【正文】 （2）應(yīng)有一定的抗干擾能力。但是當(dāng)出現(xiàn)更為嚴(yán)重的過(guò)載，例如逆變電路橋臂短接等問(wèn)題時(shí)，故障電流在IGBT管中急劇上升，這時(shí)就要給IGBT提供一個(gè)快速保護(hù)電路。由圖52可知緩沖器二極管D1和緩沖器電容Cs1的公共點(diǎn)是二極管的陽(yáng)極，可以看出，在T1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，D1導(dǎo)通，Cs1充電，所充電壓為，其中L為主回路的雜散電感。在緩沖電路中，電容要選為無(wú)感電容。為了對(duì)這種過(guò)電壓進(jìn)行抑制，采用適當(dāng)?shù)牟季€使主電路中的所有寄生電感減至最小時(shí)有利的，然后采用抑制網(wǎng)絡(luò)，并以最短的距離將其連接起來(lái)，在本系統(tǒng)中，：（1）工作原理 在IGBT導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)R1使Cs1充電到直流電源U d。⑤在關(guān)斷過(guò)程中，為盡快抽取PNP管中的存儲(chǔ)電荷，需施加一負(fù)偏壓UGE，但它受IGBT的G、E間最大反向耐壓限制，一般取2～10V。另外,IGBT開(kāi)通后，柵極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)能提供足夠的門極電壓，使IGBT不致退出飽和而損壞。因?yàn)镽G的具體數(shù)值還與柵控電路的具體形式及IGBT的電壓、電流大小有關(guān)，所以門極電阻選擇要適當(dāng)。為了避免這種誤觸發(fā)，在IGBT關(guān)斷時(shí)，應(yīng)在門極上加負(fù)電壓，5V～10V。若+UGE固定不變時(shí)，導(dǎo)通電壓將隨集電極電流增大而增高，開(kāi)通損耗將隨結(jié)溫而升高。其重要性在于IGBT的開(kāi)關(guān)特性與驅(qū)動(dòng)電路的性能密切相關(guān)。電阻還能阻止電容與線路分布電感形成的振蕩以及限制當(dāng)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，由電容放電引起的di /dt和浪涌電流。它的分?jǐn)鄷r(shí)間短（ 〈10ms），允許能量小，分?jǐn)嗄芰?qiáng)（1000A）以上）。一般過(guò)電壓是用阻容元件吸收和消耗產(chǎn)生過(guò)電壓的能量，或是選用非線性元件限制過(guò)電壓的幅度和用電子電路來(lái)實(shí)施保護(hù)等方法來(lái)抑制過(guò)電壓。（2）恒功率因數(shù)原則，其目的是爐子在加熱運(yùn)行過(guò)程中，始終保持引前觸發(fā)角平為恒定值。（1）恒時(shí)間t原則，即加熱過(guò)程中始終保持引前觸發(fā)時(shí)間為恒值。同時(shí)逆變器電流超前于電壓的角度不能太小，否則晶閘管承受反向電壓的時(shí)間太短，就不能可靠地關(guān)斷晶閘管，待負(fù)載電壓過(guò)零后，管子又將得到正向電壓，造成換向失敗，但引前觸發(fā)角不能太大，它會(huì)造成功率因數(shù)下降，輸出電壓值升高。通過(guò)對(duì)主回路的三相全控整流橋的控制，即對(duì)三相全控橋的六個(gè)晶閘管導(dǎo)通角α的控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載功率的控制。比例調(diào)節(jié)P反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用以減少偏差，較大的比例系數(shù)可以使系統(tǒng)很快到達(dá)設(shè)定位，但是也增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性；積分調(diào)節(jié)I用于消除靜態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度；在感應(yīng)加熱中，熱慣性比電慣性大得多，所以一般忽略微分調(diào)節(jié)D，在實(shí)際設(shè)備中采用PI調(diào)節(jié)雙閉環(huán)控制。溫度和中頻電壓串級(jí)控制，溫度閉環(huán)為外環(huán)，電壓閉環(huán)為內(nèi)環(huán)。中頻輸出功率與工件溫度之間存在如下關(guān)系： （41）式中： ——電源總效率； C——鍛件的比熱容； ——鍛件加熱時(shí)間； G——鍛件質(zhì)量；——環(huán)境溫度。圖中另一內(nèi)環(huán)描述逆變電路具有頻率自動(dòng)跟蹤的能力。