带有功率因数校正的感应加热装置

论文摘要

早在20世纪初期,感应加热技术就被运用于工业领域。随着电力电子技术和器件的快速发展,感应加热技术也取得了长足的进步。目前,感应加热技术以其加热速度快、效率高和可控性等优点,迅速在国民经济各个领域得到广泛应用。本文以串联谐振作为主电路拓扑,制作了一台具有功率因数校正功能的感应加热电源。本文前级电路采用升压型的功率因数校正电路,后级电路是以串联谐振作为主电路拓扑的感应加热电源。前级电路采用功率因数校正芯片UC3854BN完成PFC升压,在平均电流控制模式下对功率因数进行校正,为后级电路提供310V的稳定电压输出。后级电路以串联谐振逆变器为主电路拓扑,采用锁相环HEF4046B芯片作为控制核心,设计了包括调功电路、相位限制电路和电流调节器等在内的控制电路,实现了PFM(频率调制)控制的感应加热电源。最后,制作了一台试验样机,并测试了系统关键点的波形。实验结果表明：串联谐振逆变器闭环工作稳定,实现了开关管的零电压开通。前级的功率因数校正电路使输入电流快速跟随输入电压变化,抑制了谐波电流,增强了系统的抗干扰能力,提高了功率因数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 功率因数校正技术的基本知识
• 1.1.1 功率因数和总电流谐波畸变的关系
• 1.1.2 功率因数校正技术的研究现状
• 1.2 感应加热技术的基本知识
• 1.2.1 感应加热的原理
• 1.2.2 感应加热的特点和用途
• 1.2.3 感应加热技术调功方式和谐振电路的探讨
• 1.2.4 感应加热技术的发展史
• 1.3 本课题的主要工作
• 第二章 有源功率因数校正的原理
• 2.1 APFC校正电路工作原理
• 2.2 APFC主电路的工作原理分析与论证
• 2.2.1 APFC主电路的DC/DC变换器拓扑结构
• 2.2.2 APFC主电路拓扑结构的选择
• 2.3 APFC控制电路的工作原理
• 2.3.1 Boost型APFC控制技术的分类
• 2.4 UC3854BN的基本知识
• 2.4.1 UC3854BN简介
• 2.4.2 UC3854的内部结构及其引脚
• 2.5 APFC控制电路的环路设计
• 2.5.1 电压外环
• 2.5.2 电流内环
• 2.6 本章小结
• 第三章 APFC系统设计
• 3.1 设计规格
• 3.2 APFC主电路拓扑的设计
• 3.2.1 电感参数的选择
• 3.2.2 计算输出电容
• 3.2.3 功率开关管和功率二极管的选择
• 3.3 APFC控制电路的设计
• 3.3.1 电流感测电路的设计
• 3.3.2 前馈分压器的设计
• 3.3.3 峰值电流限流电阻的设计
• 3.3.4 乘法器的设定
• 3.3.5 振荡器参数的选取
• 3.3.6 电流环补偿网络的设计
• 3.3.7 电压环补偿网络的设计
• 3.4 APFC供电稳压电源和单相APFC的原理图
• 3.5 本章小结
• 第四章 感应加热装置的研制
• 4.1 电路的工作原理
• 4.2 串联逆变器的工作状态
• 4.3 控制电路的工作原理
• 4.3.1 PFM调功电路
• 4.3.2 滞后电路
• 4.3.3 限相环路设计
• 4.3.4 电流环路设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验结果与分析
• 5.1 APFC控制器的仿真分析
• 5.1.1 电压环各环节的传递函数
• 5.1.2 电流内环各环节的传递函数
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 APFC关键点实验波形
• 5.2.2 带PFC的感应加热系统关键点波形
• 5.3 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文