【正文】 。 分析了串聯(lián)諧振電路的情況以及雙 E 類逆變器的負(fù)載諧振頻率。并 給 出了雙 E 類逆變器的參數(shù)計(jì)算方法。 設(shè)計(jì)了雙 E 類逆變器的閉環(huán)控制電路，并對(duì)其進(jìn)行了仿真。 在基于以上工作的基礎(chǔ)上，今后還需對(duì)如下幾個(gè)方面的問(wèn)題進(jìn)一步研究： 為使輸出功率提高，需進(jìn)一步研究多個(gè) MOS 管并聯(lián)時(shí)的情況。 在失調(diào)狀態(tài)下，開關(guān)管兩端的電壓沒(méi)有諧振到零就開通，所以不是零電壓開通，而且由于并聯(lián)在開關(guān)管兩端的電容容量較大，這時(shí)在電容上還存在的正向電壓直接對(duì)導(dǎo)通的開關(guān)管放電，會(huì)對(duì)開關(guān)管造成很大的電流沖擊，不僅這時(shí)的開通損耗很大，而且嚴(yán)重的時(shí)候還有可能損壞開關(guān)管。這就要求我們要徹底的研究雙 E 類逆變電路 ，并給出準(zhǔn)確快速的控制電路，避免這種情況的發(fā)生。參考文獻(xiàn) 29 參 考文獻(xiàn) 1 沈旭，吳兆麟，等， 20KW/300KHz 高頻感應(yīng)加熱電源，電力電子技術(shù)，30（ 2） 1996， 10—13 2 余岳輝，大功率電力電子器件的線發(fā)展，電源技術(shù)應(yīng)用， 1999（ 3） 3 沈錦飛，惠晶，吳雷， E 類高頻諧振 DC/AC 變換器 [J]，電力電子技術(shù)，2022,36 （ 6） 4 劉鋒，王華民，劉慶豐，孔令枝，一種新型逆變器的分析與設(shè)計(jì) [J]電力電子技術(shù)， 2022,38 （ 4） 5 蘇娟 高頻功率 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路及并聯(lián)特性研究 西安理工大學(xué)碩士論 文 6 李永平 ,董欣， PSpice 電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，國(guó)防工業(yè)出版社， 2022 7 張長(zhǎng)法，劉鋒，一種適應(yīng)于感應(yīng)加熱用新型逆變器，制造業(yè)自動(dòng)化， 2022，26： 16~19 8 毛鴻、王翔， CD4046 集成所相環(huán)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用。電子技術(shù)應(yīng)用， 1997 10 51^52 9 王華民，李朝陽(yáng)，鎖相技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用，西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999， 15:52~55 10 何廣敏，趙萬(wàn)生，王致良 影響 MOSFET 開關(guān)速度的因素分析 《機(jī)械與電子》 2022（ 1） 11 and Hobson, High power classE amplifier for highfrequency induction heating applications, IEEE Proceedings of Electronic Power Applications, 1988, 24(14)。 886888 12 Lee D,Hyun Hybrid control scheme of activeclamped class E inverter with induction heating jar for high power application, Electronic Power 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 Application[J],IEEE Proceedings,2022,151(6):704710 13 SOKAL,., and SOKAL,.。 ClassEa new class of high efficiency tuned singleended switching power amplifiers, IEEE J. Solidstate Circuits,1975,SC10, 14 , and .”O(jiān)ptimun performance of class E amplifier with inductive pensation.” Asia Pacific Microwave ’92,1993,(Taiwan). 15 李愛(ài)文，張承慧 . 現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用 . 北京；科學(xué)技術(shù)出版社， 2022 16 陶永華，一種新型功率 MOSFET 逆變器的研究 . 電 力電子技術(shù) . 1997（ 5）； 2528 致 謝 31 致 謝 本論文的工作是在我的導(dǎo)師 ***老師的悉心指導(dǎo)下完成的，王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我很大的幫助和影響。在此衷心感謝這一學(xué)期王老師對(duì)我的關(guān)心和指導(dǎo)。 王老師悉心指導(dǎo)我完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作，在學(xué)習(xí)和生活上都給予了我很大的關(guān)心和幫助，在此向王老師表示衷心的謝意。 在此次完成畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我的同學(xué)對(duì)我順利完成畢業(yè)設(shè) 計(jì)也給予了熱情幫助，在此向他們表達(dá)我的感激之情。