义本章小结第章感应加热电源主电路方案分析与确定感应加热电源拓扑结构的分析与选择串联谐振逆变器并联谐振逆变器感应加热逆变器拓扑结构的选择串联谐振逆变器的工作原理串联谐振式感应加热电源常用功率调节方式逆变调功直流调功调功方式比较本章小结第章倍频式感应加热电源主电路的分析及设计倍频式高频电源主电路工作原理分析功率调节电路的分析与设计逆变器调功原理分析软开关技术概述及其电路的选择调功电路分析洛阳理工学院毕业设计论文功率控制策略及实现变换器的控制逆变器的分析与设计逆变电路设计缓冲电路的选择驱动器的选择本章小结第章基于的倍频式感应加热电源系统的设计基于的系统设计简介基于的系统设计系统软件总流程图调功系统设计数字化调节器设计数字锁相环设计数字锁相环的基本原理基于的程序设计外围电路设计辅助电源设计信号检测电路过电压过电流保护电路基于的驱动电路的具体实现电源参数选择与设计整流部分计算斩波器参数的计算逆变部分参数设计缓冲电路的设计小结第章仿真与实验结果及总结仿真波形洛阳理工学院毕业设计论文调功器的仿真分析逆变器的仿真分析实验时所用的主要仪器及设备试验波形调功器的实验波形逆变器的实验波形结论谢辞参考文献,梁文林，夏越良高频感应加热设备的原理，工程计算，调整与维修北京机械工业出版社附录,外文资料翻译,洛阳理工学院毕业设计论文前言本文设计了台,的倍频式感应加热电源实验样机，其中斩波器频率为，逆变器工作频率为每个工作频率为，控制核心采用公司的控制芯片，简化了系统结构。实验结果表明。该倍频式感应加热电源实现了斩波器和逆变器功率器件的软开关，有效减少了开关损耗，并实现了数字化，提高了整机效率。文章给出了整机的结构设计，直流斩波部分控制框图，逆变控制框图，驱动电路的设计和保护电路的设计。同时，给出了关键电路的仿真和实验波形。洛阳理工学院毕业设计论文第章概述感应加热原理极其特点电磁感应原理被广泛用于电动机发电机变压器和无线电通讯等方面，然而这些感应当中，任何效应都被看成是种有害的副作用。感应加热恰恰是变有害为有理。感应加热是利用交变磁场中闭合导体内产生的涡流和磁滞损失作用于金属本体而引起热效应，在极短的时间内产生大量的热能，以此来对金属表面或整体进行加热。其工作原理如图所示。电流通过线圈产生交变磁场，当磁场内磁力线通过待加热金属工件时，交变的磁力线穿透金属工件形成回路，故在其横截面内产生感应电流，此电流称为涡流亦称傅科电流，可使待加热工件局部瞬时迅速发热，进而达到工业加热的目的。图感应加热电源示意图当感应线圈上通过上述交变电流时，线圈内部会产生相同频率的交变磁通,交变磁通是按正弦规律变化的，则有式中，为交变磁通的最大值则可得到感应电动势为洛阳理工学院毕业设计论文式中是线圈匝数因此感应电动势的有效值为式中为交变电流的频率在金属导体横截面内产生的涡流值与感应电动势和涡流回路的阻抗相关，式中涡流回路等效的电阻涡流回路等效的感抗感应加热通过感应线圈把电能传递给要加热的金属，然后电能在金属内部转变为热能。感应线圈与被加热工件并不直接接触，能量是通过电磁感应传递的，故感应加热属于非接触式工件加热，其产生焦耳热的功率为式中涡流作用在加热工件上所产生的热量电流有效值。由式可以看出，当负载固定时，发热功率与频率的高低和磁场的强弱有关。感应线圈中流过的电流越大，其产生的磁通也就越大，因此提高感应线圈中的电流可以使工件中产生的涡流加大同样提高工作频率也会使工件中的感应电流加大，从而增加发热效果，使工件升温更快。另外，涡流的大小与金属的截面大小截面形状导电率导磁率以及透入深度有关。洛阳理工学院毕业设计论文图涡流产生示意图如图所示，当交变的磁场通过导体的时候，导体中会产生涡流，由于高频集肤效应，涡流在工件中的分布密度是不均匀的，导体表面的涡流最大，愈深入导体内部涡流越小，其衰减大致呈指数规律变化。工程上通常规定当导体电流密度由表面向里面衰减到数值等于表面电流密度的倍时，该处到表面的距离称为电流透入深度。可以认为交流电流在导体中产生的热量大部分集中在电流透入深度内。透入深度可用下式来表示式中导体材料的电阻率导体材料的相对磁导率电流频率。由式可以得出，当导体材料的电阻率和相对磁导率确定后，其透入深度仅与频率的平方根成反比，因此它可以通过改变频率来控制，频率越高，工作的透热厚度就越小反之，透热厚度就越大。由于感应加热过程主要是依靠电流感应透热及热传导的方式实现，所以其可在很短的时间内将工件加热到预期的深度和温度。所以感应加热具有以下优点非接触式加热，热源和受热物件可以不直接接触加热效率高，速度快，可以减小表面氧化现象加工精度高，温度容易控制，产品质量稳定洛阳理工学院毕业设计论文可实现局部加热可实现自动化控制占地面积小，热辐射，噪声和灰尘少容易实现自动控制，省力。