【正文】 最后，對我的父母以及所有親人給予我的理解、幫助和支持表示深情的感謝。在學(xué)習(xí)、工作和論文寫作中，得到了同學(xué)們的熱忱幫助，在此向他們由衷的感謝。在論文完成的過程中傾注了導(dǎo)師大量的心血，在論文完成之際，特向我尊敬的何少佳導(dǎo)師表示衷心的感謝。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的過程中得到了許多老師和單位領(lǐng)導(dǎo)的幫助，學(xué)院的老師們嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的教學(xué)使我受益非淺。為使系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好、應(yīng)采用功率電流流雙閉環(huán)PI控制方式。 雖然做了以上幾方面工作，但由于時間和實(shí)驗(yàn)條件的限制等原因，所做工作還有很多需要完善的地方: 電路在設(shè)計(jì)中未采取保護(hù)措施，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時余量留得較大。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)地闡述了SG3525A的控制原理，HCPL316J柵極驅(qū)動電路，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路，并制作了電路原理樣機(jī)并進(jìn)行調(diào)試。通過搜集目前感應(yīng)加熱電源的相關(guān)資料，了解國內(nèi)外感應(yīng)加熱電源的相關(guān)制作方法，并通過設(shè)計(jì)方案的比較，針對設(shè)計(jì)任務(wù)提出了可行方案。
（4）系統(tǒng)連調(diào)
在各個功能模塊調(diào)試完畢后，便可以對系統(tǒng)進(jìn)行連調(diào)，邊調(diào)試邊修正，直至滿足負(fù)載輸出20KW的加熱功率。反饋回路的調(diào)試主要看電流互感器上電流表的讀數(shù)變化對應(yīng)額定變流比放大后是否符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。微調(diào)電位器使三角波輸出的幅度是否滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。按信號流向順序調(diào)試控制電路、逆變回路、反饋回路，這樣可以把調(diào)試好的單元電路的輸出信號作為下一級的輸入信號。對IGBT要先進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，在沒有外加信號的條件下測試IGBT工作點(diǎn)發(fā)射極e、門極g、集電極c各點(diǎn)的電位。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)該立即關(guān)掉電源，待故障排除后方可重新通電。(2)給電路中通入直流穩(wěn)壓電源然后觀察
在電路連接正確的情況下接通電源。查線時用數(shù)字萬用表的蜂鳴器來測量，要盡可能直接測量元件引腳，這樣可以發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。(1)在不加電源前檢查
系統(tǒng)組裝完畢后，不要急于通電，首先要根據(jù)電路原理圖認(rèn)真檢查電路連接是否正確，主要檢查是否有錯線、多線和短路的情況。做到心中有數(shù)，只有這樣，才能保證調(diào)試工作圓滿完成。測試是在電路組裝完成后，對電路的參數(shù)（電壓或電流）和工作狀態(tài)進(jìn)行測量；調(diào)整則是在測試的基礎(chǔ)上對電路的某些參數(shù)進(jìn)行修改，使其符合設(shè)計(jì)性能指標(biāo)的要求?？紤]電網(wǎng)電壓10%的波動，穩(wěn)壓電路的最大輸入分別為Pi1max===101W=，同理有，Pi2max==, Pi3max=,Pi4max==,考慮變壓器和整流電路的效率并保留一定的余量，則選變壓器繞組的輸出功率分別為2個和20W 2個25W。以上四個橋式的所有整流二極管可選IN4001小功率二極管。受規(guī)格的限制，實(shí)際容量應(yīng)選為C1=4700μF/25V，C4=4700μF/30V，C7=4700μF/25V，C10=4700μF/30V。由式V1≈(～)V2可取變壓器二次側(cè)電壓有效值V21=V11/=，V22=V12/=21V，V24=V13/=15V鑒于變壓器規(guī)格的限制，實(shí)際應(yīng)選V21=10V，V22=20V，V24=15V。一般情況下，輸入電壓應(yīng)比輸出電壓高3V左右(太小影響穩(wěn)壓；太大穩(wěn)壓器功耗大，易受熱損壞)。