串联感应加热电源新型控制策略的研究

论文摘要

随着感应加热理论的不断完善和感应加热设备的不断发展,感应加热的应用领域和应用范围也不断扩大。随着频率的提高,自关断器件的开关损耗己不容忽视,它不但严重降低了电源的效率,而且对器件本身的损耗也很大,缩短了使用寿命,这也是电力电子技术发展所面临的一个问题。本文的工作就在于对以IGBT为开关器件的感应加热电源进行研究,对于串联感应加热电源提出了一种新的控制方法非对称电压控制(AVC)。通过对门极驱动信号的调整实现不同的控制方法,同时比较IGBT的开关损耗,为研制中高频率的感应加热电源提供一种新途径。同时,本文也讨论了感应加热负载线圈的优化选择方法,从而减小线圈的工作损耗。本文首先分析了感应加热电源的结构和传统的软开关实现方法,在此基础上提出了一种基于非对称控制的新型软开关控制方法。该方法是基于传统的软开关理论分析基础上,对移相控制的改进。它通过控制两组开关器件的不同导通时间实现软开关。同时,本文还对提出的设计方案进行了仿真与分析,进一步证明了该方案的可行性。本文还对控制电路的设计进行了介绍,在论证了各器件的可行性同时,对所搭建的外围电路进行了分析与说明,为进一步完善实验做了较充分准备。通过论述与证明,本文初步确定了该非对称控制方案的基本架构,为感应加热电源的控制提供了一种新的可行方案,从而减少硬开关所带来的诸如损耗过大,电源效率降低等问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• §1-1 感应加热技术简介
• 1-1-1 感应加热的基本原理
• 1-1-2 感应加热的特点与应用
• §1-2 感应加热电源的现状与发展
• 1-2-1 影响感应加热电源发展的主要因素
• 1-2-2 感应加热电源的现状
• 1.2.3 感应加热电源技术发展趋势
• §1-3 选题意义及主要工作
• 第二章 感应加热系统的结构及原理分析
• §2-1 电磁感应与感应加热
• §2-2 感应加热电源基本结构
• §2-3 逆变器与谐振负载电路的原理分析
• 2-3-1 电压型串联逆变器
• 2-3-2 电流型并联逆变器
• 2-3-3 两种形式逆变器的比较
• 第三章 软开关基本理论
• §3-1 软开关的定义
• §3-2 软开关的分类
• §3-3 软开关的发展
• §3-4 谐振开关
• 3-4-1 谐振的概念
• 3-4-2 谐振开关的软开关实现
• 3-4-3 谐振环
• §3-5 软开关PWM变换技术
• 第四章 电路控制策略及器件的选择
• §4-1 逆变器开关器件的选择及其特性
• §4-2 IGBT的特性分析及驱动
• 4-2-1 IGBT结构和工作原理
• 4-2-2 IGBT的静态特性
• 4-2-3 IGBT的动态特性
• §4-3 感应加热线圈结构的讨论
• 4-3-1 感应加热线圈结构
• 4-3-2 线圈阻抗计算
• 1. 阻抗的构成
• 2 传导阻抗计算
• 3 感应损耗
• 4 优化绞合线股数
• §4-4 新型非对称电压控制（AVC）
• 4-4-1 传统控制策略存在的问题
• 4-4-2 AVC控制
• 4-4-3 最优化ZVS控制策略分析
• 第五章 系统仿真分析
• §5-1 系统结构
• §5-2 仿真电路拓扑
• §5-3 仿真波形与实验分析
• 第六章 控制环节的软硬件设计
• §6-1 控制环节的流程设计
• §6-2 单片机模块的设计
• §6-3 PWM模块的设计
• §6-4 IGBT电流采样模块的设计
• §6-5 LCD接口的设计
• §6-6 线圈结构的设计与应用
• 课题总结
• 参考文献
• 致谢