【摘要】：針對(duì)感應(yīng)加熱電源產(chǎn)生諧波的問(wèn)題,本文研究設(shè)計(jì)了一臺(tái)應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械臂上的輕型感應(yīng)加熱電源,降低了諧波的含量。首先,結(jié)合設(shè)計(jì)的感應(yīng)加熱電源需要減少體積、提高效率的特點(diǎn),從材料和結(jié)構(gòu)等方面對(duì)感應(yīng)加熱電源的濾波部分和散熱器做了輕量化設(shè)計(jì)。選擇了可以提高功率因素,減少諧波產(chǎn)生的PWM整流方式,根據(jù)感應(yīng)加熱電源的技術(shù)指標(biāo),計(jì)算出整流的輸出電壓、電流和負(fù)載的等效模型。但是PWM整流仍然含有大量的開關(guān)頻率附近的高次諧波,采用阻滯和疏導(dǎo)并用的LC型濾波方法來(lái)進(jìn)一步解決諧波問(wèn)題。然后在深入研究了PWM整流器的工作原理和數(shù)學(xué)模型之后,確定了一種由電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)組成的雙閉環(huán)前饋解耦控制策略,并在SVPWM信號(hào)合成的過(guò)程中選擇一種新型差值法SVPWM合成方法來(lái)提高控制精度,減少諧波的產(chǎn)生。在設(shè)計(jì)無(wú)源濾波時(shí),傳統(tǒng)L型PWM整流器用到的濾波電感相對(duì)較大,且動(dòng)態(tài)性能較差,而LCL型PWM整流器因?yàn)椴⒙?lián)電容的加入使得建模更加復(fù)雜,控制更加困難。本文采用一種拆分設(shè)計(jì)的思想,在L型濾波相對(duì)簡(jiǎn)單的模型上設(shè)計(jì)了一種附加諧振控制的LC型濾波PWM整流器,并且計(jì)算了相應(yīng)的直流側(cè)電容和交流側(cè)濾波電容、電感的取值范圍。在MATLAB軟件中進(jìn)行了15kW感應(yīng)加熱電源的仿真,在不增加電感體積的情況下,設(shè)計(jì)的LC型PWM整流器比單電感的PWM整流器諧波含量更小,附加入的諧振控制器有效的抑制了濾波器諧振頻率附近的諧波放大,驗(yàn)證了諧波抑制方案的正確性。最后,根據(jù)一臺(tái)15kW,20kHz感應(yīng)加熱電源的技術(shù)指標(biāo),設(shè)計(jì)了PWM整流器的系統(tǒng)硬件部分和軟件部分,包括PWM整流器的功率主電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路以及主控電路。并完成了DSP的軟件設(shè)計(jì)。
【圖文】：

由于磁力線的不斷變化將會(huì)切割導(dǎo)體，從而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，又因逡逑為渦流效應(yīng)的存在，導(dǎo)體的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)環(huán)流，而這些環(huán)流因?yàn)閷?dǎo)體自身存逡逑在的阻抗特性產(chǎn)生焦耳熱，從而使工件被加熱［２８］［２９］。感應(yīng)加熱的原理示意如圖２－逡逑１所示。逡逑邐邋邐邋．邐加熱線圈逡逑—逡逑三相工頻邐感應(yīng)加邐＆邐＞逡逑交流電源邐熱電源邐＜邐一＾逡逑被加熱工件逡逑邐邋邐邋變磁力線逡逑圖２－１感應(yīng)加熱原理示意圖逡逑從圖２－１中可以看出感應(yīng)加熱電源作為一個(gè)電力電子裝置，在整個(gè)感應(yīng)加熱逡逑過(guò)程中起到一個(gè)電能變換的作用。雖然現(xiàn)如今感應(yīng)加熱電源的技術(shù)在不斷發(fā)展，逡逑但是都離不開電磁感應(yīng)原理，運(yùn)用的最多的還是傳統(tǒng)的ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ的拓?fù)淠Ｊ藉义希靛义?

邐（ｂ）電容濾波電路邐（ｃ）邋ｒ型濾波電路逡逑圖２－３三種平滑濾波器逡逑ｒ型濾波電路中的電容可以減少整流后直流電壓的電壓紋波，而且起到了吸逡逑收整流器直流側(cè)高頻電壓諧波的作用，同時(shí)因?yàn)榇?lián)電感的存在，可以降低在啟逡逑動(dòng)瞬間的沖擊電流，對(duì)整個(gè)電源裝置起到一個(gè)保護(hù)的作用。本文選擇由Ｌ和Ｃ組逡逑成的ｒ型濾波電路作為感應(yīng)加熱電源的直流濾波電路。逡逑共模電感作為一種新型濾波電感，，具有體積小、濾波效果好的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)逡逑相當(dāng)于一個(gè)雙向?yàn)V波器，它一方面可以濾除信號(hào)線的干擾信號(hào)，另一方面可以抑逡逑制其自身產(chǎn)生的電磁干擾。因?yàn)殡娏魇峭瑫r(shí)流過(guò)兩路匝數(shù)相等，完全對(duì)稱的共磁逡逑芯線圈，所以其內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)在工作狀態(tài)時(shí)正好完美抵消。本文的共模電感的逡逑磁芯材料采用鐵基納米晶合金
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM924.01

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3 本報(bào)記者 陳e

本文編號(hào)：2593053