50kw感應(yīng)加熱電源初步設(shè)計(jì)電力電子課設(shè)-資料下載頁
2025-02-04 14:32本頁面
【導(dǎo)讀】產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)，在被加熱的金屬工件內(nèi)產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，產(chǎn)。算選擇器件的具體型號(hào)。輸出最大功率50kW。感應(yīng)加熱裝置的頻率應(yīng)變性得到增強(qiáng)，可跟蹤負(fù)載的工作頻率，使裝置效率提高，從而達(dá)到節(jié)能、節(jié)時(shí)的目的。用三相半控整流電路對(duì)三相工頻交流電進(jìn)行整流并濾波，然后再。對(duì)系統(tǒng)的仿真分析驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。使得感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出以下幾方面的特點(diǎn)。IGBT，而高頻頻段，由于SIT存在高導(dǎo)通損耗等缺陷，主要發(fā)展MOSFET電源。多，裝置的可靠性越差。感應(yīng)加熱電源逆變器主要有并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器。
【正文】 = ?23 iU ? iU =? 380=513V 本電源的最大輸出功率為 mP =50KW，考慮到濾波器的損耗以及功率開關(guān)管的開關(guān)損耗，設(shè)逆變器的變換效率為 95%，則整流電路最大輸出直流功率為： dmP = ?mP=50/= 則整流電路的最大輸出直流電流為： ddmdm UPI ? =（ 2） 整流二極管參數(shù)計(jì)算 在三相整流電路中，每個(gè)橋臂的二極管所承受的正反向電壓的最大值為三相交流電網(wǎng)線電壓的峰值，在實(shí)際應(yīng)用中還需要考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)以及各類浪涌電壓的影響，因此需要留有一定的安全裕量，一般取為此峰值電壓的 2～ 3 倍，則整流二極管的額定電壓為： NU = )3~2( 2 iU = )3~2( 3802?? ? )1612~( V 流過二極管的電流有效值為： 按照有效值相等的原則來選取二極管的額定電流，并留有一定的裕量，一般～ 2 倍 , 則整流二極管的額定電流為： = )~( A AII dmVT ????? )2~( VTN II )2~( ? 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 14 所以選取耐壓值為 1000V，額 定電流為 70A型號(hào)為 RL207的整流二極管。 （ 3）濾波電容的參數(shù)計(jì)算 濾波電容器主要起濾波和穩(wěn)定電壓的作用。由于采用了三相橋式整流電路，應(yīng)按下式設(shè)計(jì)濾波電容的值： dR dC = T1為整流輸入電壓的頻率， 1T =50Hz，直流電源的負(fù)載電阻 ： 因此： 電容耐壓值為： cU = ? =??380= 由于耐壓要求較高，所以選擇 6個(gè) 2021 F? 電容，耐壓為 400V，分成相同的兩組串聯(lián)。 逆變電路參數(shù)計(jì)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(shí)際應(yīng)用時(shí)留有一定的安全裕量，一般取為 2～ 3 倍。因此 IGBT 的額定電壓為： NU = )3~2( dU = )3~2( ?513=（ 1026～ 1539） 逆變電路輸出電流有效值最大為： 由于 IGBT 在一個(gè)周期內(nèi)橋臂的開關(guān)管 只導(dǎo)通不到一半的時(shí)間，同時(shí)考慮到～ 2 倍的安全裕量，則流過 IGBT 的電流有效值為： 由以上計(jì)算可知，應(yīng)選 1200V150A型號(hào)為 BSM150GB120DN2 的 IGBT 四只。 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(jì) （ 論 文） 15 第 4章 感應(yīng)加熱電源仿真 電源的設(shè)計(jì)師一個(gè)復(fù)雜的過程，因此不能僅憑理論分析就進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，可能會(huì)造成很多在經(jīng)濟(jì)人力方面的浪費(fèi)，所以在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該對(duì)理論設(shè)計(jì)的電路通過專業(yè)工具進(jìn)行仿真。前面分析了感應(yīng)加熱電源的工作原理以及硬件電路的組成，那么接下來就是通過專業(yè)的系統(tǒng)仿真軟件來對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的可行 性。 仿真結(jié)果如下圖所示： 圖 逆變輸出電壓波形 由圖 可以看出，仿真后的輸出波形與理論分析及計(jì)算結(jié)果相一致，符合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。