移相PWM感应加热电源研究

论文摘要

感应加热电源在金属热处理工业中有很广泛的应用,对国民经济发展有很大的推动作用。可以完成绝大多数工业热处理的要求。本文简单介绍了感应加热原理及其发展动态,分析和比较了感应加热电源的各种功率调节方式,指出了各种功率调节方式的优缺点,提出了一种移相PWM功率控制策略。本论文给出了该拓扑详细的电路工作原理分析、电路特性的数学分析和参数设计方法;并且对该电路拓扑的逆变控制方案以及保护措施做了详细分析,在理论分析的基础上,完成了装置的设计、调试,包括主电路、控制电路、IGBT缓冲电路、驱动电路、采样和保护电路等。采用变频控制方法,以两片CD4046作为控制器核心控制电源工作,保证开关管的软开关。最后,通过电路仿真验证了该拓扑在感应加热电源中使用的优良性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 概述
• 1.1 感应加热的基本知识
• 1.1.1 感应加热起源
• 1.1.2 感应加热特点
• 1.1.3 感应加热的基本原理
• 1.1.3.1 透入深度与集肤效应
• 1.2 感应加热技术的发展与现状
• 1.2.1 感应加热技术的发展过程
• 1.2.2 国外感应加热电源现状
• 1.2.3 国内感应加热电源现状
• 1.2.4 感应加热电源技术的发展现状和趋势
• 1.3 选题的意义和本文的主要内容
• 第二章 感应加热电源技术分析与比较
• 2.1 感应加热电源组成
• 2.2 逆变环节
• 2.2.1 自关断器件构成的逆变器的拓扑结构及比较
• 2.3 谐振逆变器拓朴结构选择
• 2.4 串联谐振逆变器的常用功率调节方法
• 2.4.1 串联谐振逆变器的负载分析
• 2.4.2 串联谐振逆变器的常用功率调节方法
• 2.4.2.1 调压调功
• 2.4.2.2 调频（PFM）调功
• 2.4.2.3 脉冲密度调制（PDM）方法
• 2.4.2.4 脉冲宽度与频率混合调制（PWM&PFM）方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 容性PWM&PFM控制技术分析
• 3.1 开关器件的选择
• 3.2 IGBT管的工作原理及特性
• 3.2.1 IGBT的工作原理
• 3.2.2 IGBT管的静态特性及参数
• 3.2.3 IGBT管的动态特性及参数
• 3.2.4 IGBT管的安全工作区
• 3.2.5 IGBT的特性及注意事项
• 3.3 功率控制方式主电路图和分析
• 3.3.1 功率控制方式主电路图和分析
• 3.3.2 软开关的实现
• 3.3.3 寄生参数引起的振荡及消除
• 3.4 本章小结
• 第四章 电路参数计算
• 4.1 主电路参数计算
• 4.1.1 计算输入条件
• 4.1.2 感应器电感值和补偿电容值的确定
• 4.1.3 确定整流二极管参数
• 4.1.4 LC滤波器的设计
• 4.1.4.1 直流滤波电容Cd的计算
• 4.1.4.2 计算滤波电抗器Ld
• 4.1.5 开关器件参数的确定
• 4.2 确定缓冲电路参数
• 4.2.1 移相臂无损缓冲电感的计算
• 4.2.2 定相臂缓冲电容的计算
• 4.3 隔直电容参数
• 4.4 本章小结
• 第五章 控制电路的设计
• 5.1 控制电路原理
• 5.2 电路的启动
• 5.3 控制原理说明
• 5.4 取信号电路
• 5.5 锁相环电路及原理
• 5.6 抗干扰电路及原理
• 5.7 它激转自激电路原理
• 5.8 他激信号发生器
• 5.9 回路延迟补偿的必要性及补偿方法
• 5.10 死区形成电路的设计
• 5.11 驱动保护电路
• 5.12 电流调节器电路
• 5.13 本章小结
• 第六章 PSPICE仿真分析
• 6.1 PSPICE仿真分析功能简介
• 6.2 相关器件PSPICE建模
• 6.2.1 通用器件的模型
• 6.2.2 功率IGBT的模型
• 6.3 设计电路的PSPICE仿真分析
• 6.3.1 输入整流滤波
• 6.3.2 移相PWM谐振电路仿真
• 6.4 本章小结
• 第七章 实验结果和波形分析
• 7.1 定相臂缓冲电容对器件开关特性的影响
• 7.2 移相臂尖峰电压吸收电路对波形的影响
• 7.3 器件寄生参数对电压电流波形的影响
• 7.4 输出电压和输出电流波形
• 7.5 本章小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附图
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文