超音频串联谐振感应加热电源的研究

论文摘要

感应加热作为一种加热手段,相比传统的加热方式有许多优点。随着工业技术的发展,感应加热技术被越来越多的应用到各种工业加热场合,而感应加热电源作为加热设备的主要部件,起到非常重要的作用。同时,电力电子技术的发展,促进了感应加热技术的不断革新。本文采用频率跟踪和移相调功控制技术,设计了一台应用于导线镀膜用的输出功率为2kW,开关频率为30kHz的超音频串联感应加热电源实验装置;并使逆变电路工作在感性状态,变换电路中所有的功率器件都实现零电压软开关,降低了器件的开关应力和开关损耗,减少电磁干扰,提高了电磁兼容性能力。同时,文中对感应加热电源的发展现状、基本工作原理及数学模型进行了阐述。在理论分析的基础上,完成了实验装置的设计、制作和调试,包括主电路、控制电路、MOSFET缓冲电路、驱动电路、采样和保护电路等,采用TI公司CD4046作为控制器核心控制电源工作,论文给出了实验结果,说明该实验装置工作性能稳定,输出波形满足要求,达到了实验研究的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 感应加热的原理与用途
• 1.1.1 电磁感应的三种效应与透入深度
• 1.1.2 特点与用途
• 1.2 国内外感应加热的发展现状
• 1.3 感应加热电源的发展趋势
• 1.4 电力电子元器件的发展及开关管的选择
• 1.5 本文的主要工作内容
• 第二章 感应加热电源的结构及原理分析
• 2.1 逆变器与谐振负载电路的原理分析
• 2.1.1 串联谐振逆变器的原理分析
• 2.1.2 并联谐振逆变器的原理分析
• 2.1.3 电压型逆变器与电流型逆变器的比较分析
• 2.2 串联谐振逆变器的调功方法
• 2.2.1 直流侧调功
• 2.2.2 逆变侧调功
• 2.3 本章小结
• 第三章 控制电路原理分析
• 3.1 锁相环的组成和工作原理
• 3.2 平均电流控制的工作原理分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统硬件结构与实现
• 4.1 概述
• 4.2 主电路
• 4.2.1 整流电路设计
• 4.2.2 滤波电容的选择
• 4.2.3 逆变电路设计
• 4.3 负载谐振电路设计
• 4.3.1 谐振参数计算
• 4.3.2 匹配变压器的设计
• 4.4 控制电路设计
• 4.4.1 频率跟踪锁相电路设计
• 4.4.2 功率调节电路设计
• 4.4.3 驱动电路设计
• 4.4.4 保护电路设计
• 4.4.5 防合闸浪涌电流电路的设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 实验波形与结果分析
• 5.1 实验装置
• 5.1.1 主电路原理图
• 5.1.2 控制电路原理图
• 5.2 实验结果及分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文与研究成果