【正文】 22 參考文獻(xiàn) [1] 葉斌 .電力電子應(yīng)用技術(shù)及裝置 [M].北京：中國(guó)鐵道出版社， 2021. [2] 趙良炳 .電力電子技術(shù)與近代電源 .中國(guó)電源學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集 [C]， 2021. [3] 全亞杰 .感應(yīng)加熱電源的發(fā)展歷程與動(dòng)向 [M].2021. [4] 樸興哲 .10KHz/150KW 中頻感應(yīng)加熱電源的研究 .中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全集數(shù)據(jù)庫(kù)[C]， 2021. [5] 嚴(yán)克寬，張仲超 .電氣工程和電力電子技術(shù) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. [6] 金如麟，譚茀娃 .電力電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].上海：上海交通大學(xué)出版社， 2021. [7] 黃俊，王兆安 .電力電子變流技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [8] 張智娟，候立群 .電力電子技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用 [J]. 2021. [9] 陳霞 .感應(yīng)加熱電源啟動(dòng)方法研究 .中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全 集數(shù)據(jù)庫(kù) [C]， 2021. [10] 張仲超 .基于新型移相控制的感應(yīng)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(yīng)加熱電源 . 2021. [12] 張升國(guó) .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(shí)用電機(jī)控制電路 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. 。不僅使課題能順利完成，而且使我在學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)一步加深了對(duì)知識(shí)的理解和靈活運(yùn)用，在日后工作和學(xué)習(xí)中將受益終身。 21 致 謝 本論文是在指導(dǎo)老師洪新華教授的精心指導(dǎo)下完成的，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤勉的工作精神以及開(kāi)闊的視野，對(duì)我產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。整流電路采用三相橋式全控整流電路，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)遲滯的缺點(diǎn)，為以后研制大功率、超音頻的感應(yīng)加熱電源打下了基礎(chǔ)。使用中頻感應(yīng)加熱設(shè)備可顯著提高經(jīng)濟(jì)效益，并能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善生產(chǎn)環(huán)境。這是本設(shè)計(jì) 的缺點(diǎn)，也是今后研究的一個(gè)重要趨勢(shì)，目前只能靠 LC濾波器來(lái)盡量減少諧波分量的影響。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(dāng)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，由電容放電引起的 di /dt 和浪涌電流。 圖 14 感應(yīng)加熱電源電路 20 換流過(guò)程中的電壓毛刺會(huì)引起電路產(chǎn)生過(guò)電壓，這種現(xiàn)象主要靠增加阻容吸收來(lái)克服，須注意：逆變回路二極管上也需要加阻容吸收。它的分?jǐn)鄷r(shí)間短（ 〈 10ms），允許能量小，分?jǐn)嗄芰?qiáng)（ 1000A）以上）。 可控硅器件的抗過(guò)流能力較弱，熱容量較小，過(guò)載電流流過(guò)器件時(shí)會(huì)使器件溫度迅速上升，如來(lái)不及切斷或限制過(guò)電流，很快就會(huì)使器件因溫度過(guò)高而損壞；過(guò)載電流越大器件能承受過(guò)電流時(shí)間越短，因此線路設(shè)計(jì)須考慮保護(hù)。一般過(guò)電壓是用阻容元件吸收和消耗產(chǎn)生過(guò)電壓的能量，或是選用非線性元件限制過(guò)電壓的幅度和用電子電路來(lái)實(shí)施保護(hù)等方法來(lái)抑制過(guò)電壓。 過(guò)流和過(guò)壓的保護(hù)電路 電力電子半導(dǎo)體器件特點(diǎn)之一是承受過(guò)電壓、過(guò)電流的能力較差，一旦遇到故障，幾乎瞬間就壞。 （ 2）恒功率因數(shù)原則，其目的是爐子在加熱運(yùn)行過(guò)程中，始終保持引前觸發(fā)角 平為恒定值。啟動(dòng)時(shí)為使逆變器可靠換向，需人為增大 t 值。 19 （ 1）恒時(shí)間 t 原則，即 加熱過(guò)程中始終保持引前觸發(fā)時(shí)間為恒值。 頻率跟蹤電路 頻率自動(dòng)跟蹤可由逆變器或負(fù)載端的電流或電壓量，經(jīng)過(guò)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。