逆變觸發(fā)電路脈沖形成電路UsaUdUnfd1UdU0UtU1 可控整流給定電壓d2電壓調(diào)節(jié) 器Tc負(fù)載電路電壓反饋電路整流控制角調(diào)節(jié)器濾波電路逆變變路圖10 中頻電源控制原理閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理圖如10所示。中頻電源的開(kāi)環(huán)控制如圖9所示。但是，與其他自動(dòng)裝置相比較，中頻電源對(duì)各項(xiàng)調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)的要求(動(dòng)態(tài)的和靜態(tài)的)相對(duì)要低一些。（3）是為了達(dá)到調(diào)節(jié)和保護(hù)等目的，系統(tǒng)必須具有對(duì)各種參量進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)視的能力。高頻感應(yīng)熱處理逆變電源采用并聯(lián)諧振式全橋DC/AC逆變電路，以晶閘管為主開(kāi)關(guān)器件，由電流調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)組成雙閉環(huán)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，用頻率跟蹤電路控制逆變器的工作頻率，使逆變器始終工作于諧振狀態(tài)，逆變器輸出功率因數(shù)接近于1，而且能始終工作在準(zhǔn)零電流開(kāi)關(guān)狀態(tài)、整機(jī)工作效率較高。在兩橋臂開(kāi)關(guān)器件都關(guān)斷時(shí)，由反并聯(lián)二極管續(xù)流。但是當(dāng)所需功率很小時(shí)，會(huì)讓系統(tǒng)工作在嚴(yán)重失諧的狀態(tài)，無(wú)功損耗大。由此可見(jiàn)，逆變器的輸出功率可由工作頻率來(lái)調(diào)節(jié)，特別當(dāng)負(fù)載回路Q值較高時(shí)調(diào)節(jié)更靈敏。功率調(diào)節(jié)方式有三種：（1）改變功率因數(shù)z通過(guò)改變工作頻率來(lái)改變功率因數(shù)。鎖相環(huán)電路的目的是跟蹤負(fù)載的諧振頻率，從而控制逆變電路的工作頻率，這就是所謂的鎖相控制。整流橋的控制一般用典型的全可控整流(在不要求移相調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓時(shí))或可控整流(需要調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓時(shí))，具體用哪一種取決于控制策略。感應(yīng)加熱電源主要用于工業(yè)快速，均勻加熱，特點(diǎn)是隨著加熱過(guò)程的進(jìn)行，負(fù)載不斷變化，負(fù)載的固有諧振頻率變化，功率因數(shù)變化。因此，與其他自動(dòng)裝置一樣，中頻電源必須具備相應(yīng)的控制功能，才能有可靠的工作和產(chǎn)品質(zhì)量的保證。 控制電路系統(tǒng)的概述敢應(yīng)加熱對(duì)其電源提出了一定的技術(shù)要求，感應(yīng)加熱電源的控制系統(tǒng)就是根據(jù)這些要求來(lái)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的。（3）的選?。坏哪蛪汉湍土髋c整流二極管是相同等級(jí)的。 上面圖5是不同時(shí)的輸出電壓波形給出了在感性負(fù)載電流非斷續(xù)的狀態(tài)下，不同角下的輸出電壓的波形，其中的狀態(tài)稱為整流橋的逆變工作狀態(tài)，其實(shí)質(zhì)是負(fù)載向電網(wǎng)反饋能量。負(fù)荷電壓Ud=Ubc。在AB和AC段內(nèi)，由于負(fù)荷的電感量較大，流過(guò)AB的電流也保持不變。在AC段內(nèi)，a相電壓仍然最高，晶閘管AB繼續(xù)導(dǎo)通，電流從a相繞組流出，經(jīng)過(guò)AB負(fù)荷和CB。把一個(gè)周期平均分為6段，如圖5所示。三相橋式整流電路圖如圖3所示。橋式整流屬于全波整流，三相整流只有全波整流，沒(méi)有半波整流。全波整流：一是變壓器與半流整流電路相同，但用四個(gè)二極管組成橋式電路，將次級(jí)線圈的正、負(fù)半周都用起來(lái)；二是變壓器的次級(jí)繞組圈數(shù)加倍，中間抽頭，實(shí)際上由兩個(gè)次級(jí)線圈構(gòu)成。 整流電路的選擇半波整流：變壓器的次級(jí)繞組與負(fù)載相接，中間串聯(lián)一個(gè)整流二極管，就是半波整流。 