感应加热逆变电源设计.docx

感应加热逆变电源设计.docx

《感应加热逆变电源设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《感应加热逆变电源设计.docx（28页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

感应加热逆变电源设计

（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！

）

感应加热逆变电源设计

摘要

感应加热可用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等过程，已成为冶金、国防、机械加工等部门及船舶、飞机、汽车等制造业不可缺少的技术。

此外感应加热正不断的进入人们的家庭生活中，例如电磁炉等都是依靠感应加热原理工作的。

感应加热电源的发展趋势是高频化、大容量化、智能化和绿色化。

目前的高频感应加热电源频率在几百千赫左右技术比较成熟。

本文以串联半桥感应加热电源为研究对象，首先在介绍感应加热的原理基础上，阐述了感应加热电源的特点、国内外发展状况及应其发展趋势。

其次介绍了串联全桥逆变电路与串联半桥逆变电路的优缺点,半桥串联谐振逆变器具有结构简单，控制容易，有良好的经济效益等特点，故此，分析了串联半桥逆变桥的工作原理。

再次，在设计了一个串联半桥逆变电路的基础上，对各个器件的具体电路参数进行计算，并合理选择元器件。

最后，在一台半桥串联谐振电源上，通过改变整流滤波后的电压，测试了桥臂电压波形，并对波形进行简要分析，得出感应加热电源应尽量避免空载等实验结论。

关键词：

感应加热；串联谐振；半桥串联谐振逆变器；IGBT；

ADesignOfInductionHeatingPowerInverter

Abstract

Inductionbeusedformetalsmelting,diathermy,indispensabletechnologyinmetallurgy,defense,machiningandotherdepartmentsandships,airplanes,carsandsoon.Besidesinductioncooker,etc.arerelyingontheprincipleofinduction.Thecurrentthispaper,theseriesthebasisofintroductionofinductionserieswithaseriesof,onthebasisofaseriesofthespecificcircuitparameterswerecalculatedforeachdevice,andareasonablechoiceofcomponents.Finally,ina4△U　（2-16）

式中Ud---输入直流电压幅值（V）

△U---电容两端电压变化值,这里允许其电压波动10%,

则△U=10%×（Ud2）=10%×5372≈27V

UL---电感感应附加电压

UL=20%×（Ud2）=20%×5372≈54V

ton---功率开关管导通时间（S）。

所以，把已知数据代入可求得

UP＝5372+27+54≈351V

Cd1＝Cd2＝18.52×25×10-6（4×27）＝4.29μF

为了其工作安全，要留有一定的安全裕量，所以UP取540V，Cd1、Cd2取5μF。

3.7计算感应加热线圈的电感及主电路谐振电容

感应加热线圈的电感L3=μ×N2×Sl

取感应加热线圈匝数N=3,面积S=π（52）2cm2，磁路长度l=3cm在这里,感应加热线圈即使在加热工件放入后，也并没有形成磁回路，所以取μ为真空相对磁导率。

得出L=μ×N2×Sl=2.22×10-6H（2-17）

与之对应的原边电感为L1=N12L3，

L1=4.5×10-3H

由此可得出谐振电容C=1（4π2f2L）=0.014×10-6F

3.8本章小结

经过本章的计算，基本确定了主电路的参数，变压器的参数；并以此可以选定各个元器件的型号。

在计算过程中，加深了对主电路的认识和对所学知识的理解。

同时，也认识到自己所学知识的掌握的深度还不够，没有能对主电路做更深一步的分析。

第四章实验结果及波形分析

4.1实验结果

在本次设计过程中，我们采用一补偿电容实测值C=0.193μF,励磁电感实测值L=0.39mH的半桥串联谐振感应加热电源，通过调节可控晶闸管改变整流滤波后的电压，一共测试了五组波形。