鉴于其具有以上诸多优点，因此在工业领域有着广泛的应用。目前，感应加热已广泛应用于钎焊淬火退火金属熔炼热处理机械制造轻工及波形洛阳理工学院毕业设计论文逆变器的工作状态与开关频率密切相关。由第章的内容可以知道，串联谐振式负载只有当其两端的电压频率与其固有频率致时，才能达到功率最大值。设逆变器的开关频率为，输出电流正弦波频率为。当时，逆变器工作在感性状态下，输出电压滞后输出电流当情形图时负载电流傅立叶分析图洛阳理工学院毕业设计论文图情形图时负载电流傅立叶分析图洛阳理工学院毕业设计论文图情形图时负载电流傅立叶分析图从仿真结果可以看出，当时负载电流基波幅值最大，从而可以得到更大的负载输出功率同时，负载电压电流相位致，可以实现，减小开关损耗电路的功率因数近似为，提高了电源的利用效率。因此，对负载电流进行频率跟踪和相位调节是非常有必要的实验时所用的主要仪器及设备洛阳理工学院毕业设计论文双踪示波器数字万用表交流调压器智能信号发生器高频变压器定制直流电源个人电脑及软件等。试验波形根据前面的分析，本章对感应加热电源样机进行了实验研究。调功器的实验波形轴时间轴电压，电流图主开关管驱动脉冲和电流波形洛阳理工学院毕业设计论文轴时间轴,图主二极管电压电流波形从图的实验波形可以看出，开关器件在开通和关断过程中存在明显的振荡过程，这是由于器件本身的极间电容和线路杂散电感造成的，为了限制器件关断时的电流振荡幅值，可以增加驱动电压和增大基极电阻的方法，但驱动电压和基极电阻的增加是有限的，因此在电路设计中还要尽量避免杂散电感的产生图中的振荡波形是由于二极管在关断时的反向恢复电流造成的。总之，振荡现象不可避免，但只要在合适的范围内，就不会对电路的稳定性造成影响。逆变器的实验波形图逆变器输出电压和电流洛阳理工学院毕业设计论文图锁相过程洛阳理工学院毕业设计论文结论本人在本论文题目的研究过程中，主要做了以下工作在阅读国内外文献的基础上，对感应加热的原理和发展现状有了较全面的了解，对感应加热电源的控制方案进行了分析对比和综合。通过对比并联谐振和串联谐振逆变电路的工作特性，选择了串联谐振型逆变器作为电源的逆变器。分析了几种功率调节方法，选择了不控整流加软斩波器的调功方式。分析了串联谐振式逆变器的功率控制问题，分析了几种功率控制方案，分析了采用调节控制的软斩波调功器的工作原理，并给出了仿真结果，验证了系统设计的正确性和有效性。根据感应加热电源负载工作的要求，采用实现的数字锁相环进行负载的频率跟踪，实现了逆变器的频率跟踪，并设计了开关管的缓冲吸收电路。采用上海三意公司的目标板和仿真器在线设计了基于主控制芯片的功率调节程序和数字锁相环程序，并在的感应加热电源样机上实现了在线运行。通过上述的串联谐振式感应加热电源的原理分析系统的设计调试与运行，可以得到以下结论软斩波调功可以使整个电源和逆变器的功率因数都保持在较高的值，电路工作效率提高，对电网的谐波干扰小，改善系统的电路的工作频率高，易于实现此类电源的高频化设计。采用直流电压调节为内环，电流调节为外环的双闭环调节器，利用了外环的饱和非线性达到截压的目的，克服了输出功率受电网电压波动及负载变化影响，这对提高加热效率，保证系统稳定运行具有重要意义。基于的串联谐振逆变器频率跟踪系统，充分利用了的高速运算能力和丰富的片内外资源，能实时自动地跟踪负载谐振频率，该控制方法具有抗干扰能力强，处理灵活，开关损耗小的优点，在工业控制中具有实用意义。由于受时间的限制，本课题还有许多具体的工作有待完善。本文未能洛阳理工学院毕业设计论文完成系统的综合调试部分，功率调试和逆变器控制调试，需要进行两者的配合才可真正完成整机电源的设计。洛阳理工学院毕业设计论文谢辞在洛阳理工学院四年的学习本人经历了专业理论课程的学习，毕业设计论文的调研选题开题，课题的理论分析计算机仿真实验验证，论文的撰写修改和定稿等阶段。在校学习和论文工作期间，布挺老师在学术生活做人等方面给予我很多指导和关心。布老师渊博的学识，科学严谨的治学态度，认真负责的工作态度，精益求精的工作作风，孜孜不倦和刻苦钻研的敬业精神，使我受益匪浅，不断进步。在此，谨向布老师表示深深的谢意。同时，在课题研究过程中，本人还得到了焦文谭老师的热情指导和帮助，借此机会，向他们表示衷心的感谢，感谢课题组为本人研究创造的良好的氛围和试验条件,另外，感谢各位同班同学的热情帮助和指导。此外，谨将此文献给我的家人，没有他她们背后默默的支持，我是不可能顺利完成学业的,最后，向百忙之中审阅论文的各位专家教授致以崇高的敬意和深深的谢意,洛阳理工学院毕业设计论文洛阳理工学院毕业设计论文基于的大功率感应加热电源的研究与设计摘要本文以感应加热电源为研究对象，阐述了感应加热电源的基本原理及其发