（2）輸入輸出電容輸入輸出電容的取值如上圖所示(主要根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)而得到)，一般為瓷片電容。穩(wěn)壓器的最大允許電流，穩(wěn)壓器的輸入電壓Vi的范圍為Vomax+(ViVo)min≤Vi≤Vomin+(ViVo)max 式中，為最大輸出電壓；為最小輸出電壓；(ViVo)min為穩(wěn)壓器的最小輸入輸出壓差；(ViVo)max為穩(wěn)壓器的最大輸入輸出壓差。②為消除三端穩(wěn)壓模塊內(nèi)部產(chǎn)生的高次諧波，抑制穩(wěn)壓電路的自激震蕩，實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償，應(yīng)在模塊兩端分別并聯(lián)一小電容。電解電容應(yīng)大于1000 ，以為7812三端穩(wěn)壓模塊提供較穩(wěn)定的直流輸入。 177。7912換成7905(注意7912管腳的輸入、輸出和接地都與7812不同的.)則穩(wěn)壓電源變?yōu)檩敵?77。12伏輸出的直流穩(wěn)壓電源，從圖可見，穩(wěn)壓電源與177。12伏，177。整流變壓器副邊繞組電壓降為20伏，則穩(wěn)壓電源變?yōu)檩敵?8伏的單路直流穩(wěn)壓電源。. 本次設(shè)計(jì)用的的電源 18伏, 15伏穩(wěn)壓電壓電源。 CW78╳╳典型應(yīng)用電路輸入端接電容可以進(jìn)一步濾除紋波，輸出端接電容Co能改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。 CW7CW79系列穩(wěn)壓器CW78系列穩(wěn)壓器輸出固定的正電壓，如7805輸出為＋5V；CW79系列穩(wěn)壓器輸出固定的負(fù)電壓，如7905輸出為－5V。根據(jù)上述分析，決定采用方案3。這種方法明顯比前一種方案可靠性要高，但是電路間還是可能會產(chǎn)生干擾，造成系統(tǒng)不正常，而且還可能會對IGBT的工作產(chǎn)生干擾，影響IGBT的正常工作。特別是壓機(jī)啟動瞬間電流很大，而且逆變電路負(fù)載電流波動較大會造成電壓不穩(wěn)，有毛刺等干擾，嚴(yán)重時可能造成弱電部分電路掉電。因?yàn)殡娐分杏心M電路、數(shù)字電路等弱電部分電路，還有感應(yīng)加熱負(fù)載的強(qiáng)電流電路。6 輔助直流穩(wěn)壓電源方案1：采用單一電源供電。使系統(tǒng)重新工作必須先發(fā)出一個RESET信號，然后送出PWM信號才能正常運(yùn)行?？刂破鞑捎梅至⒃骷?gòu)成的能夠產(chǎn)生PWM控制信號的控制電路（詳見3控制電路部分）,在HCPL316J內(nèi)經(jīng)過光電隔離，復(fù)現(xiàn)原有的控制信號去控制IGBT。該電路采用了全局復(fù)位方式，四組復(fù)位信號以或的方式聯(lián)接在一起，然后以一個信號聯(lián)接到控制器的復(fù)位控制信號上。由于HCPL316J 能兼容TTL/CMOS電平，因此可直接將控制器過來的PWM信號接在驅(qū)動芯片上。每一片的HCPL316J都由管腳1作為控制信號，管腳2全部接地，同時通過控制電路實(shí)現(xiàn)死區(qū)時間設(shè)置來保證上、下管不能直通。該電壓值能保證IGBT可靠工作。驅(qū)動電路的電源采用7個獨(dú)立的電源供電，由開關(guān)變壓器多路輸出經(jīng)整流濾波和三端穩(wěn)壓器得到。為了防止門極開路或損壞時主回路加上電壓而損壞IGBT,在柵射極之間加上一個下拉電阻R4,以吸收大約650μA的靜態(tài)電流。(C3,C4,C5)提供開關(guān)變換瞬態(tài)時的工作電流；100pF的電容()反映了當(dāng)IGBT發(fā)生過流故障時,HCPL316J從檢測到故障到開始工作的反應(yīng)時間。　具有正向退飽和保護(hù)的HCPL316J驅(qū)動電路V in+和V in是正向及反向輸入信號端,經(jīng)過內(nèi)部光耦隔離,放大后在端輸出與波形相同的驅(qū)動信號。用戶可根據(jù)需要靈活設(shè)置高電平輸入、高電平輸出和低電平輸入、高電平輸出的輸入方式,自動復(fù)位或通過控制復(fù)位,故障自動關(guān)斷,光耦隔離,CMOS/TTL 電平兼容,集成的退飽和電壓檢測，有回滯的低電壓閉鎖(UVLO) ,軟關(guān)斷IGBT 技術(shù)及隔離的故障反饋信號。因此,要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇的值。通過增加二極管的個數(shù)可改變的值。保護(hù)電壓通過DESAT腳的快恢復(fù)二極管來改變。若是在開通期間發(fā)生短路,則因DESAT二極管的寄生電容,使該消隱時間更加快一些。其值可由下式計(jì)算:值代表了DESAT故障條件下的最大響應(yīng)時間。將DASAT過電壓到故障信號輸出為低電平的這一段時間稱之為退飽和故障檢測消隱時間。