【正文】 使器件因溫度過高而損壞；過載電流越大器件能承受過電流時間越短，因此線路設(shè)計須考慮保護。這是本設(shè)計 的缺點，也是今后研究的一個重要趨勢，目前只能靠 LC濾波器來盡量減少諧波分量的影響。不僅使課題能順利完成，而且使我在學(xué)習(xí)過程中進一步加深了對知識的理解和靈活運用，在日后工作和學(xué)習(xí)中將受益終身。 21 致 謝 本論文是在指導(dǎo)老師洪新華教授的精心指導(dǎo)下完成的，他嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤勉的工作精神以及開闊的視野，對我產(chǎn)生了深遠的影響。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)開關(guān)器件導(dǎo)通時，由電容放電引起的 di /dt 和浪涌電流。一般過電壓是用阻容元件吸收和消耗產(chǎn)生過電壓的能量，或是選用非線性元件限制過電壓的幅度和用電子電路來實施保護等方法來抑制過電壓。 19 （ 1）恒時間 t 原則，即 加熱過程中始終保持引前觸發(fā)時間為恒值。并聯(lián)逆變式負載采用頻率自動跟蹤，需要對單相逆變器通斷的控制，來保證負載電路為諧振回路，從而實現(xiàn)負載的功率輸出最大。 17 圖 11 感應(yīng)加熱溫度控制系統(tǒng)實際應(yīng)用中的控制系統(tǒng) 外環(huán)根據(jù)用戶給定的設(shè)定溫度 gT 和反饋的工件溫度 rT 進行 PI 調(diào)節(jié)后設(shè)定給定電壓值 sU ，內(nèi)環(huán)根據(jù) sU 和中頻電壓反饋 rU 經(jīng)過 PI 調(diào)節(jié)后通過整流控制角調(diào)節(jié)器設(shè)定整流的 ? 角，控制中頻電源的輸出功率。 經(jīng)過感應(yīng)加熱的產(chǎn)品最重要的技術(shù)指標(biāo)就是溫度。可控整流電路在電網(wǎng)電壓為 CU 的條件下把 ? 轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓 dU ；經(jīng)過濾波電感 dL 后，逆變器將輸入直流電壓 dU 轉(zhuǎn)換為頻率為 f 的中頻電壓 NU 向負載輸出電能；負載電路將中頻電壓轉(zhuǎn)換成工件溫度 CT ，改變控制信號 OU 即可改變工件溫度 CT 。 （ 4）中頻加熱電源的負載頻率必須要實現(xiàn)自動跟蹤功能。為了減小逆變管的開關(guān)損耗，逆變器的工作頻率大于其諧振頻率。逆變電路的工作頻率 f 的大小由所需的功率要求決定。以此信號作為反饋，可有效降低高次諧波的干擾，使系統(tǒng)能穩(wěn)定地跟蹤諧振頻率 0f ，再加上適當(dāng)?shù)钠秒娐?，可以使得工作頻率略高于諧振頻率。也就是說，整流側(cè)和逆變側(cè)是協(xié)調(diào)工作的。例如鍛坯加熱時，為保證工件的出口溫度，電源必須具有電壓自動調(diào)節(jié)的能力，以適應(yīng)電網(wǎng)電壓的波動的影響。取波動系數(shù)為 ，安全系數(shù) ? =。電流從 b相繞組流出。 a相繞組內(nèi)的電流為正， b相繞組內(nèi)的電流為負。 所以在此設(shè)計中選用了三相橋式全控整流電路。這種電路，變壓器中有直流分量流過，降低了變壓器的效率；整流電流的脈動成分太大，對濾波電路的要求高。因為金屬工件中的感應(yīng)電動勢 2e 正比于磁通變化率，所以 1i 的頻率越高，感應(yīng)電動勢 2e 就越大。感應(yīng)加熱的物體必須是導(dǎo)體，感應(yīng)加熱能在被加熱物體內(nèi)部直接生熱，因而熱效率高，升溫速度快，容易實現(xiàn)整體均勻加熱或局部加熱（包括表面加熱）。但隨著減少電網(wǎng)無功及諧波污染要求的提高，具有高功率因數(shù) (采用大功率三相功率因數(shù)校正技術(shù) )及低諧波污染電源必將成為今后發(fā)展趨勢。感應(yīng)加熱電源諧振逆變器可實現(xiàn)軟開關(guān)，但由于通常功率較大，對功率器件，無 源器件，電纜，布線，接地屏蔽等均有很多特殊要求，尤其是高頻電源?？梢哉f，感應(yīng)加熱電源的發(fā)展是諸多學(xué)科和綜合技術(shù)共同決定的。 IGBT 綜合了MOS 和雙極晶體管的優(yōu)點，具有通態(tài) 壓降低，開關(guān)速度快，易驅(qū)動等優(yōu)點，自 1988 5 年解決了擎住問題后，大功率高速 IGBT 己成為眾多加熱電源的首選器件，頻率高達 100kHz,功率高達 MW級電源已可實現(xiàn)。上述這些先進技術(shù)的推廣和發(fā)展均與感應(yīng)加熱電源技術(shù)的研究和發(fā)展密切相關(guān)。在國外，感應(yīng)加熱技術(shù)已日趨成熟。 本設(shè)計研究了中頻感應(yīng)加熱及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢，并在較全面的論述基礎(chǔ)上，對 電路進行了設(shè)計。目前，我國較好的鑄造業(yè)廢品率也在 6%～ 15%間，而一般鑄造廠的廢品率高達 30%。硅晶閘管的出現(xiàn)推動了感應(yīng)加熱電源及應(yīng)用的飛速發(fā)展。 