分别如图4.1，图4.2，图4.3，图4.4，图4.5。

图4.1中A表示逆变之后桥臂电压波形，方波，峰值为100V，f=12.50KHz。

B表示输出电流波形，正弦波，峰值为47A。

从图可以看出电压和电流波形同相位，表明电路工作在谐振状态或准谐振状态。

图4.1桥臂电压和电流波形（100V）

图4.2桥臂电压和电流波形（200V）

图4.2中A表示逆变之后桥臂电压波形，方波，峰值为200V，f=12.89KHz。

B表示输出电流波形，正弦波，峰值为91A。

比较图4.1和4.2可以看出，当桥臂电压变化时，频率也发生了变化，这说明电路元件的性能发生了改变。

电压和电流仍是同相位，表明电路工作在谐振状态或准谐振状态。

图4.3中A仍表示逆变之后桥臂电压波形，方波，峰值为100V，f=12.64KHz。

B表示变压器副边电压，峰值为16V。

从图可以看出，桥臂电压相位超前副边电压相位90°。

图4.3桥臂电压和副边电压波形（100V）

图4.4中A仍表示逆变之后桥臂电压波形，方波，峰值为200V，f=12.92KHz。

B也表示变压器副边电压，峰值为31V。

从图可以看出，桥臂电压相位超前副边电压相位90°。

图4.4桥臂电压和副边电压波形（200V）

图4.5中A仍表示逆变之后桥臂电压波形，方波，峰值为50V，f=12.68KHz，B表示原边电感电压，峰值为180V。

由图可以验证在原边电感电压与桥臂电压之间存在品质因数Q=18050=3.6,且可以看出原边电压滞后于桥臂电压90°。

图4.5原边电感电压与桥臂电压波形

4.2实验结论和小结

根据实验结果，可以看出所采用的感应加热电源可以达到预期的工作要求。

（1）在空载状态下，由于感应线圈的电感很小，导致电路的频率很高，加上在空载状态，负载的等效电阻小，因而回路的电流很大，基于这个原因，感应加热电源应尽量避免在空载状态。

（2）在正常工作状态下，回路的频率降低，可以很好加热工件。

（3）加热完成后，工件的温度升高，失磁，因而感应加热线圈处电感降低，频率又升高;加上等效电阻降低，导致电流升高。

所以在加热完成后应及时断电。

经过实验，加深了对感应加热电源的认识，充实了毕业设计的实践内容。

结论

本文主要是对感应加热逆变电源主电路进行设计，并在样机上进行波形测试并分析，得出以下结论。

1.本设计对串联半桥逆变电路与串联全桥逆变电路进行分析，得出了串联半桥逆变电路具有结构简单、控制容易；开关管上的输入电压低，减小了开关管的电压应力；设备节省空间，有良好的经济效益等优点

2.主电路的主要部分为输入整流器、逆变器和感应电圈等组成。

3.按照设计给出的基本要求和参数（额定输出功率P=30KW，最高工作频率=20KHz，三相380V输入），通过理论计算，对电路各个部分的电流、电压和功率参数进行了详细计算。

4.在上述计算基础上，根据原器件使用参数和条件的定义，进行了型号选择。

对于元器件如二极管、IGBT的选择上，会有很多型号符合计算要求，要考虑安全系数、网压波动和电压尖峰等额外因素，选出合理方案。

5.对样机测试波形分析，得出了：

在空载状态下，由于感应线圈的电感很小，回路的电流很大，应尽量避免空载；在正常工作状态下，回路的频率降低，可以很好加热工件；加热完成后，工件的温度升高，失磁，因而感应加热线圈处电感降低，频率又升高;加上等效电阻降低，导致电流升高。

所以在加热完成后应及时断电。

总的说来，在做这个设计的过程中，我得到了很大的锻炼。

从电路的设计、分析、调试，到对问题的解决方法上，都有较大的提高。

本次设计提供了一种小功率串联谐振感应加热电源的主电路的设计方法，希望有些思想对类似的工程设计工作有所贡献。

参考文献

[1]吕宏.PWM&PFM控制感应加热技术研究:

[硕士学位论文].杭州：

浙江大学，2003，1～7

[2]潘天明.电子式高频加热装置.北京:

冶金工业出版社,1997

[3]田健.超音频感应加热电源的研制:

[硕士学位论文].西安：

西安理工大学，2001,4～7

[4]王小峰.400kHz60kW高频感应加热电源的研究:

[硕士学位论文].沈阳：

沈阳工业大学，3～8

[5]高福华.电工技术.第二版.北京：

机械工业出版社，1993:

88～92

[6]杨旭，裴云庆，王兆安．开关电源技术．北京：

机械工业出版社，2004：

47～48

[7]何方殿.弧焊整流电源及控制.北京：

机械工业出版社，1983

[8]顾公兵,田松亚，姚河清．IGBT全桥式CO2逆变焊接电源主电路的设计．电焊机,Vol.33NO.112003

[9]李爱文，张承慧.现代逆变技术及其应用.北京：

科学出版社，2000：

79～90

[10]高福华.电工技术.第二版.北京：

机械工业出版社，1993:

