基于IGBT的串聯(lián)諧振式感應(yīng)加熱電源的研究.pdf

1、感應(yīng)加熱電源因其節(jié)能、高效、易于控制等優(yōu)勢(shì)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高頻化、高精度、高效率、高功率因數(shù)和數(shù)字智能化成為了感應(yīng)加熱電源發(fā)展趨勢(shì)。本文以基于IGBT的感應(yīng)加熱電源為研究對(duì)象，完成一臺(tái)20kHz/30kW串聯(lián)型感應(yīng)加熱電源。
　　本文首先介紹了感應(yīng)加熱的物理基礎(chǔ)和感應(yīng)加熱電源的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，對(duì)比感應(yīng)加熱電源各種調(diào)功方式和兩種典型感應(yīng)加熱電源逆變拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)，確定了Buck斬波調(diào)功和串聯(lián)諧振電壓型

2、逆變拓?fù)涞南到y(tǒng)方案。本文重點(diǎn)對(duì)串聯(lián)諧振電壓型逆變橋控制時(shí)序、逆變橋的死區(qū)時(shí)間和功率因數(shù)角進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，采用控制逆變器工作在最佳死區(qū)時(shí)間保證電源可靠運(yùn)行，負(fù)載工作在弱感性狀態(tài);同時(shí)，對(duì)串聯(lián)諧振負(fù)載匹配進(jìn)行了研究分析，采用可降低補(bǔ)償電容諧振電壓的電磁耦合法進(jìn)行電源負(fù)載匹配，并完成匹配變壓器的方案設(shè)計(jì)。在控制策略上，采用基于DSP控制器TMS320F28335的電壓、電流和功率閉環(huán)調(diào)功方式，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確快速的功率調(diào)節(jié);采用電流過零檢測(cè)和數(shù)字PI

3、控制調(diào)節(jié)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載固有頻率的自動(dòng)跟蹤，從而確保在整個(gè)加熱過程中負(fù)載保持在弱感性諧振狀態(tài)。
　　在上述分析基礎(chǔ)之上，本文詳細(xì)闡述了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源工作原理及設(shè)計(jì)方法，分析了主電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)和關(guān)鍵器件選型、負(fù)載匹配方案以及系統(tǒng)損耗等關(guān)鍵問題。最終成功研制出了一臺(tái)高性能的30kW/20kHz的串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源，試驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況表明，該電源的電氣性能達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)要求，輸出性能穩(wěn)定，功率因數(shù)高，熱穩(wěn)定性好，滿足藍(lán)寶石