【正文】 在學(xué)習(xí)、工作和論文寫作中，得到了同學(xué)們的熱忱幫助，在此向他們由衷的感謝。 實驗線路的調(diào)功方式采用限壓(限流)單閉環(huán)控制方式，不能克服電網(wǎng)波動和負載擾動的影響。將靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)測試的結(jié)果與設(shè)計的指標相比較，通過深入地分析提出了合理的修正。
(3)功能模塊調(diào)試
根據(jù)各個模塊的功能，對其進行調(diào)試。
先將中頻感應(yīng)加熱電源整個系統(tǒng)按功能分成三個功能模塊，對控制電路、單相橋式IGBT逆變電路以及反饋回路模塊進行安裝和調(diào)試，在此基礎(chǔ)上擴大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機的安裝和調(diào)試。（5）整流二極管整流二極管的參數(shù)應(yīng)滿足最大整流電流IFIo max (暫定)；最大反向電壓VRV2，其中V2為變壓器二次側(cè)電壓有效值。根據(jù)電路中所需要的電源，選擇7807817817817907912分別輸出+5V、+15V、+18V、+12V、－5V和12V，其輸出電壓和輸出電流均滿足指標要求。5伏的單路直流穩(wěn)壓電源，供給HCPL316J芯片工作。從圖可見，穩(wěn)壓電源由變壓器、二極管整流橋、濾波器和集成穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。方案3：采用多電源供電方式，即對數(shù)字電路、模擬電路、驅(qū)動電路分別供電，這種方案即降低了系統(tǒng)各個模塊間的干擾，還保證了電源能為各部分提供足夠的工作電流，提高系統(tǒng)的可靠性。在接口電路設(shè)計中應(yīng)注意: ①要求驅(qū)動芯片的供電電壓比較穩(wěn)定，否則會損壞芯片； ②該芯片的控制功率電源較多，而且還有部分高壓信號與其相連，因此在布線制板時一定要考慮電源之間的間距和芯片輸出到IGBT之間的距離；③為了提高系統(tǒng)的抗共模干擾能力，可以在控制器和驅(qū)動電路之間加光耦。用戶能夠靈活設(shè)計HCPL316J驅(qū)動電路和控制電路之間的接口。為了提高故障信號的抗干擾能力,在引腳接一個上拉電阻和。值太大管子發(fā)熱嚴重,保護起不到作用, 過小會引起保護頻繁動作,不利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。該時間由引腳DESAT充電電流、DESAT閾值電壓與外接DESAT電容的大小決定。基本工作原理如下:（1）正常工作時閾值電壓UVLO點為低電平,DESAT 腳和7 V比較輸出為低電平, E 點信號隨LED1 變化,FAULT點電位始終為低電平,三級復(fù)合達林頓管工作,輸出電壓VOUT=VC。—光隔離，故障狀態(tài)反饋； 　　　　　　　如何保證系統(tǒng)穩(wěn)定且可靠工作,又使系統(tǒng)的開發(fā)周期短,性價比高,是一個需要綜合考慮的問題。 在主電路所示IGBT的逆變電路中，T1 和T3, T2和T4分別組成一個橋臂，如果由于故障或誤操作使得同一橋臂上的IGBT同時導(dǎo)通，即會產(chǎn)生橋臂短路現(xiàn)象，比如，T1和T3同時導(dǎo)通即會由短路電流流過兩個IGBT，其電流通路如圖所示。電阻要選為無感電阻。⑥驅(qū)動電路與控制電路應(yīng)嚴格隔離。　　本設(shè)計中的門極電阻可選取30Ω。由此可知當門極電壓在15V左右時，通態(tài)壓降接近飽和，但是門極電壓不能超過20V，否則可能擊穿門極與發(fā)射極之間的氧化膜，這里選擇18V。（2）電流互感器在本設(shè)計中的應(yīng)用電流互感器運用于電流取樣反饋電路，電流互感器從主電路變壓器負載大電流二次側(cè)取出交流信號，經(jīng)過電容濾波的單相橋式不可控整流電路，成為直流信號，然后通過反相放大器放大到所需值后進入比例放大器進行調(diào)制。為了保證安全，且防止靜電荷的累積，影響儀表讀數(shù)，所以電流互感器二次側(cè)必須有一端接地。如果該腳電壓低于門限電壓(Turnoff=8V)，該芯片內(nèi)部電路鎖定，停止工作（基準源及必要電路除外)使之消耗的電流降至很小(約2mA)。在重迭處有一個電流尖脈沖，起持續(xù)時間約為l00ns。補償端工作電壓范圍為1. 5V到5. 2V。的阻值決定了內(nèi)部恒流值對Cr充電。但幾個芯片的工作頻率不能相差太大，同步脈沖頻率應(yīng)比震蕩頻率低一些。此端通常接到與電源輸出電壓相連接的電阻分壓器上。這種軟起動方式，可使系統(tǒng)主回路電機及功率場效應(yīng)管承受過大的沖擊浪涌電流。過流保護環(huán)節(jié)檢測到的故障信號使10腳為高電平。