88～92

[11]杨旭，裴云庆，王兆安．开关电源技术．北京：

机械工业出版社，2004：

47～48

[12]李爱文，张承慧.现代逆变技术及其应用.北京：

科学出版社，2000：

79～90

[13]何方殿.弧焊整流电源及控制.北京：

机械工业出版社，1983

[14]顾公兵,田松亚，姚河清．IGBT全桥式CO2逆变焊接电源主电路的设计．电焊机,Vol.33NO.112003

[15]陈祝年.焊接设计简明手册.北京：

机械工业出版社，出版年：

[16]熊腊森.逆变式弧焊电源主电路的设计与选择.电焊机，1997

（1）：

4～6

[17]毛鸿，吴兆麟.候振程．感应加热电源无相差频率跟踪电路．电力电子技术，1998

（2）

[18]熊腊森，全亚杰.CD4046锁相环在感应加热电源中的应用.电焊机，2000（6）

[19]梁文林.感应加热装置.北京:

机械工业出版社.1981

[20]梁文林,夏越良.高频感应加热设备的原理、工程计算、调整与维修.北京:

机械工业出版社,1986

[21]沈庆通.感应热处理问答.机械工业出版社.1990.12

[22]半导体感应加热电源.基础自动化1997年04期

[23]戴育航.IGBT中频变频装置及其在感应加热领域中的应用.工业加热2002年01期

致谢

其次，在我论文写作过程中，得到了艾银行、陈庆宏、段东旭等同学的积极合作和大力支持，在此表示衷心的感谢。

毕业论文通用格式分类号：

无锡职业技术学院

毕业设计（论文）

题目（团队课题要注明“团队”二字）

英文并列题目

所在团队

答辩委员会主任主答辩人

二零15年3月

毕业设计（论文）开题报告

毕业设计（论文）任务书

年月日

设计类建议格式一：

封面

开题报告

任务书

摘要、关键词（含中英文）

第一章序言

1.1XXX

1.2XXX

……

第二章XXX工艺设计

2.1XXX

2.2XXX

……

第三章XXX参数确定及计算

3.1XXX

3.2XXX

……

第四章XXX夹具设计

4.1XXX

4.2XXX

……

第N-1章XXX

N-1.1XXX

N-1.2XXX

……

第N章结论

小结与致谢

参考文献

毕业设计附录目录：

1.机械加工工艺流程图

2.机械加工工艺过程卡

3.机械加工工艺工艺卡

4.机械加工工艺工序卡

5.被加工零件图

6.夹具装配图

7.夹具零件图

8.其他系统图

9.其他原理图

10.零件三维造型图

11.夹具三维造型图

12.设计（作品）实物图

13.设计（作品）实物

14.开题报告

15.专业翻译材料

16.企业证明

17.与企业合作开发的技术服务合同

18.四技服务项目验收表

19.毕业设计（论文）指导记录表

20.毕业答辩评审表

表2毕业设计（论文）评阅教师评价表

表3毕业设计（论文）答辩记录表

表4毕业设计（论文）答辩评价表

表4毕业设计（论文）综合评价表

设计类建议格式二：

封面

开题报告

任务书

摘要、关键词（含中英文）

第一章绪论

1.1XXX课题的背景及意义

1.2XXX国内外研究现状

1.3XXX技术特点

1.4XXX课题研究的内容

……

第二章XXX系统的总体设计

2.1XXX系统整体方案设计思路

2.2XXX

……

第三章XXX系统的硬件设计

3.1XXX系统硬件设计思路

3.2XXX

……

第四章XXX系统的电路设计

4.1XXX系统电路设计思路

4.2XXX

……

第五章XXX系统的软件设计

5.1XXX系统软件设计思路

5.2XXX

……

第六章XXX系统的监控中心设计

6.1XXX系统监控中心设计思路

6.2XXX

……

第N-1章XXX

N-1.1XXX

N-1.2XXX

……

第N章总结与展望

小结并致谢

参考文献

毕业设计附录目录：

1.XXX系统的总体设计图

2.XXX系统的硬件设计图

3.XXX系统的电路设计图

4.XXX系统的软件设计方框图

5.软件光盘

6.其他系统图

7.其他原理图

8.设计（作品）实物图

9.设计（作品）实物

10.开题报告

11.专业翻译材料

12.企业证明

13.与企业合作开发的技术服务合同

14.四技服务项目验收表

15.毕业设计（论文）指导记录表

16.毕业答辩评审表

表2毕业设计（论文）评阅教师评价表

表3毕业设计（论文）答辩记录表

表4毕业设计（论文）答辩评价表

表4毕业设计（论文）综合评价表

论文版面格式：

无锡市机电五金行业市场调查

（三号、宋体、加粗、居中、1.5倍行距）

摘要：

（小五号，黑体）无锡位于长三角地区，近年来机电五金行业发展迅猛。

通过对无锡机电五金市场的调查，从调查目的、调查对象、调查范围、调查方式、调查内容等方面，大致了解了无锡机电五金行业的市场经营的现状、从业人员的现状以及电子商务应用的情况。

