【正文】 本隔離匹配。（3）感應(yīng)加熱電源多應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，其運行工況比較復(fù)雜，它與鋼鐵，冶金和金屬熱處理行業(yè)具有十分密切的聯(lián)系，它的負(fù)載對象各式各樣，而電源逆變器與負(fù)載是一有機(jī)的整體，負(fù)載直接影響到電源的運行效率和可靠性。感應(yīng)加熱電源諧振逆變器可實現(xiàn)軟開關(guān)，但由于通常功率較大，對功率器件，無源器件，電纜，布線，接地屏蔽等均有很多特殊要求，尤其是高頻電源。因此，串聯(lián)逆變器存在并機(jī)擴(kuò)容困難:而對并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大，電抗器可充當(dāng)各并聯(lián)器之間的電流緩沖環(huán)節(jié)，使得輸入端的AC/DC或DC/DC環(huán)節(jié)有足夠的時間來糾正直流電流的偏差，達(dá)到多機(jī)并聯(lián)擴(kuò)容。串聯(lián)逆變器輸出可等效為低阻抗的電壓源。在器件的串并聯(lián)方式中，必須處理好串聯(lián)器件的均壓問題和并聯(lián)器件均流問題，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，且裝置的可靠性和串并聯(lián)數(shù)目成反比?？梢哉f，感應(yīng)加熱電源的發(fā)展是諸多學(xué)科和綜合技術(shù)共同決定的。（3）感應(yīng)加熱電源的發(fā)展離不開材料學(xué)的進(jìn)步如磁性材料學(xué)?？煽毓璩霈F(xiàn)后，一代又一代的電力半導(dǎo)體器件先后問世，性能不斷改善，高耐壓和高耐流，低損耗、高頻率使得感應(yīng)加熱電源的性能和實用性得到了體現(xiàn)。80年代興起由大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件為元件的逆變式高頻感應(yīng)加熱電源。IGBT綜合了MOS和雙極晶體管的優(yōu)點，具有通態(tài)壓降低，開關(guān)速度快，易驅(qū)動等優(yōu)點，自1988年解決了擎住問題后，大功率高速IGBT己成為眾多加熱電源的首選器件，頻率高達(dá)100kHz,功率高達(dá)MW級電源已可實現(xiàn)。2）70年代末到80年代初，現(xiàn)代半導(dǎo)體微機(jī)集成加工技術(shù)與功率半導(dǎo)體技術(shù)的結(jié)合，為開發(fā)新型功率半導(dǎo)體器件提供了條件，相繼出現(xiàn)了一大批全控型電力電子半導(dǎo)體器件，極大地推動了電力電子學(xué)發(fā)展，為固態(tài)超音頻，高頻電源的研制提供了堅實的基礎(chǔ)。至今，在中頻（500Hz～10kHz）范圍內(nèi)，晶閘管中頻感應(yīng)加熱裝置已完全取代了傳統(tǒng)的中頻發(fā)電機(jī)組和電磁倍頻器。50年代末可控硅的出現(xiàn)則標(biāo)志著固態(tài)半導(dǎo)體器件為核心的現(xiàn)代電力電子學(xué)的開始。上述這些先進(jìn)技術(shù)的推廣和發(fā)展均與感應(yīng)加熱電源技術(shù)的研究和發(fā)展密切相關(guān)。同樣地，在鍛造，焊接，淬火熱處理方面全面推廣國外先進(jìn)技術(shù)，改造我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是必然趨勢。隨著我國電力供應(yīng)的改善，環(huán)保要求的提高，發(fā)展和擴(kuò)大感應(yīng)加熱的規(guī)模，在大型企業(yè)推廣雙聯(lián)熔煉工藝，改造我國鑄造行業(yè)是符合我國煤炭資源豐富特點的一條有效途徑。我國鑄件用量大，而鑄造行業(yè)仍以沖天爐熔煉為主，溫度及成分波動大，廢品率高。在國外，感應(yīng)加熱技術(shù)已日趨成熟。5伏雙路穩(wěn)壓電源 32 337 硬件調(diào)試 348 結(jié)論 35致謝 37參考文獻(xiàn) 38附錄一 整體電路原理圖 39附錄二控制電路PCB 40緒論 感應(yīng)加熱電源的特點和應(yīng)用感應(yīng)加熱是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，利用工件中渦流產(chǎn)生的熱量對工件進(jìn)行加熱的。