高頻電磁熱水器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代逆變技術(shù)的發(fā)展和電磁加熱技術(shù)的逐漸成熟,一種新型的電熱水器--高頻電磁熱水器已進(jìn)入了研究發(fā)展階段。 高頻電磁熱水器是基于電磁感應(yīng)加熱原理,先將電網(wǎng)的工頻交流電通過(guò)整流、濾波變成單向脈沖的直流電,隨后由控制電路將直流電變成高頻交流電,高頻交流電作用于勵(lì)磁線圈,勵(lì)磁線圈是輸出加熱功率的元件,它是一個(gè)形狀特殊的電感器,它在IGBT管高速且周期性的導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)下,不斷從電源得到因自身?yè)p耗而消耗的能量,于是在勵(lì)磁線圈的周?chē)纬筛?/p>

2、頻磁場(chǎng),該磁場(chǎng)通過(guò)絕緣層作用于的不銹鐵金屬內(nèi)膽,產(chǎn)生大量渦流,從而使水迅速加熱。由電磁加熱原理可以看到,這種加熱方式實(shí)現(xiàn)了水電的真正隔離,高效節(jié)能、安全是該熱水器最大的特點(diǎn)。而目前普遍使用的儲(chǔ)水式熱水器最大的問(wèn)題是：需連續(xù)通電預(yù)熱,空耗能?chē)?yán)重,體積大,且熱效率低。針對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)水式熱水器存在的問(wèn)題,本論文課題設(shè)計(jì)了一種無(wú)需儲(chǔ)水箱,即熱即洗,加熱功率在1KW～4.5Kw,并根據(jù)出水溫度自動(dòng)調(diào)整功率的小體積高頻電磁熱水器,經(jīng)理論計(jì)算該熱水器熱效

3、率可達(dá)到97％左右,能夠在目前國(guó)內(nèi)的用電環(huán)境下,滿(mǎn)足人們洗浴要求的同時(shí),節(jié)約大量能源。 本論文課題是新鄉(xiāng)市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目。 本論文課題首先對(duì)目前國(guó)內(nèi)外各種熱水器技術(shù)及市場(chǎng)銷(xiāo)售情況作了深入地研究和分析,然后詳細(xì)介紹了高頻電磁熱水器的加熱原理,提出了電高頻磁熱水器的整體設(shè)計(jì)思路,重點(diǎn)設(shè)計(jì)了高頻電磁熱水器主電路—逆變單元和基于HT46R64型單片機(jī)的智能控制單元。 在論文中詳細(xì)介紹了高頻電磁熱水器核心器件:IGBT功

4、率開(kāi)關(guān)管、IGBT的集成驅(qū)動(dòng)電路2SD106AI、HT46R64單片機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng),為從事相關(guān)工作的工程人員提供了理論依據(jù)和設(shè)計(jì)思路。 在逆變電路的設(shè)計(jì)中采用了最新的IGBT功率開(kāi)關(guān)管模塊—富士U系列第五代的IGBT模塊2MB175UA-120及其匹配電路,經(jīng)理論計(jì)算該熱水器系統(tǒng)加熱功率為1KW～4.5KW可調(diào)、工作頻率達(dá)到40KHz,熱效率在97％左右。而目前處于研發(fā)階段的電磁熱水器的頻率一般在25K

5、Hz左右,效率在92％左右,與此相比,該高頻電磁熱水器的工作頻率和熱效率有了進(jìn)一步提高。在智能控制單元的設(shè)計(jì)中,采用HT46R64型單片機(jī),它除了具有A/D轉(zhuǎn)換功能外,還包含了LCD驅(qū)動(dòng)、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)輸出等功能,使用該單片機(jī)只需要最少的外部器件,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時(shí)降低了整個(gè)產(chǎn)品的成本。此外,還設(shè)計(jì)了了漏電檢測(cè)與保護(hù)電路,過(guò)壓、欠壓檢測(cè)與保護(hù)電路和過(guò)流檢測(cè)與保護(hù)電路,保障了高頻電磁熱水器的安全運(yùn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí),保護(hù)