感應(yīng)加熱電源發(fā)展的主要因素 （ 1）感應(yīng)加熱電源的發(fā)展與電力電子器件的發(fā)展密切相關(guān)，而電力電子器件的發(fā)展又是與半導(dǎo)體微機集成加工技術(shù)與功率半導(dǎo)體技術(shù)分不開的。多臺電源的串并聯(lián)技術(shù)是在器件串并聯(lián)技術(shù)基礎(chǔ)上進一步大容量化的有效手段，借助于可靠的電源串并聯(lián)技術(shù)，在單機容量適當(dāng)?shù)那闆r下，可簡單地通過串并聯(lián)運行方式得到大容量裝置，每臺單機只是裝置的一個單元 (或一個模塊 )。對焊接，表面熱處理等負載，一般采用匹配變壓器連接電源和負載感應(yīng)器，對高頻，超音頻電源用的匹配變壓器要求漏抗很小，如何實現(xiàn)匹配變壓器的效率，從磁性材料選擇到繞組的設(shè)計已成為重要課題?？梢钥隙ǖ恼f，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，感應(yīng)加熱電源在高新技術(shù)領(lǐng)域會有更廣泛的應(yīng)用。若線圈 A中通以交流電流 i1，則在線圈 A內(nèi)產(chǎn)生隨時間變化的磁場，置于交變磁場中的被加熱工件 B 要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 e2，形成渦流 i2，這些渦 流使金屬工件發(fā)熱，消耗電能。一般由整流器、濾波器、逆變器及一些控制和保護電路組成。中間抽頭接負載一端，另兩個端子各串聯(lián)一個二極管后接負載的另一端。 圖 3 三相橋式全控整流電路 晶閘管 AB、 BC、 CA 接成共陰極，晶閘管 AC、 BA、 CB 接成共陽極，并與變壓器和負荷分別構(gòu)成兩個三相半波可控整流電路，兩個三相半波可控整流電路串聯(lián)就構(gòu)成三相橋式全控整流電路，如圖 4所示。晶閘管 BA承受反向電壓而關(guān)斷，所以電流回到 c 相繞組。 11 在 BA 段內(nèi)， BC 和 AC導(dǎo)通， Ud=Uba。由于頻率較高，所以要選擇 GTR、 MOSFET、 IGBT 等工作頻率較高的自關(guān)斷器件。隨著加熱工業(yè)的發(fā)展和新產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝的變化，對感應(yīng)加熱電源的控制系統(tǒng)功能的要求也更加的多樣化和智能化。 逆變控制電路包括開關(guān)器件的驅(qū)動電路，死區(qū)形成電路，鎖相環(huán)電路。通常，為減小器件開關(guān)損耗，工作頻率應(yīng)大于諧振頻率。 （ 2）改變直流電壓 f0 f1 f Q1 Q3 Q1 Q4 Q2 Q4 t t z 14 移相調(diào)功是通過移相控制，即每個橋臂的兩個開關(guān)管 180 互補導(dǎo)通，兩個橋臂的導(dǎo)通角相差一個相位，即移相角，通過調(diào)節(jié)移相角的大小調(diào)節(jié)負載電壓的寬度，從而調(diào)節(jié)輸出功率，如圖 8 所示。 控制電路的作用 感應(yīng)加熱電源的控制電路必須至少起著以下作用 : （ 1）調(diào)節(jié)控制電路必須對整流電路、逆變電路等系統(tǒng)主電路部分進行功能控制。而動態(tài)指標(biāo)與靜態(tài)指標(biāo)相比， 后者是主要的。電壓反饋電路把輸出中頻電壓 HU ，轉(zhuǎn)換成反饋電壓 tU （直流），后者與給定電壓 Us相比較，并產(chǎn)生差值電壓 U? ；電壓調(diào)節(jié)器將此差值電壓放大。 2HH HUP R? （ 42） 式中： HU —— 中頻電壓 HR —— 等效電阻 故有： ? ?2CDHHC T T GU tR??? （ 43） 生產(chǎn)過程中若要保持工件的溫度在控制的范圍內(nèi)，工件的溫度是控制的關(guān)鍵因素。本裝置是采用電流電壓雙閉壞控制電路。逆變器在加熱過程中，爐子的電感是個變量，其震蕩頻率在加熱過程中是不斷地變化的，為使逆變器安全地工作，觸發(fā)頻率必須緊跟爐子電感的變化。本原則功率因數(shù)隨爐子負載變化而變化。本設(shè)計是采用快速熔斷器的保護措施，這是一種最簡單有效的過電流保護器件。 論 中頻感應(yīng)加熱裝置具有體積小、噪聲低、效率高、耗電省、操作方便、可靠性高等優(yōu)點。在此，向洪老師表示最衷心的感謝！ 此外，我還要對在這次設(shè)計中，幫助和支持我的同學(xué)，表示感謝！ 最后，謹向我在大學(xué)四年學(xué)習(xí)和生活期間熱誠幫助和指導(dǎo)過我的各位老師和同學(xué)致以誠摯的謝意。但設(shè)計中還存在很多不理解的地方需要在以后的時間去探索與學(xué)習(xí)。阻容吸收電路俗稱緩沖電路，電路是由電容和電阻串聯(lián)而成，利用電容來吸收尖峰狀態(tài)的過電壓能量，利用與電容串聯(lián)的電阻來消耗產(chǎn)生過電壓的能量。為了提高電力電子裝置的可靠性，除了在選擇器件時，需有一定的電壓和電流裕量外，還需要采用一定的保護措施。它分為兩種恒時間原則及恒功率因數(shù)原則。通過對主回路的三相全控整流橋的 控制，即對三相全控橋的六個晶閘管導(dǎo)通角 α的控制，來實現(xiàn)對負載功率的控制。系統(tǒng)控制框圖如圖 11所示。脈沖形成電路將連續(xù)變化的負載