并联型IGBT感应加热电源的控制技术研究

论文摘要

感应加热电源具有高效、清洁、控制容易及加热速度快等优点,在工业领域和民用领域中有着广泛而重要的应用。针对目前固态高频感应加热电源的研究热点和存在问题,本文对并联型IGBT感应加热电源的逆变控制电路和逆变器的过压、过流保护进行了深入研究,主要的研究成果和结论如下:首先,对固态感应加热的背景及目前需要重点研究的问题做了分析,同时对固态感应加热的特点做了详细的总结。其次,比较了串、并联型逆变电路的对偶关系及其优缺点,并分析了并联型逆变器工作原理及其换流过程,得出并联型逆变器工作在小容性状态下才安全可靠的结论。再次,本文基于锁相环的工作原理,研究和设计了并联型逆变器的控制电路,通过采用锁相环与PI调节相结合的技术实现了逆变器工作频率的自动跟踪和恒定容性功率因数角控制。对因采样、器件通断等原因造成的延时进行了时间补偿,并且解决了重叠角的可手动调节问题。对所提出的控制策略进行MATLAB仿真并基于CD4046进行了硬件设计和样机试验。试验结果表明了所设计控制电路具有控制精确、反应迅速的优点。最后,设计了一种简单、实用的逆变器过压、过流保护措施,有效地解决了并联型逆变器过压保护困难的问题。此外,文中还对驱动脉冲丢失、相位异常保护进行了电路设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 固态感应加热电源的特点
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.4 感应加热电源的发展趋势
• 1.5 本文所做的工作
• 第2章 感应加热的基本原理及电源的拓扑结构
• 2.1 感应加热的基本知识
• 2.1.1 感应加热原理
• 2.1.2 集肤效应
• 2.2 感应加热电源的电路结构
• 2.3 并联谐振原理
• 2.4 并联型逆变器的工作状态分析
• 2.5 并联型逆变器功率器件的选取
• 2.6 本章小结
• 第3章 并联型IGBT 逆变器锁相控制电路的设计
• 3.1 并联型逆变器锁相技术的研究
• 3.1.1 锁相环的基本结构与工作原理
• 3.1.2 定角锁相控制电路设计
• 3.2 仿真模型的建立与分析
• 3.2.1 感应加热电源仿真模型
• 3.2.2 锁相控制电路仿真模型
• 3.2.3 仿真结果与分析
• 3.3 锁相控制电路的硬件实现
• 3.3.1 集成锁相环CD4046 简介
• 3.3.2 PI 调节器
• 3.3.3 定角锁相电路
• 3.3.4 重叠时间形成电路
• 3.4 实验结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 IGBT并联型逆变器保护电路的设计
• 4.1 过压、过流保护的分析与设计
• 4.2 辅助保护措施
• 4.3 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要