（小五号、楷体、单倍行距）

关键词：

（小五号，黑体）机电五金行业；市场调查；无锡市（小五号、楷体、单倍行距、分号相隔）

MarketresearchonWuxielectromechanical”体）

Abstract:

（加粗）Havenotintolocatetogrowtriangleregion,themachinegivesorgetsanelectricshockadevelopmentinrecentyearsfastfierce.Passtheinquisitionthattherightnessmachineelectricitymachineelectricityofthemarketconductofpresentconditionandtheappliedcircumstanceoftheelectroniccommerceofpresentcondition,employee.（小五号、TimesNewRoman、单倍行距）

Keywords:

（加粗）Themachineelectricity,Marketresearch,WuxiCity（小五号、TimesNewRoman、单倍行距、英文分号相隔）

一、绪论

（标题1：

无缩进、三号、黑体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

（一）调查目的

（标题2：

首行缩进2字符、小四号、黑体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

受无锡市机电五金行业协会委托，无锡职业技术学院经济管理系于2007年对五金市场经营环境进行了调查。

通过这次调查主要是为了更好的了解该地区的机电五金的市场格局，主要销售的产品，市场的经营状况及产品的需求状况。

目的则是为了能够建立相互关联、相互影响、相互景气的一个机电市场大市场，能够形成一个采购生产、销售配送、物流服务一条龙的一个全国区域性的大市场。

（正文：

首行缩进2字符、小四号、宋体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

（二）调查范围

调查的是嘉泰地区及周边、锡沪西路以北、康桥丽景花园以及东绛地区。

一共我们调查了240户商铺，有效问卷是200份。

（见表1）

表1：

调查范围及问卷情况

（表标题：

居于表格上方、居中、小五号、楷体）

地区

走访的数量

被调查者数量

有效问卷

嘉泰市场及周边地区

200户

95户

85份

（表格居中；表内文字：

五号、宋体、居中、1.5倍行距）

二、机电五金市场现状的描述

（一）市场经营现状

在调查的400家企业当中，愿意接受调查的企业共有200家，包括53家制造企业和147家流通企业。

（见图1

图1：

企业的属性划分表

（图标题：

居于图下方、居中、小五号、楷体）

以下是制造企业和流通企业的基本情况。

（正文：

首行缩进2字符、小四号、宋体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

1、流通业企业（标题3：

首行缩进2字符、小四号、楷体、加粗、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

（1）民营企业居多（标题4：

首行缩进2字符、小四号、楷体、1.5倍行距；日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）

三、结论

四、参考文献

页面设置及装订要求：

1、页边距：

上2.5cm，下2.5cm，左3cm，右2cm；

2、装订要求：

左侧装订

参考文献格式

参考文献

（四号、黑体、无缩进）

参考文献部分字体采用宋体小5号，其著录格式下面分别示例说明：

（专著标注示例）[1]陈浩元.科技书刊标准化18讲[M].北京：

北京师范大学出版社，2000.

（期刊文献标注示例）[2]许强，强力，吴宏亮，等.砂田水热及减尘效应研究[J].宁夏大学学报：

自然科学版，2009，30

（2）：

.

（学位论文标注示例）[3]张永虎.Bα空间上算子逼近[D].银川：

宁夏大学，1997.

（英文期刊标注示例）[4]BANGS.Activeearthpressurebehindretainingwalls[J].JournalofGeotechnicalEngineering,1985,111（3）:

.

（会议论文标注示例）[5]HELDM，KLOSOWSKIJTJT，MITCHELLJSB.Evaluationofcollisiondetectionmethodsforvirtualrealityflythroughs[C]ProceedingsoftheSenenthCanadianConferenceonComputationalGeometry,Quebec:

Spring,1995:

.

（专利标注示例）[6]于广云，李宏波.塌陷区抗变形公路路面结构：

中国，ZL.3[P]..

