現(xiàn)代電力電子器件論文-電力電子器件在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用(存儲版)
【正文】 功率因數(shù)，但是開關(guān)管 T 是工作在硬開關(guān)方式，開關(guān)損耗高，對器件的要求比較高。當(dāng) S 開通時， Lr限制 S 中電流的上升率，從而實現(xiàn) S 的零電流開通。逆變部分能夠使負(fù)載工作在諧振狀態(tài)，逆變開關(guān)損耗小。通過調(diào)節(jié)斬波主開關(guān)S 的占空比，可以調(diào)節(jié)斬波器輸出電壓，進而調(diào)節(jié)電源的輸出功率。但是，我不得不說。我收獲了很多。當(dāng)然，學(xué)習(xí)到的知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。還學(xué)習(xí)到了電路中的控制策略。老師的態(tài)度，這是非常值得我們?nèi)W(xué)習(xí)的。 5 課程的學(xué)習(xí)感受 時間過得很快， 6 周的時間轉(zhuǎn)眼間就過去了。 圖 倍頻高頻感應(yīng)加熱電源 該電路主要包括 3 部分：不可控整流器，濾波器，直流斬波器和逆變器。 晶閘管相控整流 技術(shù)成熟，成本低，逆變部分開關(guān)損耗小 設(shè)備復(fù)雜，控制環(huán)節(jié)多，當(dāng)控制角較大時功率因數(shù)低。零電流開關(guān)有兩種電路方式： L 型和M 型。此外，相控整流換流過程還會影響到電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，由于晶閘管整流存在固有延時，故采用閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)時，其相應(yīng)的快速性較差。在 oo 1800 ? 調(diào)節(jié)過程中，輸出脈寬減小的同時，將引 起輸出電壓更加超前，這是相對于輸出電流的相位。這就可以改變輸出電壓的有效值，最終調(diào)節(jié)了輸出功率。簡單地說，就是以負(fù)載的諧振周期作為一個調(diào)功單位。 PFM PFM 調(diào)頻調(diào)功感應(yīng)加熱電源的主電路如圖 所示 。 (b)中并聯(lián)諧振電路處于感性狀態(tài)。在逆變器的輸入端因為大電感的存在，可以近似認(rèn)為電流是固定不變的，其電流幅值取決于逆變器的輸入端電流值，頻率取決于器件的開關(guān)頻率。 由分析可知，不同的頻率，電路可能會有三種不同的工作狀態(tài)。諧振頻率為： LCwo 1? （ ） 逆變器的結(jié)構(gòu)分析 電壓型串聯(lián)形式逆變器 在串聯(lián)形式下的逆變器，供電電源一般是電壓源。下面我們就兩種形式分別進行討論。 圖 高頻感應(yīng)電源結(jié)構(gòu)圖 經(jīng)過整流電路，我們可以將交流電變成脈動直流電。 感應(yīng)加熱通過感應(yīng)線圈把電能傳遞給要加熱的金屬，然后電能在金屬內(nèi)部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。感?yīng)加熱是利用交變磁場中閉合導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的渦流和磁滯損失作用于金屬體而引起的熱效應(yīng)。 變頻器時代 進入八十年代 ,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因此 ,在 六十年代和七十年代 ,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。八十年代末期和九十年代初以功率 MOSFET 和 IGBT 為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件的出現(xiàn)和發(fā)展 ,表明了電力電子技術(shù)已由傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)時代進入到了現(xiàn)代電力電子時代。接著分析了調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱電源功率的調(diào)節(jié)方式 ,其中包括 PFM，PDM， PWM 和直流調(diào)功。首先介紹了電力電子器件的發(fā)展?fàn)顩r。分析了 ZVS 和 ZCS 技術(shù)，并且通過實際的緩沖電路來實現(xiàn)軟PWM。 1957 年 ,從美國通用電氣公司研制第一個工業(yè)用的普通晶 閘管開始 ,已經(jīng)大大擴展了半導(dǎo)體器件功率控制的范圍。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?0— 100Hz 的交流電。 MOSFET 和IGBT的相繼問世 ,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。 圖 熱感應(yīng)加熱原理 電流通過線圈產(chǎn)生交變的磁場。 由式（ ）可以看出，當(dāng)負(fù)載固定時，發(fā)熱功率與頻率的大小和磁場的強 弱有關(guān)，感應(yīng)線圈中流過的電流越大，其產(chǎn)生的磁通也就越大?？刂齐娐窞榭煽卣麟娐?提供移相控制觸發(fā)脈沖和為逆變橋提供驅(qū)動脈沖。這種電路狀態(tài)我們稱之為串聯(lián)諧振。 圖 電壓型串聯(lián)諧振電路 圖中 C 為補償電容， R,L 為包含負(fù)載在內(nèi)的負(fù)載等值電阻和電感。從圖中可以看出，電壓和電流的相位一致，此時電路工作在諧振狀態(tài) 。根據(jù)負(fù)載電壓電流相位關(guān)系，并聯(lián)逆變器可能工作在三個狀態(tài)：諧振，感性和容性狀態(tài)。在這里，以串聯(lián)諧振電路分析為主。 負(fù)載的功率在 fo 處時是最大的，而偏離這個頻率時，負(fù)載功率都會降低。這樣的話輸出的脈沖為 N%，輸出頻率跟脈沖密度存在一定的關(guān)系。 根據(jù) ? 超前還是滯后，可以分為兩種 PWM 方式：降頻式 PWM 控制和升頻式 PWM。 兩種 PWM 有共同的特點：在調(diào)節(jié)輸出電壓的脈寬的同時也改變了負(fù)載的工作頻率。一般可以采用軟開關(guān)技術(shù)，使得 PWM 斬波器的主開關(guān)器件為零電壓或者零電流開關(guān)，從而降低開關(guān)損耗。當(dāng) S 關(guān)斷時， Lr和 Cr諧振工作使 Lr的電流回到零，從而實現(xiàn) S 的零電流關(guān)斷。但是存在著斬波器器件工作在硬開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大。輔助器件Lr 與 Cr 共同構(gòu)成了軟開關(guān)。江老師備課很認(rèn)真。首先， 鞏固了本科學(xué)習(xí)的電力電子技術(shù)的知識。 最后我再次也希望通過這篇總結(jié)來表達自己對江老師的感謝之情，謝謝您的不懈努力，才使得我們在這門課中收獲的這么多，不僅僅是收獲了許多的有用的知識和技巧，我相信在以后的學(xué)習(xí)或者工作中一定有其用武之地。對它們的工作原理，已經(jīng)它們在科技領(lǐng)域中的應(yīng)用，都有了一定的了解。盡管這門課是英文的，當(dāng)碰到專業(yè)名詞時，江老師都會在黑板上面寫出這些單詞，并且寫上它的中文 注釋。逆變器控制采用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)，實現(xiàn)逆變側(cè) ZCS，以減小開關(guān)損耗，提高電源利用效率。這種技術(shù)可以使感應(yīng)加熱電源 的頻率做的更高，功率做的更大。 表格 調(diào)功方式對比 調(diào)功方式 優(yōu)點 缺點 PFM 電路簡單，控制容易，成本低，技術(shù)成熟 功率因數(shù)低，效率低，不適于高
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