基本結(jié)構(gòu)隨著電力電子學(xué)及功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展，感應(yīng)加熱電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)不斷的完善，已形成一種固定的AC/DC/AC變換形式，基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。增大即增大金屬工件中的交變磁通的最大值?；竟ぷ髟砣鐖D1所示，圖中A為感應(yīng)線圈（也稱負(fù)載線圈），B為被加熱的金屬工件。 基本工作原理感應(yīng)加熱是利用導(dǎo)體處于交變電磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流）所形成的熱效應(yīng)使導(dǎo)體本身發(fā)熱。因此，感應(yīng)加熱電源是某些高新技術(shù)研發(fā)中心不可缺少的裝備。具有計(jì)算機(jī)智能接口、遠(yuǎn)程控制、故障自動(dòng)診斷等控制性能的感應(yīng)加熱電源正成為下一代發(fā)展目標(biāo)。（3）感應(yīng)加熱電源多應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，其運(yùn)行工況比較復(fù)雜，它與鋼鐵，冶金和金屬熱處理行業(yè)具有十分密切的聯(lián)系，它的負(fù)載對(duì)象各式各樣，而電源逆變器與負(fù)載是一有機(jī)的整體，負(fù)載直接影響到電源的運(yùn)行效率和可靠性。因此，串聯(lián)逆變器存在并機(jī)擴(kuò)容困難:而對(duì)并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大，電抗器可充當(dāng)各并聯(lián)器之間的電流緩沖環(huán)節(jié)，使得輸入端的AC/DC或DC/DC環(huán)節(jié)有足夠的時(shí)間來(lái)糾正直流電流的偏差，達(dá)到多機(jī)并聯(lián)擴(kuò)容。在器件的串并聯(lián)方式中，必須處理好串聯(lián)器件的均壓?jiǎn)栴}和并聯(lián)器件均流問(wèn)題，由于器件制造工藝和參數(shù)的離散性，限制了器件的串并聯(lián)數(shù)目，且裝置的可靠性和串并聯(lián)數(shù)目成反比。（3）感應(yīng)加熱電源的發(fā)展離不開(kāi)材料學(xué)的進(jìn)步如磁性材料學(xué)。80年代興起由大功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件為元件的逆變式高頻感應(yīng)加熱電源。2）70年代末到80年代初，現(xiàn)代半導(dǎo)體微機(jī)集成加工技術(shù)與功率半導(dǎo)體技術(shù)的結(jié)合，為開(kāi)發(fā)新型功率半導(dǎo)體器件提供了條件，相繼出現(xiàn)了一大批全控型電力電子半導(dǎo)體器件，極大地推動(dòng)了電力電子學(xué)發(fā)展，為固態(tài)超音頻，高頻電源的研制提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。50年代末可控硅的出現(xiàn)則標(biāo)志著固態(tài)半導(dǎo)體器件為核心的現(xiàn)代電力電子學(xué)的開(kāi)始。同樣地，在鍛造，焊接，淬火熱處理方面全面推廣國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，改造我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是必然趨勢(shì)。我國(guó)鑄件用量大，而鑄造行業(yè)仍以沖天爐熔煉為主，溫度及成分波動(dòng)大，廢品率高。5伏雙路穩(wěn)壓電源 32 337 硬件調(diào)試 348 結(jié)論 35致謝 37參考文獻(xiàn) 38附錄一 整體電路原理圖 39附錄二控制電路PCB 40緒論 感應(yīng)加熱電源的特點(diǎn)和應(yīng)用感應(yīng)加熱是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，利用工件中渦流產(chǎn)生的熱量對(duì)工件進(jìn)行加熱的。本文設(shè)計(jì)的電源電路可用于大型機(jī)械熱加工設(shè)備的感應(yīng)加熱電源。 本設(shè)計(jì)研究了中頻感應(yīng)加熱及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢(shì)，并在較全面的論述基礎(chǔ)上。12伏，177。