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 附 錄 1 燕 山 大 學(xué) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）開題 報(bào)告 課 題名稱： 雙 E 類逆變器拓?fù)潆娐贩抡嫜芯? 學(xué)院（系）： *** 年級(jí)專業(yè)： 08 應(yīng)用電子 2 班 學(xué)生姓名： *** 指導(dǎo)教師： *** 完成日期： 2022 年 3 月 19 日 附錄 33 一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義 感應(yīng)加熱技術(shù)是 20 世紀(jì)初才開始應(yīng)用于工業(yè)部門的，它是通過(guò)電磁感應(yīng)原理及利用渦流對(duì)工件進(jìn)行加熱。由于感應(yīng)加熱具有加 熱速度快、物料內(nèi)部發(fā)熱和熱效率高、加熱均勻且具有選擇性、產(chǎn)品質(zhì)量好、幾乎無(wú)污染、可控性好及易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。目前，感應(yīng)加熱已廣泛應(yīng)用于鑄造熔煉、鍛造毛坯加熱、鋼管彎曲、金屬表面熱處理、焊接、粉末冶金等行業(yè)中。眾所周知，以上這些行業(yè)中的傳統(tǒng)加熱方法大多是以煤、油、氣為能源或箱式電爐加熱，存在能耗高、勞動(dòng)條件差、環(huán)境污染嚴(yán)重、工藝質(zhì)量難以控制等缺陷，嚴(yán)重制約了我國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。因此，全面推廣感應(yīng)加熱技術(shù)，是改造我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的必然趨勢(shì)，而此技術(shù)的發(fā)展與感應(yīng)加熱電源水平密切 相關(guān)。 目前，感應(yīng)加熱電源 DC/AC 逆變器一般采用橋式諧振電路。其優(yōu)點(diǎn)是便于采用軟開關(guān)技術(shù)，大大減少半導(dǎo)體功率器件開通和關(guān)斷損耗。其缺點(diǎn)是電路中為防止上下橋臂直通而設(shè)置的死區(qū)時(shí)間使開關(guān)頻率的增加收到限制，同時(shí)高頻工作時(shí)由于功率器件數(shù)目多而造成開關(guān)損耗急劇上升。所以近年來(lái)， E 類逆變電源在高頻和超高頻感應(yīng)加熱中的應(yīng)用比較廣泛。 1975 年， Sokal 提出的高頻高效 E 類放大器，由于采用軟開關(guān)工作方式，固其逆變工作頻率高，效率理論值可達(dá) 100%，這個(gè)優(yōu)異特點(diǎn)讓它得到很大的發(fā)展。 E 類逆變器工作時(shí)，開關(guān)管承受 35 倍 直流母線的電壓應(yīng)力，其直流側(cè)輸入電壓收到了限制，以至限制了整個(gè)逆變器的輸出功率。采用雙 E 類逆變器，在開關(guān)管上承受同樣大的電壓應(yīng)力的情況下，只需在原有的 E 類逆變器的基礎(chǔ)上改變控制電路，兩個(gè)開關(guān)管共同承擔(dān)輸入電壓的峰值，交替為負(fù)載提供高頻電流，即可使輸出功率提高到原來(lái)的 4 倍。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在原有頻率不變的情況下，極大提高了輸出功率，對(duì)下一步研究大功率逆變電源提供了廣闊的前景。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題 對(duì)于感應(yīng)加熱的逆變器，提高開關(guān)管的效率是非常重要的，如果能夠?qū)⒀嗌酱髮W(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 開關(guān)管的效率由 80%提高到 90%，我 們就可以將開關(guān)管上的功率損耗降低一半，這就允許我們可以將輸出功率加倍，可以將開關(guān)管的散熱片的體積和重量減半，可以降低開關(guān)管的溫升，減少開關(guān)管損壞的可能性， 提高設(shè)備的可靠性?，F(xiàn)在隨著能源消耗的不斷增長(zhǎng)，對(duì)能源的需求越來(lái)越大，提高功率變換器的效率，就可以顯著的降低能源消耗，從而降低生產(chǎn)成本。 感應(yīng)加熱電源由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。MOSFET 等新型快速自關(guān)斷器件的出現(xiàn)，為高頻感應(yīng)加熱電源的實(shí)現(xiàn)提供了元件基礎(chǔ)。本文主要針對(duì)頻率為 MHz 情況下采用功率 MOSFET 為主器件的雙 E 類逆變器拓?fù)潆娐?進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制電路對(duì)開關(guān)管進(jìn)行控制，然后利用仿真軟件 pspice 進(jìn)行仿真。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)擬解決的主要問(wèn)題是： 如何提高 MOSFET 的開關(guān)頻率； 為了提高整機(jī)的輸出容量， MOSFET 可以并聯(lián)運(yùn)行。在并聯(lián)運(yùn)行時(shí) 需要考慮電流的均衡問(wèn)題； 設(shè)計(jì)合理的驅(qū)動(dòng)控制電路； 利用 pspice 進(jìn)行仿真，驗(yàn)證可行性。 三、研究步驟、方法及措施 首先查閱資料以及相關(guān)文獻(xiàn)，了解雙 E 類逆變器的應(yīng)用范圍，發(fā)展情況，以及基本工作原理等，對(duì)設(shè)計(jì)有初步了解，然后設(shè)計(jì)總體方案。接下來(lái)具體設(shè)計(jì)與研究。