本章設(shè)定了感應(yīng)加熱電源的負(fù)載為一定值，對(duì)此負(fù)載進(jìn)行仿真分析。圖 為系統(tǒng)工作在諧振狀態(tài)下的輸出波形，系統(tǒng)保持工作在諧振狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了頻率的自動(dòng)跟蹤，確保了電源的穩(wěn)定運(yùn)行，符合前面的設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 16 圖 濾波輸出電感電流和負(fù)載電壓波形 圖 系統(tǒng)輸出仿真波形 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 17 第 5章 設(shè)計(jì)總 結(jié) 本文針對(duì)感應(yīng)加熱裝置的需要設(shè)計(jì)了一種感應(yīng)加熱電源，通過對(duì)感應(yīng)加熱電源的工作原理、電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析，確定了以 IGBT 作為功率開關(guān)器件的電壓型逆變器作為本系統(tǒng)的逆變電路，并通過雙極性脈沖寬度調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)逆變器的功率控制。對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行分析確定了整體方案，并計(jì)算了系統(tǒng)參數(shù)以及進(jìn)行了器件的選擇，最后通過對(duì)系統(tǒng)的仿真分析驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。 基于上述工作，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，可以得到： （ 1）系統(tǒng)主電路逆變?cè)捎眯滦凸β势骷?IGBT，它具有工作頻率高、耐電流沖擊范圍較寬、可承受電流密度大、驅(qū)動(dòng) 容易、驅(qū)動(dòng)電路功率消耗小、工作損耗小等優(yōu)點(diǎn)，是一種教理想的開關(guān)器件，但對(duì) IGBT 的過流保護(hù)必須采取確實(shí)可行的措施。 （ 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(shí)間短、起動(dòng)較容易、適用于頻繁起動(dòng)工作的場(chǎng)所等特點(diǎn)。 （ 3）采用一種帶有輸出電壓有效值控制方案，對(duì)輸出電壓的幅值、頻率、波形進(jìn)行精確控制、使得波形品質(zhì)好，電源容易實(shí)現(xiàn)與各種負(fù)載的匹配。 （ 4）運(yùn)用 MATLAB 進(jìn)行仿真，得出了精確的波形，說明了本設(shè)計(jì)的可行性。 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 18 參考文獻(xiàn) [1] 陳堅(jiān) , 趙玲 .電力電子技 術(shù)及應(yīng)用 ,北京 :中國電力出版社 , [2] 石新春 .電力電子技術(shù) ,北京 :中國電力出版社 [3] 莫正康 .電力電子應(yīng)用技術(shù) ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 湯建新 ,馬皓 .電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程 ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 [5] 王兆安 , 劉進(jìn)軍 .電力電子技術(shù)第四版 ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 [6] 周躍慶 .基于 Matlab 的感應(yīng)加熱電源仿真 ,2021， 2. [7] 謝自美 .電子線路設(shè)計(jì)?實(shí)驗(yàn)?測(cè)試 ,武漢：華中電子科技大學(xué)出版社 [8] 林 鈡岳 .現(xiàn)代電力電子應(yīng)用技術(shù) ,北京 :科學(xué)出版社 [9] 陳國成 .新型電力電子變換技術(shù) ,北京 :中國電力出版社 2021. [10] 王華 .大功率串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源的研究 ,西安 :西安理工大學(xué) 2021. [11] 林渭勛 .現(xiàn)代電力電子電路 ,杭州：浙江 大學(xué)出版社 2021. [12] 陳國成 .新型電力電子變換技術(shù) ,北京：中國電力出版社 2021. [13] 劉鳳君 .逆變器用整流電源 ,北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [14] 倪海東 ,蔣玉萍 .高頻開關(guān)電源集成控制器 ,北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [15] 張占松 .電路和系統(tǒng)的仿真實(shí)踐 ,北京： 科學(xué)出版社 2021
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