關(guān)鍵詞：可控硅中頻電源；感應(yīng)加熱；逆變；保護(hù)電路46 / 51Design of Induction heating power of medium frequency AbstractInduction heating power is equipped with lots of advantages such as high heating efficiency, fast speed ,good controllability, which is prone to make heating of high and partial temperature ，and realize mechanization and automation. At present metal melting, work piece heat penetration, quenching, welding, casting, elbow piece, surface heating processing has been widely applied. Induction heating of medium frequency and development, current situation, and tendency related technology has been studied，and have made quite prehensive and in the profound elaboration foundation, this article has carried on the design to main circuit and the inversion control of the , which makes power popularized easily. Threephase bridge rectification circuit is used in Rectification circuit. Rectification circuit uses feedback control of two closed loop, improving the disadvantages. The foundation for inventing induction heating power of big power and super audio is made.Key words：Controllable silicon medium power Induction heating Inverter Protect circuit目 錄 1 感應(yīng)加熱電源的特點和應(yīng)用 1 感應(yīng)加熱電源的發(fā)展階段 1 感應(yīng)加熱電源發(fā)展的主要因素 2 感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢 2 3 基本工作原理 3 基本結(jié)構(gòu) 4 5 整流電路的分類 5 整流電路的選擇 5 三相橋式全控整流電路 6 8 9 控制電路系統(tǒng)的概述 9 控制電路的結(jié)構(gòu)與原理 9 控制電路的作用 11 控制策略 11 14 控制觸發(fā)回路頻率跟蹤調(diào)節(jié) 15 觸發(fā)要求 15 頻率跟蹤電路 15 過流和過壓的保護(hù)電路 165驅(qū)動電路的設(shè)計 24 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）對驅(qū)動電路的要求 24 24 25 IGBT過壓的原因及抑制 25 IGBT的過流保護(hù) 26 27 集成光電隔離驅(qū)動模塊HCPL316J 27 27 28 28 29 306 輔助直流穩(wěn)壓電源 31 三端固定穩(wěn)壓器 31 本次設(shè)計用的的電源 32 18伏，15伏穩(wěn)壓電壓電源 32 177。本文設(shè)計的電源電路可用于大型機(jī)械熱加工設(shè)備的感應(yīng)加熱電源。摘要 感應(yīng)加熱電源具有加熱效率高，速度快，可控性好，易于實現(xiàn)高溫和局部加熱，易于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化等優(yōu)點，目前已在金屬熔煉、工件透熱、淬火、焊接、鑄造、彎管、表面熱處理等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 本設(shè)計研究了中頻感應(yīng)加熱及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢，并在較全面的論述基礎(chǔ)上。整流電路采用三相橋式全控整流電路，其電路結(jié)構(gòu)簡單，使電源易于推廣；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(yīng)加熱電源打下了基礎(chǔ)。12伏，177。由于感應(yīng)加熱效率高，速度快，可控性好，易于實現(xiàn)高溫和局部加熱，易于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化等優(yōu)點，已在熔煉，鑄造，彎管，熱鍛，焊接和表面熱處理等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。在鑄造方面，正在迅速發(fā)展雙聯(lián)熔煉工藝，即利用中頻爐保溫改性，進(jìn)行球墨鐵或合金鋼的精密澆鑄；在鍛造方面，利用感應(yīng)加熱實現(xiàn)快速透熱熱鍛，其材料利用率可達(dá)85%，鍛件表面光潔度可小于50μm；在焊接，淬火方面，國外一方面致力于開發(fā)大功率全固態(tài)高頻電源，一方面致力于開發(fā)高度自動化的熱處理成套處理系統(tǒng)。目前，我國較好的鑄造業(yè)廢品率也在6%～15%間，而一般鑄造廠的廢品率高達(dá)30%。