涂膜剂用高频加热电源的研究与设计

发布时间：2020-04-07 06:32

【摘要】：在现代工业中工件表面的加工锻造、金属焊接及熔炼都需要很高的热量,普通的加热方法效率低、耗能大、对环境还造成了污染,所以在加热电源当中无污染比较可靠的就是感应加热电源,在工业中对于感应加热的应用最广泛的就是零件表面淬火,它使零件加工大大简化,并且使成本降低。经过感应加热的零件表面会获得较高的硬度,内部仍能保留韧性,因此这种加热方法既能增加零件的工作寿命也能提高机器的使用性能,市场上有各种各样的感应加热电源电路,用于国内工业的感应电源其功率范围从几百瓦到几兆瓦不等,感应加热电源的市场也在快速的增长,因此这类工业应用所需要的电源级别也在增加。本文提出了一种新型的高功率、高效率的感应加热电源,该电源具有功率因数高的优点,不受负载变化的影响,且输入电流低。在设计之前先通过仿真比较了二极管整流器+斩波器+IGBT逆变器、可控硅整流器+斩波器+IGBT逆变器、IGBT整流器+IGBT逆变器三种组合在相同情况下的输出值,最终选择了二极管整流器+斩波器+IGBT逆变器组成的电路拓扑结构。本文主要侧重硬件,主要包括以下几个方面:第一,高频感应加热电源外围硬件电路的设计,通过常规的经验公式对硬件参数进行计算,然后对滤波、整流、逆变、负载电路的硬件进行选择。第二,硬件电路的搭建和软件调试,对选好的硬件电路进行组合,将所有的检测值都输入到STM32F103芯片当中,通过对输入参数的修改,使每个子硬件模块能够达到输出要求并能够得到输出结果。第三,试验观测与矫正,校验仿真波形与实际电路波形的差距,通过调整算法改变参数使实际电路输出值更加完美更加优化。本文研究的感应加热电源主要应用于铁丝类制品外表面镀金属保护层,由于工艺的要求,铁丝类制品需要先通过高温水域去除氧化膜,然后经过一系列清洗打磨流程后,外镀金属保护细小颗粒,接下来再通过上千度的高温加热,使金属颗粒均匀的熔化,涂在铁丝制品的表面。本文重点研究并解决了功率因数、纹波特性、谐波失真、无源元件容量、硬件选择等技术难题,通过simulink仿真,验证了本课题理论的正确性,以理论研究为基础,搭建了约为197kHz的高频感应加热电源,成功的对铁丝进行了表面清洗、淬火、镀层等工作。
【图文】：

图 1-1 感应加热原理，利用电磁感应加热直接加热金属使电能转化为热能，大用于加热的物体而不使用传热介质，可以迅速加热[7]。因发展，金属锻造、熔炼、表面硬化、退火等主要领域得到了涂膜机主要用于铁丝、金属钢管等棒状物件外表面镀无污置(以铁丝镀镍锌层为例)主要流程为：未作处理的铁丝盘高温水域，对铁丝表面的杂质进行清洗，随后经过镀层装，接下来进入高频加热装置对镀镍锌层的铁丝进行高温处热流程、整体结构如图 1-2 到 1-4 所示。

图 1-1 感应加热原理图 1-1 所示，利用电磁感应加热直接加热金属使电能转化为热能，，大量的能量可间内直接应用于加热的物体而不使用传热介质，可以迅速加热[7]。因此，随着钢机械工业的发展，金属锻造、熔炼、表面硬化、退火等主要领域得到了广泛的应用题的来源论文研究的涂膜机主要用于铁丝、金属钢管等棒状物件外表面镀无污染防腐蚀耐层用，本装置(以铁丝镀镍锌层为例)主要流程为：未作处理的铁丝盘通过电机的铁丝先通过高温水域，对铁丝表面的杂质进行清洗，随后经过镀层装置迅速对铁一层镍锌膜，接下来进入高频加热装置对镀镍锌层的铁丝进行高温处理。感应加实物图、加热流程、整体结构如图 1-2 到 1-4 所示。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG307;TM924.01

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