平板式电磁感应加热技术研究与实现

发布时间：2019-09-02 16:44

【摘要】：电磁感应加热因其环保、高效、易控等优势已广泛应用在各行各业，尤其是板式感应加热厨具已经落户千家万户。但是，工业、商业中板式电磁感应加热技术大多应用在一些粗犷的恒温恒功率加热装置当中而且存在温度的死区以及线圈受热电感量易变性的问题。因此研究板式感应加热温度的均衡性以及提高其高可靠性锁相频率跟踪控制技术具有重大的意义。本文将板式电磁感应加热系统分为电磁驱动电源模块和磁热耦合两部分来研究。首先，分析了电磁场基础理论、感应加热技术、电磁场的测量技术。Saber软件仿真了驱动电源的主参数结构电路。对于双PWM以及隔离驱动电路进行了可靠性的分析，且为了最大功率的输出对于感应线圈受热电感量易变的特性结构进行了锁相频率跟踪控制策略技术的研究。制作了3.5kW的样机，测试了主逆变电路以及频率跟踪信号，为磁热耦合的研究提供了高可靠的电磁驱动技术。其次，磁热耦合部分的研究本文重点分析了影响磁热耦合的参数包括线圈的拓扑结构、线圈的线径以及感应工件的高度、驱动频率、电感量、板式导体等。同时，对于不同的线圈的拓扑结构进行了相应的涡流场、温度场理论分析，且采用红外热成像技术对感应线圈映射理论进行了实践性的验证；提出已被广泛应用的饼状线圈的板式感应加热装置的温度非均衡性的事实，并采取静态法磁耦合测量技术绘制出饼状线圈感应磁场的分布情况，证明其温度的非均衡性。最后，提出解决板式感应加热温度均衡性的方法，并实际测量相应的感应线圈拓扑结构的磁场均衡性分布的事实。这就为平板式电磁感应加热领域提供实际的参考价值。这也为平板式电磁感应加热装置首次应用在SMD行业领域提供基本的理论分析和参考的意义。
【图文】：

加热实验,板式

图 2-1 板式加热实验装置Fig.2-1 Panel heating experiment device规定垂直于板面向上为Z 轴方向，当高频电流经过线圈时，，其周围产生磁通链，因线圈拓扑结构的不同将在板面上产生不同的磁场强度H 和磁感应强度B ，其关系如(2-5)所示：B H(2-5)其中为板式工件的磁导率，其值由两部分组成即：0 r (2-6)其中r 为板式工件的相对磁导率；0 为大气磁导率；由此看出，当r 为 1 时，线圈上方的感应强度最大。磁通量在板式工件变化时，产生的感应电动势e由下式决定：e d dt(2-7)式(2-7)符号说明线圈的电流方向和感应涡流方向相反。线圈内交变电流在板式工件中磁场的变化规律依然趋向于正弦规律：

因此，板式工件中主要的热源源于涡流，其次是磁滞效应引起主要感应加热方式为涡流，在单位时间t内释放的热量Q关系式如下QIRt(J)f (为感应电动势与工件电阻的比值， R 为工件电阻。逆变拓扑结构特性比较动模块主要由逆变电路构成，一般负载槽路由两种形式：电流型和中电流型即并联负载如图 2-2 中图(a)所示，电压型为串联型负载如(b)所示。电流型并联结构主要有线圈等效电阻 R 、电感线圈 L 串联并联。其中电容为谐振电容。而电压型串联相对来说比较简单，主感L和等效电阻R 以及电容串联构成。了更好的提高对板式感应加热电源的磁热耦合质量指标[30]，对逆变行了比较。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM924.01

【参考文献】