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正文內(nèi)容

畢業(yè)設計中頻感應加熱電源的設計-資料下載頁

2024-12-03 18:02本頁面

【導讀】接、鑄造、彎管、表面熱處理等行業(yè)得到了廣泛的應用。電路進行了設計。本文設計的電源電路可用于大型機械熱加工設備的感應加熱電。整流電路采用三相橋式全控整流電路,其電路結構簡單,使電源易于推廣;超音頻的感應加熱電源打下了基礎。

  

【正文】 過 PI 調(diào)節(jié)后通過整流控制角調(diào)節(jié)器設定整流的 ? 角,控制中頻電源的輸出功率。在電壓閉環(huán)和溫度閉環(huán)中都采用了 PI 調(diào)節(jié)器。比例調(diào)節(jié) P 反映控制系統(tǒng)的偏差信號,偏差一旦產(chǎn)生,控制器立即產(chǎn)生控制作用以減少偏差,較大的比例系數(shù)可以使系統(tǒng)很快到達設定位,但是也增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性;積分調(diào)節(jié) I 用于消除靜態(tài)誤差,提高系統(tǒng)的無差度;在感應加熱中,熱慣性比電慣性大得多,所以一般忽略微分調(diào)節(jié) D,在 實際設備中采用 PI 調(diào)節(jié)雙閉環(huán)控制。本裝置是采用電流電壓雙閉壞控制電路。 設計的 ,其中采用電流為內(nèi)環(huán),電壓為外環(huán)的控制方式,如圖 12所示。 圖 12 三相全控整流器 橋 濾波 電抗 逆變 電路 負載電路 電流反饋 電壓反饋 Ug a Uf If - + + Ig P I 調(diào)節(jié) - + P I 調(diào)節(jié) 整流 控制 角調(diào) 節(jié)器 電壓反饋 溫度反饋 Us Ur ? Ud U? 錯誤!未找到引用源。 ? UH f Tr + P I 調(diào)節(jié) P I 調(diào)節(jié) 可 控 整 流 濾波電路 逆 變 電 路 負 載 電 路 + Tg Tr VR R 18 圖中 Ug 為給定電壓, Uf為負載反饋電壓, If為負載反饋電流, Ig 為負載電流給定, α為三相全控整流橋的導通角。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通角 α的控制,來實現(xiàn)對負載功率的控制。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。其控制電路如圖 13 所示。 圖 13 控制版電路 控制觸發(fā)回路頻率跟蹤調(diào)節(jié) 觸發(fā)要求 為使逆變器可靠換向,必須按一定引前功率因數(shù)運行。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。同時逆變器 電流超前于電壓的角度不能太小,否則晶閘管承受反向電壓的時間太短,就不能可靠地關斷晶閘管,待負載電壓過零后,管子又將得到正向電壓,造成換向失敗,但引前觸發(fā)角不能太大,它會造成功率因數(shù)下降,輸出電壓值升高。 總之觸發(fā)應是在一定的引前角下進行,逆變器的換向必須在負載電壓過零前結束,逆變器觸發(fā)頻率必須跟蹤于負載頻率。 頻率跟蹤電路 頻率自動跟蹤可由逆變器或負載端的電流或電壓量,經(jīng)過處理,產(chǎn)生脈沖,使逆變器隨爐子參數(shù)的變化不斷改變觸發(fā)脈沖頻率。它分為兩種恒時間原則及恒功率因數(shù)原則。 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。其缺點是當換向重疊時間增加時,安全余量勢必減小,對換向不利。啟動時為使逆變器可靠換向,需人為增大 t 值。本原則功率因數(shù)隨爐子負載變化而變化。 ( 2)恒功率因數(shù)原則,其目的是爐子在加熱運行過程中,始終保持引前觸發(fā)角 平為恒定值。本原則在運行中當頻率降低 時, tf將自動增大,使引前觸發(fā)角保持不變,啟動時雖然換向重疊時間增大,但因頻率較低也能保證 tk 有足夠的值,爐料溫度升高的過程中 tf值將自動減小,由于負載電流下降, tk 值幾乎不受影響,本裝置隨頻率自動變化。 過流和過壓的保護電路 電力電子半導體器件特點之一是承受過電壓、過電流的能力較差,一旦遇到故障,幾乎瞬間就壞。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。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。