感应加热灶具的负载适应性研究

发布时间：2023-12-02 11:57

　　感应加热(Induction Heating,简称IH)灶具因快速、高效、安全等优势,已经成为不可或缺的家用电器。传统的家用电磁炉只能有效加热铁磁性材料锅具或电磁炉专用锅具,但不能加热低磁导率锅具,另外不同品牌电磁炉锅具的使用存在通用性问题,所以电磁炉对不同磁导率锅具的适应性较差。因此,提高电磁炉对多种金属材质锅具的适应性,对增加电磁炉的通用性和广泛使用具有重要意义。根据感应加热原理,当系统参数确定时,若要实现对低磁导率锅具加热,需提高负载谐振频率,增大负载等效阻抗。因此本文研究了一种采用中继线圈结构提高负载适应性的方案,使电磁炉适应多种材质锅具加热,中继线圈的存在还可以降低开关管电流。在该方案中,逆变电路共有四种工作模式,在保证输出功率满足要求的同时,使线圈电流最小化。本文运用小信号分析法,推导了电磁炉系统的等效阻抗表达式,分别分析了锅具磁导率与电阻率变化时,电磁炉系统等效电阻、等效电感与频率之间的关系。根据系统输出功率和负载适应性的要求,分析了该方案中逆变电路的工作模式,设计了模式选择方法,并研究了中继线圈结构的阻抗特性以及线圈电流特性。利用COMSOL软件对采用中继线圈和不采用中...

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 感应加热技术概述
        1.1.1 感应加热技术原理及发展
        1.1.2 感应加热电源主要应用
    1.2 电磁炉工作原理和特点
        1.2.1 电磁炉工作原理
        1.2.2 透入深度与三大效应
        1.2.3 电磁炉负载特性
    1.4 国内外研究现状
    1.5 本课题主要研究内容
2 电磁炉感应线圈等效阻抗分析
    2.1 电磁炉系统等效阻抗组成部分
    2.2 电磁炉感应线圈模型分析
    2.3 电磁炉模型频域分析结果
    2.4 本章小结
3 IH灶具整体方案设计与研究
    3.1 电路拓扑结构分析
    3.2 工作模式分析
        3.2.1 全桥模式和半桥模式
        3.2.2 二倍频模式和三倍频模式
        3.2.3 各个模式损耗分析
    3.3 工作模式选择设计
    3.4 双线圈电路研究
        3.4.1 谐振槽路分析
    3.5 仿真与分析
        3.5.1 仿真模型及波形分析
    3.6 本章小结
4 有限元仿真分析
    4.1 有限元简介
    4.2 COMSOL Multiphysics简介
        4.2.1 电磁场模块
        4.2.2 热传导模块
    4.3 IH灶具模型建立和分析
        4.3.1 模型建立
        4.3.2 电磁炉模型热仿真结果和分析
    4.4 本章小结
5 IH灶具系统硬件设计与验证
    5.1 IH系统主电路结构
    5.2 参数设计与器件选型
        5.2.1 整流侧电路参数设计
        5.2.2 逆变电路参数和器件选型
    5.3 实验结果与分析
    5.4 本章小结
6 全文总结与展望
致谢
参考文献



本文编号：3869620