【文章內(nèi)容簡介】 7) 作業(yè)環(huán)境好，幾乎沒有熱，噪聲和灰塵；(8) 作業(yè)占地面積少，生產(chǎn)效率高；(9) 能加熱形狀復雜的工件；(10)工件容易加熱均勻，產(chǎn)品質(zhì)量好。此外，感應加熱電源由于采用了新型電路元件，其緩沖電路，驅(qū)動電路等也河南科技大學畢業(yè)設計論文5得到了空前的改善，此外，還有對環(huán)境污染小等優(yōu)點?；谏鲜龇治觯袘訜犭娫从兄己玫陌l(fā)展前景。 國內(nèi)外發(fā)展及現(xiàn)狀感應加熱技術從誕生至今，經(jīng)過了近百年的發(fā)展，取得了令人注目的成果，尤其是六十年代以后，固態(tài)電力電子技術的出現(xiàn)與發(fā)展，使感應加熱技術與現(xiàn)代化生產(chǎn)的許多方面密切相關，發(fā)揮了很大的生產(chǎn)力的作用。因此世界各國十分關注感應加熱技術的發(fā)展，并投入相當?shù)慕?jīng)濟支持和技術力量。目前 ，在低頻感應加熱領域普遍采用傳統(tǒng)的工頻感應爐。國外的工頻感應加熱裝置可達數(shù)百兆瓦，用于數(shù)十噸的大型工件透熱或數(shù)百噸的食用水保溫。預計短期內(nèi)，以固態(tài)器件構成的低頻感應加熱電源在功率、價格、可靠性方面還很難與簡單可靠的工頻感應爐競爭，雖然其效率、體積和性能均大于工頻爐。在中 頻 (150Hz～20kHz)范圍內(nèi)，晶閘管感應加熱裝置己經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)的中頻發(fā)電機和電磁倍頻器，國外的裝置容量己經(jīng)達到數(shù)十兆瓦。在超音頻 (20kHz～1OOkHz)范圍內(nèi)，IGBT的應用占主導地位。1994年日本采用IGBT研制出了1200kW/5OkHz電流型感應加熱電源，逆變器工作于零點壓開關狀態(tài)，實現(xiàn)了微機控制。1993年西班牙也報道T30600kW/50100kHz的IGBT電流型感應加熱電源。歐美地區(qū)其他一些國家的系列化超音頻感應加熱電源的最大容量也達數(shù)百千瓦。在高頻(100kHz以上)領域，國外己從傳統(tǒng)的電子管電源過渡到晶體管全固態(tài)電源。以日本為例，其系列化的焊管用電子振蕩器的水平為5～1200kW/100～500kHz，而采用SIT的固態(tài)高頻感應加熱電源的水平可達400kW/4OOkHz。歐美各國采用，西班牙采MOSFET的電流型感應加熱電源制造水平可達600kW/400kHz。比利時InductoElphiac公司生產(chǎn)的電流型MOSFET感應加熱電源水平可達1MW/15～600kHz。我國感應加熱技術從 50 年代開始就被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)當中，60 年代末，開始研制晶閘管中頻電源，浙江大學首先研制成功國內(nèi)第一臺晶閘管中頻電源，到目前己經(jīng)形成了一定范圍的系列化產(chǎn)品，并開拓了較為廣闊的應用市場。在中頻領域，晶閘管中頻電源裝置基本上取代了旋轉(zhuǎn)發(fā)電機，已經(jīng)形成了 500～800 Hz/100～5000kW 的系列化產(chǎn)品。但國產(chǎn)中頻電源大多采用并聯(lián)諧振逆變器結構，因此在開發(fā)更大容量的并聯(lián)逆變中頻感應加熱電源的同時，盡快研制出結構簡單，易于頻繁啟動的串聯(lián)諧振逆變中頻電源也是中頻領域有待解決的問題。在超音頻河南科技大學畢業(yè)設計論文6領域的研究工作八十年代己經(jīng)開始。浙江大學采用晶閘管倍頻電路研制了50kW/50kHz 的超音頻電源，采用時間分隔電路研制了 30kHz 的晶閘管超音頻電源。從九十年代開始，浙江大學開始對 IGBT 超音頻電源進行研制，1996 年研制開發(fā)的 50kW/50kH,的 IGBT 電流型并聯(lián)逆變感應加熱電源己經(jīng)通過了浙江省技術鑒定，目前的研制水平為 200kW/50kflz。另外，浙江大學在 90 年代己經(jīng)研制成功30kW/300kHz MQSFET 高頻感應加熱電源，并己成功應用于小型刀具的表面熱處理和飛機渦輪葉片的熱應力考核試驗中?？傮w上來說，國內(nèi)目前的研制水平與國外的水平相比還有一定的差距 [31。 影響感應加熱電源發(fā)展的主要因素(1)高頻化 目前 ,感應加熱電源在中頻段主要采用晶閘管，超音頻段主要是 IGBT，而高頻段，隨著 MOSFET 和 1GBT 性能不斷改進，SIT 將失去存在價值。感應加熱電源諧振逆變器可實現(xiàn)軟開關，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。