掌握 E 類逆變器的 工作原理，弄清其優(yōu)缺點(diǎn)，采用雙 E類逆變器解決其不足之處。并掌握雙 E 類逆變器的工作原理，了解 MOSFET的開關(guān)特性，研究如何提高 MOSFET 的開關(guān)頻率，如何降低 MOSFET 的高頻開關(guān)損耗，解決雙管并聯(lián)時(shí)電流的均衡問(wèn)題；根據(jù)要求計(jì)算各參數(shù)，選擇合理的器件。根據(jù)所選的 MOSFET，設(shè)計(jì)合理的驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)開關(guān)管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，并計(jì)算各參數(shù)數(shù)值，選擇器件。最后根據(jù)所計(jì)算的參數(shù)，利用pspice 軟件進(jìn)行仿真，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案是否可行。 四、研究工作進(jìn)度 第一、二周：查閱資料，閱讀文獻(xiàn)； 附錄 35 第三、四周：總體方案設(shè)計(jì)，完成開題 報(bào)告； 第五、六周：設(shè)計(jì)主電路，計(jì)算電路參數(shù)； 第七、八周：設(shè)計(jì)控制及驅(qū)動(dòng)電路，計(jì)算電路參數(shù)； 第九 —十一周：進(jìn)行仿真，驗(yàn)證可行性； 第十二 —十五周：畫 A0 圖紙，撰寫論文； 第十六 —十七周：修改圖紙及論文，準(zhǔn)備答辯。 五、 主要參考文獻(xiàn) 【 1】 沈錦飛，惠晶，吳雷， E 類高頻諧振 DC/AC 變換器 [J]，電力電子技術(shù)， 2022,36 （ 6） 【 2】劉鋒，王華民，劉慶豐，孔令枝，一種新型逆變器的分析與設(shè)計(jì)[J]電力電子技術(shù)， 2022,38 （ 4） 【 3】蘇娟 高頻功率 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路及并聯(lián)特性研究 西安理工 大學(xué)碩士論文 【 4】李永平 ,董欣， PSpice 電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，國(guó)防工業(yè)出版社， 2022 【 5】張長(zhǎng)法，劉鋒，一種適應(yīng)于感應(yīng)加熱用新型逆變器，制造業(yè)自動(dòng)化， 2022， 26： 16~19 【 6】毛鴻、王翔， CD4046 集成所相環(huán)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用。電子技術(shù)應(yīng)用， 1997 10 51^52 【 7】王華民，李朝陽(yáng)，鎖相技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用，西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 1999， 15:52~55 【 8】何廣敏，趙萬(wàn)生，王致良 影響 MOSFET 開關(guān)速度的因素分析 《機(jī)械與電子》 2022（ 1） 【 9】余岳輝，大功率 電力電子器件的線發(fā)展，電源技術(shù)應(yīng)用， 1999（ 3） 【 10 】 and Hobson, High power classE amplifier for highfrequency induction heating applications, IEEE Proceedings of Electronic Power Applications, 1988, 24(14)。 886888 【 11】 Lee D,Hyun Hybrid control scheme of activeclamped class E 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 inverter with induction heating jar for high power application, Electronic Power Application[J],IEEE Proceedings,2022,151(6):704710 【 12】 SOKAL,., and SOKAL,.。 ClassEa new class of high efficiency tuned singleended switching power amplifiers, IEEE J. Solidstate Circuits,1975,SC10, 【 13】李愛(ài)文，張承慧 . 現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用 . 北京；科學(xué)技術(shù)出版社， 2022 【 14】 , and .”O(jiān)ptimun performance of class E amplifier with inductive pensation.” Asia Pacific Microwave ’92,1993,(Taiwan). 【 15】陶永華，一種新型功率 MOSFET 逆變器的研究 . 電力電子技術(shù) . 1997（ 5）； 2528 【 16】沈旭，吳兆麟，等， 20KW/300KHz 高頻感應(yīng)加熱電源，電力電子技術(shù)， 30（ 2） 1996， 10—13 六、指導(dǎo)教師意見 該生態(tài)度認(rèn)真，完成前期基本工作，可以開題 指導(dǎo)教師簽字： 王躍鵬 2022 年 3 月 22 日 七、系級(jí)教學(xué)單位審核意見： 審查結(jié)果： □ 通過(guò) □ 完善后通過(guò) □ 未通過(guò) 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 附錄 37 附