50kw感應(yīng)加熱電源初步設(shè)計(jì)電力電子課設(shè)-wenkub.com
2025-01-31 14:32 本頁面
【正文】 （ 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。 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。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。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)。當(dāng) IGBT 沒有過流時(shí)， C814 的輸入電壓比較低，窗口電壓比較器輸出為高電平， 因此 EN信號(hào)為高電平，使 IGBT 驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效，反之，當(dāng) IGBT 過流時(shí)， EN信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑怄i了 IGBT 驅(qū)動(dòng)信號(hào)而使 IGBT 關(guān)斷，調(diào)節(jié)電位器 VR，可以改變過流閥值的大小。 （ 4）應(yīng)足以適用于電路中的各種短路情況。由于 T1 和 T3 支路的電感很小，短路電流的上升率和浪涌沖擊電流均很大，又可能導(dǎo)致 IGBT 燒毀。 圖 過流保護(hù)原理圖 IGBT 過流保護(hù)： 在選擇 IGBT 的型號(hào)時(shí)，考慮了器件的工作電流及允許的過電流，然而在故障條件下，器件承受較大的故障浪涌電流，這是不允許的，所以要用某些方法保護(hù)器件免受破壞。 （ 4）為保護(hù)熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性。在選擇快速熔斷時(shí)應(yīng)考慮： （ 1）電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)熔斷后快速熔斷實(shí)際承受的電壓來確定。 IGBT柵極最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá) 2. 5 A ,最大驅(qū)動(dòng)電流 AI = 150 A , CEV =1 200 V ,最大開關(guān)速度 為 500 ns ,較寬的 CCV 工作電壓范圍為 15～ 30 V。 ⑥驅(qū)動(dòng)電路與控制電路應(yīng)嚴(yán)格隔離。 ③驅(qū)動(dòng)電路要能傳遞幾百 Hz 的脈沖信號(hào)。由此可知當(dāng)門極電壓在 15V左右時(shí)，通態(tài)壓降接近飽和，但是門極電壓不能超過 20V，否則可能擊穿門極與發(fā)射極之間的氧化膜，這里選擇 18V。 驅(qū)動(dòng)電路的要求與 IGBT 的特性密切相關(guān)，見表 。 ②最小間歇時(shí)間與調(diào)制度。逆變器輸出電壓為 SPWM波形時(shí)，其低次諧波得到很好地抑制和消除，高次諧波又能容易濾去，從而可得到畸變率極低的正弦波輸出電壓。它是調(diào)制波為正弦波，載波為三角波或鋸齒波的一種脈沖寬度調(diào)制法，由于三角波或鋸齒波的上下寬度是線性變化的波形，因此它與調(diào)制波相交時(shí)，就可以得到一組幅值相等，而寬度正比于調(diào)制波的函數(shù)值的矩形脈沖序列用來等效調(diào)制波，用開關(guān)量取代模擬量，并通過對(duì)逆變器開關(guān)管的通斷控制，把直流電變成交流電。 電壓型逆變電路負(fù)載分析：電容與負(fù)載串聯(lián)構(gòu)成了電壓型逆變器的負(fù)載電路。 集成電路 KJ系列 觸發(fā)器利用在起動(dòng)瞬間三相干擾觸發(fā)脈沖同時(shí)存在的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出抗干擾電路，消除了在按下起動(dòng)按鈕的瞬間出現(xiàn)的干擾觸發(fā)脈沖。為門極提供觸發(fā)電壓與電流的電路稱為觸發(fā)電路，他決定每個(gè)晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)刻，是晶閘管裝置中的重要部分 ，觸發(fā)電路一般多為移相觸發(fā)電路。電抗器 Ld 主要起限流作用，限制流過整流橋電力二極管的電流尖峰，改善網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)。 輸入整流部分由三相晶閘管整流橋組成如圖 ，在感應(yīng)加熱電源開機(jī)啟動(dòng) 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 6 時(shí)通過調(diào)節(jié)晶閘 管的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，限制沖擊電流不超過電源滿載時(shí)的額定電流。 該電路由共陰極接法的三相半波可控整流電路與共陽極接法的半波不可 控電路串聯(lián)而成，因此這種電路兼有可控核不可控的特性。電流型逆變器工作可靠性較差。電流型逆變器起動(dòng)較為困難。電流型逆變器的短路保護(hù)則比較容易。三相可控整流電路中 ，最基本的是三相半波可控整流電路，應(yīng)用最廣泛的是三相橋式可控整流電路、雙 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 5 反星形可控整流電路以及十二脈波可控整流電路等。 逆變器輸出的脈寬調(diào)制波經(jīng) LC 低通濾波電路濾去高頻 分量，得到純正的正弦波交流電，再經(jīng)變壓器隔離變壓得到設(shè)計(jì)所要求的電流和頻率均可調(diào)的交流電供給感應(yīng)加熱器的交流線圈。 金屬中產(chǎn)生的功率為： ????? c o o s 2 MfNEIP （ 24） 感應(yīng)電勢(shì)和發(fā)熱功率不僅與頻率和磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)，而且與工件的截面大小、截面形狀等有關(guān)，還與工件本身的導(dǎo)電、導(dǎo)磁特性等有關(guān)。則感應(yīng)電勢(shì)： dtdNe ???2 （ 21） 有效值為： MfNE ?? （ 22） 感應(yīng)電勢(shì) E 在工件中產(chǎn)生感應(yīng)電流 使工件內(nèi)部開始加熱，其焦耳熱為： RtIQ ? （ 23） 式中： 2I — — 感應(yīng)電流有效值（安）， R—— 工件電阻（歐）， t—— 時(shí)間（秒）。 負(fù)載功率因數(shù) 。因此 應(yīng)具有過電流保護(hù)電路以抑制開、關(guān)電源等電流變化較大的場(chǎng)合所產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓對(duì)功率器件的沖擊 。具有計(jì)算機(jī)智能接口、遠(yuǎn)程控制、故障自動(dòng)診斷等控制性能的感應(yīng)加熱電源正成為下一代發(fā)展目標(biāo)。感應(yīng)加熱電源諧振逆變器中采用的功率器件利于實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，但是，感應(yīng)加熱電源通常功率較大，對(duì)功率器件，無源器件，電纜，布線，接地，屏蔽等均有許多特殊要求，尤其是高頻電源 ②大容量化 從電路的角度來考慮感應(yīng)加熱電源的大容量化，可將大容量化技術(shù)分為二大類：一類是器件的串、并聯(lián)，另一類是多臺(tái)電源的串、并聯(lián)器件的均流問題，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，且串、并聯(lián)數(shù)越多，裝置的可靠性越差。通過整體方案計(jì)算了系統(tǒng)的參數(shù)以及進(jìn)行了器件的選擇，并通過對(duì)系統(tǒng)的仿真分析驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。 進(jìn)度計(jì)劃 第 1天： 集中學(xué)習(xí)； 第 2 天：收集資料；第 3天：方案論證；第 4 天：輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)；第 5 天：逆變電路設(shè)計(jì)；第 6天：確定中頻或高頻變壓器變比及容量 ； 第 7 天：控制電路設(shè)計(jì) ； 第 8天：保護(hù)電路設(shè)計(jì)；第 9 天：總結(jié)并撰寫說明書；第
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1