過電流一般是采用快速熔斷器,快速直流開關和電子電路來實施過電流保護的。 可控硅器件的抗過流能力較弱,熱容量較小,過載電流流過器件時會使器件溫度迅速上升,如來不及切斷或限制過電流,很快就會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,因此線路設計須考慮保護。本設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。它的分斷時間短( 〈 10ms),允許能量小,分斷能力強( 1000A)以上)。使用時,與被保護晶閘管直接串聯(lián),如圖 14 整流電路中的快速 熔斷器所示。 圖 14 感應加熱電源電路 20 換流過程中的電壓毛刺會引起電路產(chǎn)生過電壓,這種現(xiàn)象主要靠增加阻容吸收來克服,須注意:逆變回路二極管上也需要加阻容吸收。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。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開關器件導通時,由電容放電引起的 di /dt 和浪涌電流。 整流器和逆變器等同一個諧波源,在運行時都會向電網(wǎng)注入諧波電流電壓,這些諧波分量都將產(chǎn)生不良影響。這是本設計 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。 論 中頻感應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。使用中頻感應加熱設備可顯著提高經(jīng)濟效益,并能減輕工人勞動強度、改善生產(chǎn)環(huán)境。本文論述了中頻感應加熱設備的工作原理,主要設計了,可用于大型機械熱加工設備的感應加熱電源。整流電路采用三相橋式全控整流電路,其電路結構簡單,易于推廣;控制策略選用雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng),改善了 信號遲滯的缺點,為以后研制大功率、超音頻的感應加熱電源打下了基礎。但設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習。 21 致 謝 本論文是在指導老師洪新華教授的精心指導下完成的,他嚴謹?shù)闹螌W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。洪老師為我提供了很多資料,從論文選題、方案設計到具體實施,他都給予我有益的啟迪和悉心的指導,提出了許多有益的和關鍵的意見,創(chuàng)造了良好的學習和設計環(huán)境。不僅使課題能順利完成,而且使我在學習過程中進一步加深了對知識的理解和靈活運用,在日后工作和學習中將受益終身。在此,向洪老師表示最衷心的感謝! 此外,我還要對在這次設計中,幫助和支持我的同學,表示感謝! 最后,謹向我在大學四年學習和生活期間熱誠幫助和指導過我的各位老師和同學致以誠摯的謝意。 22 參考文獻 [1] 葉斌 .電力電子應用技術及裝置 [M].北京:中國鐵道出版社, 2021. [2] 趙良炳 .電力電子技術與近代電源 .中國電源學會第十屆學術年會論文集 [C], 2021. [3] 全亞杰 .感應加熱電源的發(fā)展歷程與動向 [M].2021. [4] 樸興哲 .10KHz/150KW 中頻感應加熱電源的研究 .中國優(yōu)秀博碩士學位論文全集數(shù)據(jù)庫[C], 2021. [5] 嚴克寬,張仲超 .電氣工程和電力電子技術 [M].北京:化學工業(yè)出版社, 2021. [6] 金如麟,譚茀娃 .電力電子技術基礎 [M].上海:上海交通大學出版社, 2021. [7] 黃俊,王兆安 .電力電子變流技術 .北京:機械工業(yè)出版社, 2021. [8] 張智娟,候立群 .電力電子技術在感應加熱電源中的應用 [J]. 2021. [9] 陳霞 .感應加熱電源啟動方法研究 .中國優(yōu)秀博碩士學位論文全 集數(shù)據(jù)庫 [C], 2021. [10] 張仲超 .基于新型移相控制的感應加熱電源的研究 [J]. 2021. [11] 李津福 ,姜土林等 .雙閉環(huán)中頻感應加熱電源 . 2021. [12] 張升國 .電力變壓器有鐵心材料的回顧與展望 [J]. 2021. [13] 李中文,安生揮 .實用電機控制電路 [M].北京:化學工業(yè)出版社, 2021.
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