【摘要】：電磁感應(yīng)加熱因其環(huán)保、高效、易控等優(yōu)勢已廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，尤其是板式感應(yīng)加熱廚具已經(jīng)落戶千家萬戶。但是，工業(yè)、商業(yè)中板式電磁感應(yīng)加熱技術(shù)大多應(yīng)用在一些粗獷的恒溫恒功率加熱裝置當(dāng)中而且存在溫度的死區(qū)以及線圈受熱電感量易變性的問題。因此研究板式感應(yīng)加熱溫度的均衡性以及提高其高可靠性鎖相頻率跟蹤控制技術(shù)具有重大的意義。 本文將板式電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)分為電磁驅(qū)動電源模塊和磁熱耦合兩部分來研究。首先，分析了電磁場基礎(chǔ)理論、感應(yīng)加熱技術(shù)、電磁場的測量技術(shù)。Saber軟件仿真了驅(qū)動電源的主參數(shù)結(jié)構(gòu)電路。對于雙PWM以及隔離驅(qū)動電路進(jìn)行了可靠性的分析，且為了最大功率的輸出對于感應(yīng)線圈受熱電感量易變的特性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了鎖相頻率跟蹤控制策略技術(shù)的研究。制作了3.5kW的樣機，測試了主逆變電路以及頻率跟蹤信號，為磁熱耦合的研究提供了高可靠的電磁驅(qū)動技術(shù)。 其次，磁熱耦合部分的研究本文重點分析了影響磁熱耦合的參數(shù)包括線圈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線圈的線徑以及感應(yīng)工件的高度、驅(qū)動頻率、電感量、板式導(dǎo)體等。同時，對于不同的線圈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的渦流場、溫度場理論分析，且采用紅外熱成像技術(shù)對感應(yīng)線圈映射理論進(jìn)行了實踐性的驗證；提出已被廣泛應(yīng)用的餅狀線圈的板式感應(yīng)加熱裝置的溫度非均衡性的事實，并采取靜態(tài)法磁耦合測量技術(shù)繪制出餅狀線圈感應(yīng)磁場的分布情況，證明其溫度的非均衡性。 最后，提出解決板式感應(yīng)加熱溫度均衡性的方法，并實際測量相應(yīng)的感應(yīng)線圈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的磁場均衡性分布的事實。這就為平板式電磁感應(yīng)加熱領(lǐng)域提供實際的參考價值。這也為平板式電磁感應(yīng)加熱裝置首次應(yīng)用在SMD行業(yè)領(lǐng)域提供基本的理論分析和參考的意義。
【圖文】：

圖 2-1 板式加熱實驗裝置Fig.2-1 Panel heating experiment device規(guī)定垂直于板面向上為Z 軸方向，當(dāng)高頻電流經(jīng)過線圈時，，其周圍產(chǎn)生磁通鏈，因線圈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同將在板面上產(chǎn)生不同的磁場強度H 和磁感應(yīng)強度B ，其關(guān)系如(2-5)所示：B H(2-5)其中 為板式工件的磁導(dǎo)率，其值由兩部分組成即：0 r (2-6)其中r 為板式工件的相對磁導(dǎo)率；0 為大氣磁導(dǎo)率；由此看出，當(dāng)r 為 1 時，線圈上方的感應(yīng)強度最大。磁通量 在板式工件變化時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e由下式?jīng)Q定：e d dt(2-7)式(2-7)符號說明線圈的電流方向和感應(yīng)渦流方向相反。線圈內(nèi)交變電流在板式工件中磁場的變化規(guī)律依然趨向于正弦規(guī)律：

因此，板式工件中主要的熱源源于渦流，其次是磁滯效應(yīng)引起主要感應(yīng)加熱方式為渦流，在單位時間t內(nèi)釋放的熱量Q關(guān)系式如下QIRt(J)f (為感應(yīng)電動勢與工件電阻的比值， R 為工件電阻。逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性比較動模塊主要由逆變電路構(gòu)成，一般負(fù)載槽路由兩種形式：電流型和中電流型即并聯(lián)負(fù)載如圖 2-2 中圖(a)所示，電壓型為串聯(lián)型負(fù)載如(b)所示。電流型并聯(lián)結(jié)構(gòu)主要有線圈等效電阻 R 、電感線圈 L 串聯(lián) 并聯(lián)。其中電容為諧振電容。而電壓型串聯(lián)相對來說比較簡單，主感L和等效電阻R 以及電容串聯(lián)構(gòu)成。了更好的提高對板式感應(yīng)加熱電源的磁熱耦合質(zhì)量指標(biāo)[30]，對逆變行了比較。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM924.01

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 聞福三;趙京明;王玲玲;;霍爾效應(yīng)和霍爾傳感器的教學(xué)方法研究[J];電氣電子教學(xué)學(xué)報;2012年02期

2 徐應(yīng)年;趙陽;黃友橋;康勇;;簡單、高效串聯(lián)諧振逆變電源研究[J];高電壓技術(shù);2008年01期

3 王瑞春;張春曉;范金坪;張豐;;超低像素非制冷紅外焦平面陣列熱成像技術(shù)的研究[J];光電子技術(shù);2013年01期

4 江銘波;閻旭東;徐國旺;;霍爾效應(yīng)及霍爾元件在物理量測量中的應(yīng)用[J];湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年02期

5 陳和輝;李碩勇;;電磁爐鍋具適應(yīng)性的可靠性設(shè)計[J];科技創(chuàng)業(yè)家;2013年07期

6 牟俊茂;劉光信;張明;;大功率鍛造感應(yīng)加熱系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J];金屬加工(熱加工);2012年21期

7 周躍慶;高忠科;武猛;;移動式平板感應(yīng)加熱磁熱耦合的數(shù)值模擬[J];熱加工工藝;2007年14期

8 �？“�,陳暉;脈寬調(diào)制型半橋式逆變電路輸出功率研究[J];石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年03期

9 史強;朱文勝;胡洋;葛涌濤;;紅外熱成像技術(shù)在煉油行業(yè)的應(yīng)用[J];石油化工腐蝕與防護(hù);2013年01期

10 羅文忠;沈軍;肇恒躍;付寶全;張豐收;;電磁感應(yīng)加熱條件下不同發(fā)熱體中磁場分布研究[J];熱加工工藝;2013年22期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 張文;基于全數(shù)字鎖相環(huán)的感應(yīng)加熱電源研制[D];山東大學(xué);2007年

2 倪徐良;50kHz IGBT串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源研制[D];西安理工大學(xué);2008年

3 范平;高頻感應(yīng)彎板成形技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

4 齊幸坤;IGBT半橋串聯(lián)諧振逆變器的研究[D];華北電力大學(xué);2012年

5 謝楊彪;塑機螺桿電磁加熱器研究與開發(fā)[D];浙江海洋學(xué)院;2013年

6 曹宏;大型工件感應(yīng)加熱關(guān)鍵技術(shù)研究[D];沈陽理工大學(xué);2013年

7 馬騰躍;基于SG3525脈寬調(diào)制器的中頻感應(yīng)加熱電源設(shè)計[D];河北大學(xué);2013年

本文編號：2531048