基于调频方式电磁炉的控制系统

论文摘要

电磁感应加热技术是一种新型的加热技术,它较目前电热丝加热技术、远红外线加热技术、微波加热技术具有无可比拟的优越性。电磁炉利用电磁感应加热技术,以其节能,高效,环保的优点越来越多的应用于宾馆、饭店、单位食堂等,具有强大的优势和发展潜力。本文介绍了感应加热的基本原理,分析串联谐振感应加热电源的谐振槽路和拓扑结构。主电路采用单相不控整流IGBT全桥逆变电路,调节频率调节功率。完成了试验装置的设计、制作和调试,其中包括主电路、控制电路、IGBT缓冲电路、驱动电路、采样以及保护电路的设计。在以DSP为控制核心的硬件平台的基础上编制了系统的控制程序,并进行了调试。最后,论文给出了实验结果,输出的波形满足控制要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 感应加热的特点和用途
• 1.2 感应加热与电力电子器件的发展
• 1.3 感应加热的趋势
• 1.4 本课题的主要内容
• 1.5 小结
• 2 感应加热电源的原理及结构分析
• 2.1 感应加热基本工作原理
• 2.2 感应加热电源的基本结构
• 2.3 感应加热电源负载电路及其特性
• 2.4 串联谐振感应加热电源
• 2.4.1 串联谐振电路的分析
• 2.4.2 工作原理
• 2.5 并联谐振感应加热电源
• 2.5.1 微分方程法
• 2.5.2 谐波分析法
• 2.6 串联逆变器和并联逆变器的比较
• 2.7 小结
• 3 系统的硬件结构与实现
• 3.1 概述
• 3.2 系统的主电路设计
• 3.2.1 整流电路设计
• 3.2.2 逆变电路的设计
• 3.2.3 缓冲吸收电路的设计
• 3.2.4 负载谐振槽路参数的分析计算
• 3.3 调功方法的分析研究
• 3.3.1 整流侧调功方式
• 3.3.2 逆变侧调功方式
• 3.4 仿真研究
• 3.4.1 主电路的拓扑结构及仿真波形
• 3.4.2 电压源单相方波逆变电路分析
• 3.5 减小开关损耗措施
• 3.6 驱动电路的设计
• 3.6.1 绝缘栅晶体管
• 3.6.2 IGBT的特性
• 3.6.3 IGBT驱动电路设计
• 3.7 电源模块设计
• 3.8 调理电路设计
• 3.8.1 霍尔传感器
• 3.8.2 信号检测采集电路
• 3.8.3 保护电路设计
• 3.8.4 实验电路板
• 3.8.5 防合闸浪涌电路设计
• 3.9 小结
• 4 电磁炉控制系统设计
• 4.1 系统建模
• 4.2 控制算法
• 4.2.1 PID控制原理
• 4.2.2 数字PID控制器
• 4.3 采样周期T的选择原则
• 4.4 PID数字控制器的参数整定
• 4.5 电磁炉加热模式
• 4.5.1 连续加热模式
• 4.5.2 有级加热模式
• 4.6 控制系统软件设计
• 4.6.1 编写软件的硬件支持平台
• 4.6.2 开关管IGBT触发信号
• 4.6.3 程序模块设计
• 4.7 小结
• 5 实验结果及全文总结
• 5.1 实验结果
• 5.2 全文总结
• 致谢
• 参考文献