，當電流互感器從負載端感應(yīng)出交流電流，通過橋式整流器把他轉(zhuǎn)化為直流電，在滑動變阻器PR2上產(chǎn)生電壓。取Q=3，因此諧振時槽路電容兩端的電壓為： 其阻抗為： 所以 、569nF選配槽路電容。因此，開關(guān)管的集射額定電壓UCE必須大于穩(wěn)壓電源的輸入電壓。由于＜＜，所以其上的電壓還是可以隨著輸入電壓而波動，再則的值也很小，因此對輸入電流的畸變沒有什么影響，整流二極管的導(dǎo)通角也不會因此而減小。同樣，在t4時刻給T2,T3關(guān)斷信號，給Tl,T4開通信號后，T2,T3關(guān)斷，D1,D4先導(dǎo)通續(xù)流，t5時刻T1,T4才開通。負載接在兩對橋臀聯(lián)結(jié)點之間。這時電流流通路徑為：aR—LD2c, 負載上的電壓＝－＝第Ⅲ階段，b相電位最高，D3導(dǎo)通，則共陰極組換相至D3，電流從a相換至b相，因為承受反向電壓而關(guān)斷，D2因為c相電位仍為最低，而繼續(xù)導(dǎo)通，電流流通路徑為：bD5RLD2c,負載上電壓＝－＝。而對共陽極組的3個二極管，則是陰極所接交流電壓值最低(或者說負得最多)的一個導(dǎo)通。在指定的電壓、電流參考方向下，根據(jù)KVL可得 ，電壓?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　￠_關(guān)S接通后，（）=（）=0,電路的微分方程為 主回路等效電路2　　　　　　　　　 初始條件為（）＝0時，電流的通解為 ： ＝＋ 式中 τ＝ 為時間常數(shù)。 主回路等效電路1（1），開始工作時，首先給電容充電。整流器采用不可控三相全橋式整流電路。本文主要設(shè)計內(nèi)容：(1)給出系統(tǒng)理論模型和主要設(shè)計內(nèi)容。上述分析可知，串聯(lián)諧振型逆變器在適當?shù)墓ぷ鞣绞较?，開關(guān)損耗很小因而，可以工作在較高的工作頻率下這也是串聯(lián)諧振型逆變器在半導(dǎo)體高頻感應(yīng)加熱電源中受到更多重視的主要原因之一。綜合比較串、并聯(lián)諧振逆變器的優(yōu)缺點，決定對串聯(lián)諧振式電源進行研究。 并聯(lián)諧振逆變器串接大電抗器，但在逆變失敗時，由于電流受大電抗限制，沖擊不大，較易保護。并聯(lián)諧振逆變器在換流時，晶閘管是在全電流運行中被強迫關(guān)斷的，電流被迫降至零以后還需加一段反壓時間，因而關(guān)斷時間較長。由于電容值較大，可以近似認為逆變器輸入端電壓固定不變。具有計算機智能接口、遠程控制、故障自動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。感應(yīng)加熱電源諧振逆變器中采用的功率器件利于實現(xiàn)軟開關(guān)，但是，感應(yīng)加熱電源通常功率較大，對功率器件，無源器件，電纜，布線，接地，屏蔽等均有許多特殊要求，尤其是高頻電源。國內(nèi)在超音頻領(lǐng)域與國外還有一定差距，但發(fā)展很快，1995年浙大研制出50KW/50KHz的IGBT超音頻電源，北京有色金屬研究總院和本溪高頻電源設(shè)備廠在1996年聯(lián)合研制出100KW/20KHz的IGBT電源。 將μ。此兩電流方向相反，情況與兩根平行母線流過方向相反的電流相似。金屬中產(chǎn)生的功率為：　 （15）感應(yīng)電勢和發(fā)熱功率不僅與頻率和磁場強弱有關(guān)，而且與工件的截面大小、截面形狀等有關(guān)，還與工件本身的導(dǎo)電、導(dǎo)磁特性等有關(guān)。1 緒論感應(yīng)加熱具有加熱效率高、速度快、可控性好及易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等工業(yè)生產(chǎn)過程中，成為冶金、國防、機械加工等部門及鑄、鍛和船舶、飛機、汽車制造業(yè)等不可缺少的技術(shù)手段。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 38附錄一 整體電路原理圖 39附錄二控制電路PCB 40引言隨著功率器件的發(fā)展，感應(yīng)加熱電源的頻率也逐步提高，經(jīng)歷了中頻、超音頻、高頻幾個階段。 設(shè)計中采用的芯片主要是PWM控制器SG3525A和光耦合驅(qū)動電路HCPL316J。 畢業(yè)設(shè)計論文課 題：功率可調(diào)中頻感應(yīng)加熱電源 控制系統(tǒng)的設(shè)計 院 （系）： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 摘 要中頻感應(yīng)加熱以其加熱效率高、速度快，可控性好及易于實現(xiàn)機械化、自動化等優(yōu)點，已在熔煉、鑄造、彎管、熱鍛、焊接和表面熱處理等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。