【正文】 ............................. 10 第 3章 參數(shù)的計算與器件選擇 ....................................... 13 整流濾波電路參 數(shù)計算與器件選擇 ............................ 13 逆變電路參數(shù)計算與器件選擇 ................................ 14 第 4章 感應(yīng)加熱電源仿真 ........................................... 15 第 5章 設(shè)計總結(jié) ................................................... 17 參考文獻 .......................................................... 18 本科生課程設(shè)計 （ 論 文） 1 第 1章 緒論 感應(yīng)加熱電源概況 及發(fā)展趨勢 感應(yīng)加熱多數(shù)用于工業(yè)感應(yīng)加熱：工件放到感應(yīng)器內(nèi)，感應(yīng)器一般是輸入中頻或高頻交流電 (300300000Hz或更高 )的空心銅管。 本科生課程設(shè)計 （ 論 文） 2 本文設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計所要求的電源應(yīng)該能夠滿足感應(yīng)加熱器工作在最佳狀態(tài)下，感應(yīng)加熱器的工作特性決定了其電源應(yīng)該具有以下特性： 該電源應(yīng)該提供一個在大范圍內(nèi) 連續(xù)可調(diào)的電流，以驅(qū)動負載線圈產(chǎn)生一 定的磁場。 系統(tǒng)主原理圖如下 圖 ： 圖 系統(tǒng)主原理圖 本科生課程設(shè)計 （ 論 文） 3 第 2章 應(yīng)加熱電源電路設(shè)計 感應(yīng)加熱電源 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。 本科生課程設(shè)計 （ 論 文） 4 感應(yīng)加熱電源總體設(shè)計方案 感應(yīng)加熱電源主要由主電路 (包括整流電路、濾波 電路、逆變電路等 )， 控制電路和驅(qū)動電路三部分組成。從經(jīng)濟和適用角度分析，本設(shè)計采用三相半控整流電路。⑤電壓型逆變器由于電壓高，電流小，對槽路布局要求較低。共陽極組三個整理二極管總是在自然換相點換流，使電流換到比共陰極電位更低的一相；而共陰極組三個晶閘管側(cè)要在觸發(fā)后才能換到陽極電位高的一個。 圖 輸入整流濾波電路 整流觸發(fā)控制電路的設(shè)計 晶閘管的導(dǎo)通條件除了其陽極必須承受正向電壓之外，還必須同時滿足門極上加正向電壓。利用電容的濾波作用，在變換電路的輸入端加接濾波電容，消除了在移相至某區(qū)域出現(xiàn)的低幅值超前干擾觸發(fā)脈沖；利用電容的充電效應(yīng)，使得每次起動時，移相電壓都由一較低值漸增至給定值，實現(xiàn)了限流起動的要求 。 SPWM調(diào)制的工作原理：沖量等效原理，大小、波形不相同的窄脈沖變量作用于慣性系統(tǒng)時，只要它們的沖量即變量對時間的積分相等，其作用效果基本相同。為保證主電路開關(guān)器件的安全工作，必須使所調(diào)制的脈沖波有個最小脈寬與最小間隙的限制，以保證脈沖寬度大于開關(guān)器件的導(dǎo)通時間與關(guān)斷時間。 表 IGBT 的門極驅(qū)動與特性的關(guān)系 特 性 )(satCEU ont 、 ONE offT 、 OFFE 負載短路能力 dtdu/ 條件 UCE大 UCE 大 RG 大 減小 —— —— 減小 —— 增大 —— 微增大 增大 減小 —— —— 增大 減小 減小 綜上所述對驅(qū)動電路的要求可歸納如下： ① IGBT與 MOSFET 都是電壓驅(qū)動，都具有一個 ～ ，有一個容性輸入阻抗，因為 IGBT 對柵極電荷集聚較敏感，故驅(qū)動電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗的放電回路，即驅(qū)動電路與 IGBT的連線要盡量短。 ⑦ IGBT的柵極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能簡單實用，最好自身帶有對 IGBT 的保護功 本科生課程設(shè)計 （ 論 文） 10 能，并有較強的抗干擾能力。 （ 2）電流容量應(yīng)按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)接形式確定。對于負載變化引起的過載，通過閉環(huán)控制，是可以調(diào)節(jié)的。 （ 5）不應(yīng)影響 IGBT 的開關(guān)特性。 逆變電路參數(shù)計算與器件選擇 IGBT 所承受的正向電壓值就是前面整流電路的輸出電壓 dU ，實際應(yīng)用時留有一定的安全裕量，一般取為 2～ 3 倍。對電源系統(tǒng)進行分析確定了整體方案，并計算了系統(tǒng)參數(shù)以及進行了器件的選擇，最后通過對系統(tǒng)的仿真分析驗證了設(shè)計的可行性。 （ 2）采用電壓型逆變電路，其具有在換流是自然過零關(guān)斷、關(guān)斷時間短、起動較容易、適用于頻繁起動工作的場所等特點。 300)8~6(???? IURFTRC dd ?)21 34~16 00(5300 )8~6(300 )8~6( 1 ????AII dHM os22 ????? ???AII HMV H N M ???? 本科生課程設(shè)計 （ 論 文） 15 第 4章 感應(yīng)加熱電源仿真 電源的設(shè)計師一個復(fù)雜的過程，因此不能僅憑理論分析就進行硬件設(shè)計，可能會造成很多在經(jīng)濟人力方面的浪費，所以在進行硬件設(shè)計之前，應(yīng)該對理論設(shè)計的電路通過專業(yè)工具進行仿真。其中運放 C814 組成電壓跟隨器，其輸入是來自電流互感器的輸出，兩個電壓比較器 C271 組成窗口電壓比較器，比較器的輸出經(jīng)施密特反相器連接到與門的輸入端。 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。 （ 3）快速熔斷 tI2 值應(yīng)小于被保護器件的允許 tI2 值。用戶可根據(jù)需要靈活設(shè)置高電平輸入、高 電平輸出和低電平輸入、高電平輸出的輸入方式 ,自動復(fù)位或通過控制復(fù)位 ,故障自動關(guān)斷 ,光耦隔離 ,CMOS/TTL 電平兼容 ,集成的 CEV 退飽和電壓檢測，有回滯的低電壓閉鎖 (UVLO) ,軟關(guān)斷 IGBT 技術(shù)及隔離的故障反饋信號。另外 ,IGBT 開通后，柵極驅(qū)動源應(yīng)能提供足夠的門極電壓，使 IGBT不致退出飽和而損壞。其重要性在于 IGBT的開關(guān)特性與驅(qū)動電路的性能密切相關(guān)。根據(jù)采樣控制理論，脈沖頻率越高， SPWM波形越接近正弦波。電壓型逆變電路如圖 。因此，使晶閘管導(dǎo)通 的門極電壓可以用交流正半周的一部分，也可用直流，還可用短暫的正脈沖電壓。 假定負載電感 L 足夠大，可以認為負載電流在整個穩(wěn)態(tài)工作過程中保持恒值，因此不論控制角α為何值，負載電流總是單向流動，而且變化很小。⑥電壓型逆變器工作更為可靠。兩種電路具有一下特點：①電壓型逆變器短路保護較為困難。 圖 感應(yīng)加熱電源主結(jié)構(gòu)框圖 首先將由電網(wǎng)輸入的三相