定,实现了负载的阻抗匹配,提高了功率因数。通过MATLAB仿真以及实验最终证明了此感应加热电源工作状态良好。并最终设计出了智能、温控的大功率感应加热系统。
【关键词】：感应加热 串联谐振 锁相环 IGBT
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM924.01
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-14
• 1.1 引言9-10
• 1.2 论文研究的背景和意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.4 本课题的主要内容13-14
• 2. 串联谐振感应加热电源工作特性分析14-27
• 2.1 感应加热的原理14-15
• 2.2 谐振逆变器的分类15-18
• 2.3 串联谐振负载特性分析18-20
• 2.4 串联谐振逆变器的工作过程分析20-24
• 2.5 感应加热电源的总体结构以及调功率方式24-27
• 3. 有限双极性与频率跟踪两种控制方式的对比27-41
• 3.1 有限双极性的控制方式27-31
• 3.1.1 有限双极性电路结构27-28
• 3.1.2 系统电路的工作过程分析28-30
• 3.1.3 驱动脉冲电路的设计30-31
• 3.2 频率跟踪的串联谐振控制方法31-41
• 3.2.1 锁相环原理32-33
• 3.2.2 控制电路的设计33
• 3.2.3 软启动33-35
• 3.2.4 相位限制35-36
• 3.2.5 互锁电路设计36-37
• 3.2.6 过热过流保护电路37
• 3.2.7 IGBT驱动电路37-38
• 3.2.8 功率调节部分38-41
• 4. 感应加热电源的主电路设计与参数选择41-47
• 4.1 频率跟踪型感应加热电源的主电路结构42
• 4.2 EMI抗电磁干扰电路42-43
• 4.3 整流电路设计43-45
• 4.3.1 三相桥式全控整流电路43-44
• 4.3.2 晶闸管的参数计算44-45
• 4.4 滤波电容的选择45
• 4.5 逆变部分设计45-47
• 4.5.1 逆变器件IGBT的选择45
• 4.5.2 串联谐振回路电感电容的选择45-47
• 5. 软件仿真以及硬件实验波形47-56
• 5.1 MATLAB/Simulink感应加热系统的仿真47-51
• 5.2 实验波形51-54
• 5.3 装置照片54-56
• 6. 智能温控大功率感应加热系统的设计56-59
• 6.1 系统主电路结构56-57
• 6.2 系统控制电路结构57-59
• 7. 结论59-60
• 7.1 总结59
• 7.2 展望59-60
• 参考文献60-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64
• 作者简介64

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本文编号：1029416