直到信號LED1關(guān)斷時,FAULT才變?yōu)榈碗娖?。?dāng)Vcc2超過UVLO =12V時,退出保護(hù)。電路中通過一個內(nèi)部互鎖邏輯1和2保證在同一時間輸出端C點(diǎn)只有一種狀態(tài)。輸入信號通過上部光電隔離器LED1 傳送到輸出,故障信號通過下部光電隔離器LED2 反饋到驅(qū)動離模塊。 ＨＣＰＬ—３１６Ｊ各管腳功能表腳號符號功能說明腳號符號功能說明1正向輸入信號端8芯片內(nèi)部LED1反向電壓2反向輸入信號端16正向?qū)ǖ妮敵鲭妷?輸入部分電源端15芯片內(nèi)部LED2正向電壓4GND1輸入部分接地端14DESAT飽和過電壓輸出端5故障信號輸入端12正向?qū)ǖ妮敵鲭妷阂话慵釉陂_關(guān)器件發(fā)射極上6故障復(fù)位輸入端9,10反向截止電壓7芯片內(nèi)部LED1 正向電壓13正向?qū)ǖ妮敵鲭妷阂话慵釉诎l(fā)射極上?！獙捁ぷ麟妷悍秶?5～30V）； —用戶可配置自動復(fù)位、自動關(guān)閉。—開關(guān)速度最大500ns； —兼容CMOS/TTL電平； HCPL316J芯片管腳該芯片為SO16 封裝的表貼器件,其輸入輸出部分分別排列在芯片的兩邊。其內(nèi)部集成集電極發(fā)射極電壓（UGE）欠飽和檢測電路及故障狀態(tài)反饋電路。目前實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用中有各種典型的驅(qū)動電路,但都存在一定的不足。 集成光電隔離驅(qū)動模塊HCPL316J設(shè)計(jì)IGBT 的驅(qū)動電路和保護(hù)電路是對它應(yīng)用的關(guān)鍵。 （4）應(yīng)足以適用于電路中的各種短路情況。 （2）應(yīng)有一定的抗干擾能力。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。但是當(dāng)出現(xiàn)更為嚴(yán)重的過載，例如逆變電路橋臂短接等問題時，故障電流在IGBT管中急劇上升，這時就要給IGBT提供一個快速保護(hù)電路。 IGBT的過流保護(hù)在選擇IGBT的型號時，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。由圖52可知緩沖器二極管D1和緩沖器電容Cs1的公共點(diǎn)是二極管的陽極，可以看出，在T1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，D1導(dǎo)通，Cs1充電，所充電壓為，其中L為主回路的雜散電感。 緩沖器二極管的選擇：要選擇快恢復(fù)二極管，若二極管選擇不當(dāng)，會產(chǎn)生很高的尖峰電壓，同時在二極管反向恢復(fù)時期電壓波動。在緩沖電路中，電容要選為無感電容。（2）緩沖器回路的設(shè)計(jì)緩沖器電容的計(jì)算：當(dāng)T1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，為維持負(fù)載電流的連續(xù)，電流Io將流過電容CsD變壓器原邊、T4，雜散電感L中儲存的能量絕大部分將轉(zhuǎn)移到Cs1儲存，即： 緩沖器回路圖這里： 主回路的雜散電感 IGBT關(guān)斷時的集電極電流 IGBT關(guān)斷時的集電極—發(fā)射極電壓直流電源電壓按經(jīng)驗(yàn)選取緩沖器阻抗R的計(jì)算:對緩沖器阻抗的要求使IGBT在關(guān)斷信號到來之前，將緩沖器電容上的電壓放至直流電壓。為了對這種過電壓進(jìn)行抑制，采用適當(dāng)?shù)牟季€使主電路中的所有寄生電感減至最小時有利的，然后采用抑制網(wǎng)絡(luò)，并以最短的距離將其連接起來，在本系統(tǒng)中，：（1）工作原理 在IGBT導(dǎo)通時，通過R1使Cs1充電到直流電源U d。⑦IGBT的柵極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能簡單實(shí)用，最好自身帶有對IGBT的保護(hù)功能，并有較強(qiáng)的抗干擾能力。⑤在關(guān)斷過程中，為盡快抽取PNP管中的存儲電荷，需施加一負(fù)偏壓UGE，但它受IGBT的G、E間最大反向耐壓限制，一般取2～10V。④驅(qū)動電平+UGE也必須綜合考慮。另外,IGBT開通后，柵極驅(qū)動源應(yīng)能提供足夠的門極電壓，使IGBT不致退出飽和而損壞。綜上所述對驅(qū)動電路的要求可歸納如下：①IGBT與MOSFET都是電壓驅(qū)動，～，有一個容性輸入阻抗，因?yàn)镮GBT對柵極電荷集聚較敏感，故驅(qū)動電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗的放電回路，即驅(qū)動電路與IGBT的連線要盡量短。因?yàn)镽G的具體數(shù)值還與柵控電路的具體形式及IGBT的電壓、電流大小有關(guān)，所以門極電阻選擇要適當(dāng)。門極電阻增加，將使IGBT的開通與關(guān)斷時間增加