同時(shí)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(shí)間太短，就不能可靠地關(guān)斷晶閘管，待負(fù)載電壓過(guò)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(huì)造成功率因數(shù)下降，輸出電壓值升高。 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(yùn)行。并聯(lián)逆變式負(fù)載采用頻率自動(dòng)跟蹤，需要對(duì)單相逆變器通斷的控制，來(lái)保證負(fù)載電路為諧振回路，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載的功率輸出最大。 ? 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(fù) 載 電 路 ＋ Tg Tr VR R 18 圖中 Ug 為給定電壓， Uf為負(fù)載反饋電壓， If為負(fù)載反饋電流， Ig 為負(fù)載電流給定， α為三相全控整流橋的導(dǎo)通角。 設(shè)計(jì)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。比例調(diào)節(jié) P 反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，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(dá)設(shè)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(wú)差度；在感應(yīng)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(shí)際設(shè)備中采用 PI 調(diào)節(jié)雙閉環(huán)控制。 17 圖 11 感應(yīng)加熱溫度控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中的控制系統(tǒng) 外環(huán)根據(jù)用戶給定的設(shè)定溫度 gT 和反饋的工件溫度 rT 進(jìn)行 PI 調(diào)節(jié)后設(shè)定給定電壓值 sU ，內(nèi)環(huán)根據(jù) sU 和中頻電壓反饋 rU 經(jīng)過(guò) PI 調(diào)節(jié)后通過(guò)整流控制角調(diào)節(jié)器設(shè)定整流的 ? 角，控制中頻電源的輸出功率。溫度和中頻電壓串級(jí)控制，溫度閉環(huán)為外環(huán)，電壓閉環(huán)為內(nèi)環(huán)。由上面的分析可知，調(diào)節(jié)中頻電壓 HU 的值就可達(dá)到調(diào)節(jié)鍛件溫度的目的。 中頻輸出功率 HP 與工件溫度 cT 之間存在如下關(guān)系： ? ?CDH C T T GP t ??? （ 41） 式中： ? —— 電源總效率； C—— 鍛件的比熱容； 0t —— 鍛件加熱時(shí)間； G—— 鍛件質(zhì)量； DT —— 環(huán)境溫度。 經(jīng)過(guò)感應(yīng)加熱的產(chǎn)品最重要的技術(shù)指標(biāo)就是溫度。圖中 另一內(nèi)環(huán)描述逆變電路具有頻率自動(dòng)跟蹤的能力。這樣系統(tǒng)在外界干擾 1d 和 2d 的作用下也能維持輸出逆變觸發(fā)電路 脈沖形成電路 Us a Ud Un f d1 Ud U0 Ut U1 U? 可控 整流 給定 電壓 d2 電壓調(diào)節(jié) 器 Tc 負(fù)載電路 電壓反饋電路 整流控制角調(diào)節(jié)器 濾波 電路 逆變 變路 給定 電壓 整流控制角調(diào)節(jié)器 Us a Ud Ud UN TC f U0 d1 負(fù)載 電路 可控 整流 逆變 電路 濾波 電路 d2 16 電壓為恒值。 圖 10 中頻電源控制原理 閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理圖如 10 所示?？煽卣麟娐吩陔娋W(wǎng)電壓為 CU 的條件下把 ? 轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓 dU ；經(jīng)過(guò)濾波電感 dL 后，逆變器將輸入直流電壓 dU 轉(zhuǎn)換為頻率為 f 的中頻電壓 NU 向負(fù)載輸出電能；負(fù)載電路將中頻電壓轉(zhuǎn)換成工件溫度 CT ，改變控制信號(hào) OU 即可改變工件溫度 CT 。中頻電源的開(kāi)環(huán)控制如圖9所示。前者僅限于電源在擾動(dòng)下不至于失去控制。 但是，與其他自動(dòng)裝置相比較，中頻電源對(duì)各項(xiàng)調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)的要求 (動(dòng)態(tài)的和靜態(tài)的 )相對(duì)要低一些。 （ 4）中頻加熱電源的負(fù)載頻率必須要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤功能。 （ 3）是為了達(dá)到調(diào)節(jié)和保護(hù)等目的，系統(tǒng)必須具有對(duì)各種參量進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)視的能力。對(duì)于整流電路、逆變電路必須在各種擾動(dòng)下維持系統(tǒng)各參量 (如電流、輸出電壓等 )不偏離其設(shè)定值。高頻感應(yīng)熱處理逆變電 源采用并聯(lián)諧振式全橋 DC/AC 逆變電路，以晶閘管為主開(kāi)關(guān)器件，由電流調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)組成雙閉環(huán)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，用頻率跟蹤電路控制逆變