（电子文献标注示例）[7]中国科学院水利部水不保持研究所.黄河流域水文泥沙数据库[DBOL].[].hyduserindex.jsp.

参考文献必须是学生本人真正阅读过，以近期发表的杂志类文献为主，且要与论文工作直接有关，未公开发表的资料请勿引用，参考文献写作格式为：

[序号]作者.题名或书（刊）名[文献类型].出版地：

出版单位，出版年份（月份或期数）

注：

1、文献类型有：

M-专著，C-论文集，N-报纸文章，J-期刊文章，D-学位论文，R-报告，S-标准，P-专利。

对于专著、论文集中的析出文献用单字母“A”标识，对于其他未说明的文献类型，采用单字母“Z”标识。

2、参考文献若为引用网络资源，则写作格式为：

页眉、页脚：

页眉显示：

无锡职业技术学院

毕业设计（论文）说明书

页脚显示：

第9页共24页

毕业设计（论文）装订规范

毕业设计（论文）文本按下列次序装订成册：

封面；

毕业设计（论文）开题报告；

毕业设计（论文）任务书；

毕业设计摘要（含中英文、关键词）（毕业论文在其文中已有，不须单独列出）

毕业设计（论文）目录；

正文；

参考文献；

附录；

一、     编写要求

毕业设计（论文）文稿必须用A4（210mm*297mm）白纸打印。

打印时，要求纸的四周留足空白边缘，以便装订、复印。

每一页上方（天头）和左侧（订口）分别留25mm，下方（地脚）和右侧（切口）分别留20mm。

毕业设计（论文）一律左侧装订。

（一）前置部分

1.封面：

封面包括设计（论文）题目、学院名称、专业班级、学生姓名、指导教师姓名及职称等几项内容。

（1）题目:

设计（论文）题目应该用简短、明确的文字写成，通过标题把毕业设计（论文）的内容、专业特点概括出来。

题目字数要适当，一般不超过30个字。

如果有些细节必须放进标题，为避免冗长，可以设副标题，把细节放在副标题里。

（2）学院名称、专业班级、学生姓名、指导教师姓名及职称等几项内容如实填写。

2.目录:

目录是毕业设计（论文）的篇章名目，要按顺序写清楚设计（论文）构成部分和章、节的名称。

要求列至二级目录。

3.摘要：

摘要是论文的内容不加注释和评论的简短陈述。

摘要应具有独立性和自含性，即不阅读论文的全文，就能获得必要的信息。

摘要中有数据、有结论，是一篇完整的短文，可以独立使用。

摘要应说明研究工作目的、实验方法、结果和最终结论等，重点是结果和结论。

中文摘要一般不少于400字；外文摘要不少于350个实词。

如遇特殊需要，字数可略多。

摘要中一般不用图、表、化学结构式，非公知公用的符号和术语。

4.关键词：

关键词是为了文献标引工作从论文中选取出来的以表示全文主题内容信息款目的单词或术语。

每篇论文选取3-8个词作为关键词，以显著的字符另起一行，排在摘要的左下方。

尽量用《汉语主题词表》等词表提供的规范词。

关键词之间空二格。

（二）主体部分

1．引言：

简要说明研究工作的目的、范围、相关领域的前人工作和知识空白、理论基础和分析、研究设想、研究方法和实验设计、预期结果和意义等。

2．正文：

正文是作者对研究工作的详细表述。

其内容包括：

问题的提出，基本观点，解决问题的基本方法，必要的数据和图表，以及通过研究得出的结果与对结果的讨论等。

正文字数一般为1万—1.5万左右，但对具有独特见解的论文不限字数。

（1）文中所用的符号、缩略词、制图规范和计量单位，必须遵照国家规定的标准或本学科通用标准。

作者自己拟订的符号、记号缩略词，均应在第一次出现时加以说明。

（2）图：

毕业设计（论文）中的图包括曲线图、构造图、示意图、图解、框图、流程图、记录图、布置图、地图、照片、图版等。

所有的图应编排序号，序号一律用阿拉伯数字分别依序连续编排。

如图1、图2……,每一图应有简短确切的题名，连同图号置于图下。

（3）表：

所有的表应编排序号，序号一律用阿拉伯数字分别依序连续编排。

如表1、表2……。

每一表应有简短确切的题名，连同表号置于表上。

必要时，应将表中的符号、标记、代码以及需要说明事项，以最简练的文字，横排于表题下，作为表注，也可以附注于表下。

表内同一栏的数字必须上下对齐。