設(shè)計過程中程充分利用了SG3525A的控制性能，具有寬的可調(diào)工作頻率，死區(qū)時間可調(diào)，具有輸入欠電壓鎖定功能和雙路輸出電流。在感應(yīng)加熱電源的應(yīng)用中，淬火、焊管、焊接等工藝都要求高頻率高功率的電源。 感應(yīng)加熱的工作原理感應(yīng)加熱原理為產(chǎn)生交變的電流，從而產(chǎn)生交變的磁場，在利用交變磁場來產(chǎn)生渦流達到加熱的效果。在感應(yīng)加熱設(shè)備中存在著三個效應(yīng)——集膚效應(yīng)、近鄰效應(yīng)和圓環(huán)效應(yīng)。當電流和感應(yīng)電流相互靠攏時，線圈和工件表現(xiàn)出鄰近效應(yīng)，結(jié)果，電流集聚在線圈的內(nèi)側(cè)表面，電流聚集在工件的外表面。和π的數(shù)值代入，即可得公式: （17）從上式可以看出，當材料電阻率、相對磁導(dǎo)率給定后，透入深度△僅與頻率f平方根成反比，此工件的加熱厚度可以方便的通過調(diào)節(jié)頻率來加以控制。在高頻這一頻段可供選擇的全控型器件只有靜電感應(yīng)晶閘管（SITH）和功率場效應(yīng)晶閘管（MOSFET），前者是日本研制的3KW～200KW，20KHz～300KHz系列高頻電源,后者由歐美采用MOSFET研制成功輸出頻率為200～300KHz,輸出功率為100～400KW的高頻電源。因此，實現(xiàn)感應(yīng)加熱電源高頻化仍有許多應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)需要進一步探討。 2 感應(yīng)加熱電源及其實現(xiàn)方案研究 串并聯(lián)諧振電路的比較感應(yīng)加熱電源根據(jù)補償形式分為兩種，并聯(lián)諧振式(電流型)電源和串聯(lián)諧振式(電壓型)電源。交替開通和關(guān)斷逆變器上的可控器件就可以在逆變器的輸出端獲得交變的方波電壓，其電壓幅值取決于逆變器的輸入端電壓值，頻率取決于器件的開關(guān)頻率。相比之下，串聯(lián)諧振逆變器更適宜于在工作頻率較高的感應(yīng)加熱裝置中使用。(5)串聯(lián)諧振逆變器感應(yīng)線圈上的電壓和補償電容器上的電壓，都為諧振逆變器輸出電壓的Q倍。 串聯(lián)諧振電源工作原理串聯(lián)諧振逆變器也稱電壓型逆變器。 電路的功率調(diào)節(jié)原理 電源工作在開關(guān)頻率大于諧振頻率狀態(tài)，負載呈感性，負載電流滯后于輸出電壓r角。(2)主回路部分，進一步介紹了整個系統(tǒng)的總體工作過程，分析了主回路的等效模型，通過計算選擇主回路元器件參數(shù)。 、和 (CC2)構(gòu)成Ⅱ型濾波器。電路等效為一個一階RC零狀態(tài)響應(yīng)電路，把整流器理想化為一個直流電壓源。特解＝，積分常數(shù)A＝－（）＝－所以 ＝（1－） （3） 繼續(xù)導(dǎo)通，電壓源提供的電流為0，此時，電感儲存的能量通過和續(xù)流二極管D o2形成回路，等效為一個一階零輸入響應(yīng)電路。把它們代入上式，得 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　上式以（令=以方便求解）為未知量的串聯(lián)電路放電過程的微分方程。這樣，任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，加于負載上的電壓為某一線電壓。 以下Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ段依次類推。設(shè)四個IGBT有兩組的柵極信號在一個周期內(nèi)各有半周正偏，半周反偏，且二者互補。0 t t3 t4 0 t1 t2 t5 t6 t V1 V4 　V2 V3 V1 V4 V2 V3ON VD1VD4 VD2VD3 VD1VD4 VD2VD3 單相全橋電壓型逆變電路工作波形當TT4或TT3為通態(tài)時，負載電流和電壓同方向。 系統(tǒng)主回路的元器件參數(shù)設(shè)定 （1）整流二極管的選擇 ①整流輸出的電壓平均值為： ＝U≈＝220V＝②電流平均值 ： 輸出電流平均值為 =/ R與單相電路情況一樣，電容電流平均值為零、因此 =在一個電源周期中，有6個波頭，流過每一個二極管的是其中的兩個波頭，因此二極管電流平均值為的l/3，即 =/3=/3③二極管D可能承受的最大正向電壓為線電壓峰值的1/2，即（）/2，即220V/2≈。IGBT受到的最大正向電壓為逆變器輸入端電壓源的電壓,考慮到開關(guān)時的浪涌電壓，取額定電壓： === (