在鑄造方面，正在迅速發(fā)展雙聯(lián)熔煉工藝，即利用中頻爐保溫改性，進(jìn)行球墨鐵或合金鋼的精密澆鑄；在鍛造方面，利用感應(yīng)加熱實(shí)現(xiàn)快速透熱熱鍛，其材料利用率可達(dá)85%，鍛件表面光潔度可小于50μm；在焊接，淬火方面，國(guó)外一方面致力于開(kāi)發(fā)大功率全固態(tài)高頻電源，一方面致力于開(kāi)發(fā)高度自動(dòng)化的熱處理成套處理系統(tǒng)。這項(xiàng)改造工程不但涉及到保溫爐的設(shè)計(jì)制造，雙聯(lián)熔煉工藝的最佳化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還涉及到大功率中頻感應(yīng)加熱電源等。 感應(yīng)加熱電源的發(fā)展階段 1）在50年代前，感應(yīng)加熱電源主要有:工頻感應(yīng)熔煉爐，電磁倍頻器，中頻發(fā)電機(jī)組和電子管振蕩器式高頻電源。在高頻范圍內(nèi)，由于晶閘管本身開(kāi)關(guān)特性等參數(shù)的限制，給研制該頻段的電源帶來(lái)了很大的技術(shù)難度，它必須通過(guò)改變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)才有可能實(shí)現(xiàn)。4）在超高頻(100kHz以上)頻段，長(zhǎng)期以來(lái)由電子管振蕩式變換器產(chǎn)生。（2）單片機(jī)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成芯片技術(shù)的發(fā)展使得對(duì)感應(yīng)加熱電源的復(fù)雜控制成為可能，體積和重量明顯減小，功率因素提高了，功率控制調(diào)節(jié)方便、準(zhǔn)確。 感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢(shì)（1）從電路的角度，感應(yīng)加熱電源的大容量化技術(shù)分兩類:一是器件的串并聯(lián)；二是多臺(tái)電源的串并聯(lián)。當(dāng)兩電壓源并聯(lián)時(shí)，相互間的幅值，相位和頻率不同或波動(dòng)時(shí)將導(dǎo)致很大的環(huán)流，以致逆變器件的電流產(chǎn)生嚴(yán)重不均。因此，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱電源高頻化仍有許多應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)需進(jìn)一步探討。（4）隨著感應(yīng)熱處理生產(chǎn)線自動(dòng)化程度及對(duì)電源高可靠性要求提高，感應(yīng)加熱電源正向智能化控制方向發(fā)展。（6）當(dāng)今高新技術(shù)飛速發(fā)展，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，感應(yīng)加熱是一個(gè)重要的研發(fā)和加工手段。如何設(shè)計(jì)制造大功率超高頻、高性能的感應(yīng)加熱電源，是電力電子科技工作者的重要課題。感應(yīng)加熱是利用交流電建立交變磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流對(duì)金屬工件進(jìn)行感應(yīng)加熱的。 B A 圖1 感應(yīng)加熱基本原理由電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： 　　　　　 （21）設(shè)磁通對(duì)時(shí)間t按正弦規(guī)律變化，即＝則＝－ ＝ ＝　　 （22）其中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值為：＝＝2為了要使金屬工件加熱到一定的溫度，必須要求金屬工件內(nèi)有足夠大的渦流，亦即要求金屬工件內(nèi)有較大的電動(dòng)勢(shì)，從式（22）可知，要增大有如下兩種途徑：（1）增大線圈A中的電流。近代感應(yīng)加熱廣泛采用中頻及高頻電源的原因就在于此，也是成為感應(yīng)加熱電源研究的方向和追求的必然。整流電路的實(shí)質(zhì)就是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。只適用于小電流整流電路?，F(xiàn)在裝有4個(gè)整流二極管的橋式整流器能夠很便宜買到，而且變壓器的使用效率也高，所以幾乎都為橋式整流電路。 三相橋式全控整流電路整流電路采用三相全控橋式整流電路，其作用為將從三相電網(wǎng)輸入的50Hz電壓整流成脈動(dòng)的直流電壓。當(dāng)=0時(shí)，對(duì)于共陰極組的晶閘管依次觸發(fā)陰極電位最高的晶閘管，對(duì)于陰極組的晶閘管組依次觸發(fā)陰極電位最低的晶閘管，使晶閘管導(dǎo)通。負(fù)荷電壓Ud=Uab。負(fù)荷電壓Ud=Uac。在這一段內(nèi)