這項改造工程不但涉及到保溫爐的設(shè)計制造，雙聯(lián)熔煉工藝的最佳化控制系統(tǒng)設(shè)計，還涉及到大功率中頻感應(yīng)加熱電源等。近年來在某些高新技術(shù)的研究開發(fā)中也使用了感應(yīng)加熱。 感應(yīng)加熱電源的發(fā)展階段 1）在50年代前，感應(yīng)加熱電源主要有:工頻感應(yīng)熔煉爐，電磁倍頻器，中頻發(fā)電機(jī)組和電子管振蕩器式高頻電源。硅晶閘管的出現(xiàn)推動了感應(yīng)加熱電源及應(yīng)用的飛速發(fā)展。在高頻范圍內(nèi)，由于晶閘管本身開關(guān)特性等參數(shù)的限制，給研制該頻段的電源帶來了很大的技術(shù)難度，它必須通過改變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)才有可能實現(xiàn)。3）1983年IGBT的問世進(jìn)一步推動了感應(yīng)加熱電源的發(fā)展。4）在超高頻(100kHz以上)頻段，長期以來由電子管振蕩式變換器產(chǎn)生。 感應(yīng)加熱電源發(fā)展的主要因素（1）感應(yīng)加熱電源的發(fā)展與電力電子器件的發(fā)展密切相關(guān)，而電力電子器件的發(fā)展又是與半導(dǎo)體微機(jī)集成加工技術(shù)與功率半導(dǎo)體技術(shù)分不開的。（2）單片機(jī)、微型計算機(jī)技術(shù)和集成芯片技術(shù)的發(fā)展使得對感應(yīng)加熱電源的復(fù)雜控制成為可能，體積和重量明顯減小，功率因素提高了，功率控制調(diào)節(jié)方便、準(zhǔn)確。同時，一些相關(guān)的技術(shù)如磁通集中器，感應(yīng)線圈的材料和設(shè)計，絕緣技術(shù)，故障診斷技術(shù)和遠(yuǎn)程控制、智能化技術(shù)等等也都影響其發(fā)展。 感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢（1）從電路的角度，感應(yīng)加熱電源的大容量化技術(shù)分兩類:一是器件的串并聯(lián)；二是多臺電源的串并聯(lián)。多臺電源的串并聯(lián)技術(shù)是在器件串并聯(lián)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步大容量化的有效手段，借助于可靠的電源串并聯(lián)技術(shù)，在單機(jī)容量適當(dāng)?shù)那闆r下，可簡單地通過串并聯(lián)運行方式得到大容量裝置，每臺單機(jī)只是裝置的一個單元(或一個模塊)。當(dāng)兩電壓源并聯(lián)時，相互間的幅值，相位和頻率不同或波動時將導(dǎo)致很大的環(huán)流，以致逆變器件的電流產(chǎn)生嚴(yán)重不均。（2）目前，感應(yīng)加熱電源在中頻段主要采用晶閘管，超音頻段主要是IGBT，而高頻段，隨著MOSFET和IGBT性能不斷改進(jìn)，SIT將失去存在價值。因此，實現(xiàn)感應(yīng)加熱電源高頻化仍有許多應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)需進(jìn)一步探討。對焊接，表面熱處理等負(fù)載，一般采用匹配變壓器連接電源和負(fù)載感應(yīng)器，對高頻，超音頻電源用的匹配變壓器要求漏抗很小，如何實現(xiàn)匹配變壓器的效率，從磁性材料選擇到繞組的設(shè)計已成為重要課題。（4）隨著感應(yīng)熱處理生產(chǎn)線自動化程度及對電源高可靠性要求提高，感應(yīng)加熱電源正向智能化控制方向發(fā)展。（5）由于感應(yīng)加熱用電源一般功率都很大，目前對它的功率因數(shù)，諧波污染指標(biāo)還沒有具體要求。（6）當(dāng)今高新技術(shù)飛速發(fā)展，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，感應(yīng)加熱是一個重要的研發(fā)和加工手段?？梢钥隙ǖ恼f，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，感應(yīng)加熱電源在高新技術(shù)領(lǐng)域會有更廣泛的應(yīng)用。如何設(shè)計制造大功率超高頻、高性能的感應(yīng)加熱電源，是電力電子科技工作者的重要課題。根據(jù)不同的加熱工藝要求，感應(yīng)加熱采用的電源的頻率有工頻（50～60Hz）、中頻(60～10000Hz)和高頻(高于10000Hz)。感應(yīng)加熱是利用交流電建立交變磁場產(chǎn)生渦流對金屬工件進(jìn)行感應(yīng)加熱的。若線圈A中通以交流電流i1，則在線圈A內(nèi)產(chǎn)生隨時間變化的磁場，置于交變磁場中的被加熱工件B要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e2，形成渦流i2，這些渦流使金屬工件發(fā)熱，消耗電能。 B A 圖1 感應(yīng)加熱基本原理由電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢為： 　　　　　 （21）設(shè)磁通對時間t按正弦規(guī)律變化，即＝則＝－ ＝ ＝