自由感应加热技术电路系统的设计与实现

发布时间：2017-09-25 02:04

  本文关键词：自由感应加热技术电路系统的设计与实现

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【摘要】：随着电磁感应加热技术的迅猛发展,尤其是以电磁灶为代表的电磁感应加热产品的不断完善,人们对于相关的电路系统要求越来越高。正是基于这种研究背景,一种新的电磁感应加热电路——自由感应加热型电路,开始逐步地从研发阶段走向生产应用阶段。自由感应加热技术的硬件电路以传统的电磁感应加热电路为基础,通过改变电路拓扑结构并搭配更高级芯片实现技术上的改进。相对于传统电磁灶,自由感应加热型电磁灶具有完整的感应炉灶面,使得一个或多个锅具在任何时候加热时都不局限于固定的烹饪区。本论文以高级芯片STM32和FPGA作为软件控制部分,设计与实现一种基于新型电路拓扑结构和负载检测技术的自由感应加热电路系统,较传统电磁加热系统更加自由方便,具有一定的实用意义和研究价值。本文首先对电磁感应加热技术的基本原理、电磁灶的工作原理、逆变电路拓扑结构、软开关技术等自由感应加热技术的相关理论作了详细地介绍。根据这些理论,通过OrCAD的仿真与分析,设计了包括功率开关驱动电路、电源整流滤波电路、主工作电路、负载检测电路以及电压波动检测、风扇驱动、档位变换、温度传感等外围电路的自由感应加热硬件电路,并通过Altium Designer完成了相应的PCB设计与电路系统实现。最后,根据硬件电路完成负载检测、多功率档位调节、电路保护、风扇散热、报警、液晶显示等系统功能分析,并对包括IGBT驱动电路、负载检测电路等重要模块的信号波形进行测试分析。测试分析主要针对检锅和正常加热工作两种状态分别进行,通过仿真与实验确定各元器件及其取值,确保负载检测电路的电压信号在安全范围内且能够反馈回控制芯片的I/O口,使其完成检锅、电路通断控制等工作,逐步完善整个电路系统。
【关键词】：自由感应加热技术 电路系统 电路拓扑结构 IGBT
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM924.01
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 论文研究背景与意义9-10
• 1.2 自由感应加热技术的发展历史和研究现状10-12
• 1.3 论文工作的主要内容12-14
• 第二章 自由感应加热技术电路系统的相关理论14-27
• 2.1 引言14
• 2.2 电磁感应加热的基本原理14
• 2.3 电磁灶的基本工作原理14-16
• 2.4 电磁灶的逆变电路拓扑结构分析16-20
• 2.4.1 电压谐振逆变电路工作模式的分析17
• 2.4.2 全桥型电压谐振逆变电路17-19
• 2.4.3 半桥型电压谐振逆变电路19-20
• 2.5 自由感应加热型电磁灶的电路拓扑结构分析20-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 自由感应加热技术的硬件电路分析与设计27-53
• 3.1 功率开关管IGBT的驱动电路27-32
• 3.2 电源整流滤波电路32-36
• 3.3 主工作电路36-41
• 3.3.1 谐振逆变参数的计算与仿真36-40
• 3.3.2 主工作电路在Altium Designer中的原理图设计40-41
• 3.4 负载检测电路41-46
• 3.5 外围电路46-52
• 3.5.1 电压波动检测电路46-48
• 3.5.2 温度监控电路48-49
• 3.5.3 风扇驱动电路49-50
• 3.5.4 档位调节电路50-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 电路系统的功能分析与设计53-56
• 4.1 电路系统的功能设计53-55
• 4.2 电路系统的工作流程55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 电路系统的测试分析56-63
• 5.1 实验条件与测试仪器56
• 5.2 IGBT栅极—发射极电压波形的测试分析56-58
• 5.2.1 检锅状态测试56-57
• 5.2.2 正常加热状态测试57-58
• 5.3 负载检测电路的电压测试分析58-62
• 5.3.1 电路空载状态测试58-59
• 5.3.2 有锅状态测试59-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 全文总结与展望63-65
• 6.1 本论文工作总结63
• 6.2 后续工作展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录69-72

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本文编号：914724