因此，實現(xiàn)感應加熱電源高頻化仍有許多應用基礎技術需進一步探討。(2) 大容量化 從電路的角度，感應加熱電源的大容量化技術分兩類:一是器件的串并聯(lián)；二是多臺電源的串并聯(lián)。在器件的串并聯(lián)方式中，必須處理好串聯(lián)器件的均壓問題和并聯(lián)器件均流問題，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。多臺電源的串并聯(lián)技術是在器件串并聯(lián)技術基礎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，在單機容量適當?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)。串聯(lián)逆變器輸出可等效為一低阻抗的電壓源，當兩電壓源并聯(lián)時，相互間的幅值，相位和頻率不同或波動時將導致很大的環(huán)流，以致逆變器件的電流產(chǎn)生嚴重不均，因此，串聯(lián)逆變器存在并機擴容困難；而對并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大電抗器可充當各并聯(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)有足夠的時問來糾正直流電流的偏差，達到多機并聯(lián)擴容。(3) 負載匹配 感應加熱電源多應用于工業(yè)現(xiàn)場，其運行工況比較復雜，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，它的負載對象各式各樣，而電源逆變器與負載是一有機的整體，負載直接影響到電源的運行效率和可靠性。對焊接，表而熱處理等負載，一般采用匹配變壓器連接電源和負載感應器，對高河南科技大學畢業(yè)設計論文7頻，超音頻電源用的匹配變壓器要求漏抗很小，如何實現(xiàn)匹配變壓器的高能輸入效率，從磁性材料選擇到繞組的設計己成為一重要課題，另外，從電路拓撲上負載結構以三個無源元件代替原來的二個無源元件，以代替匹配變壓器實現(xiàn)高效，低成本隔離匹配。(4) 智能化控制 隨著感應熱處理生產(chǎn)線自動化控制程度及對電源高可靠性要求提高，感應加熱電源正向智能化控制方向發(fā)展。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加熱電源正成為下一代發(fā)展目標。(5) 高功率因數(shù)，低諧波電源 由于感應加熱用電源一般功率都很大，目前對它的功率因數(shù)，諧波污染指標還沒有具體要求，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)低諧波污染電源必將成為今后發(fā)展趨勢。(6)應用領域進一步擴大 當今高新技術飛速發(fā)展，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，感應加熱是一個重要的研發(fā)和加工手段，因此感應加熱電源是某些高新技術研發(fā)中心不可缺少的裝備。例如在德國Max Planck研究所，C60納米材料的研究中就使用了400kHz/6OkW 的感應加熱電源?？梢钥隙ǖ恼f，隨著科學技術的發(fā)展，感應加熱電源在高新技術領域會有更廣泛的應用。在這一領域，對感應加熱電源的可靠性和可控性要求更高。如何設計制造大功率超高頻高性能的感應加熱電源，是電力電子科技工作者的重要課題 [41。河南科技大學畢業(yè)設計論文8第二章 半橋串聯(lián)諧振逆變電源的主電路 全橋串聯(lián)諧振逆變電路 串聯(lián)諧振逆變電路分為全橋串聯(lián)諧振逆變電路和半橋串聯(lián)諧振逆變電路兩類，首先對全橋串聯(lián)諧振逆變器進行介紹，其電路結構如圖2．1所示。圖 全橋串聯(lián)逆變電路串聯(lián)型逆變電路根據(jù)負載工作狀態(tài)的不同可以分為三種工作模式：容性狀態(tài)、感性狀態(tài)和諧振狀態(tài)，圖22(a)、(b)、(c)分別為三種狀念下負載電壓和電流的相位關系，其中UH、IH分別為負載電壓、負載電流的波形，φ為負載電壓與負載電流之間的相位角。如圖2．2(a)所示，當負載工作于容性狀態(tài)時，負載電流超前負載電壓口電角度，在換流過程中，負載電流由負變正時，電壓仍為負，導致反并聯(lián)二極管短時通過負載電流，由于二極管的反向恢復作用，使逆變器出現(xiàn)短時橋臂直通現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的大電流將損壞開關管IGBT。如圖2．2(b)所示，當負載工作于感性狀態(tài)時，負載電壓超前負載電流φ電角度，電流換向時，電壓已換為正．感性狀態(tài)下實現(xiàn)了開