本文關鍵詞：次級串聯(lián)諧振感應加熱電源的研究

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【摘要】：感應加熱電源具有污染小、效率高、加熱快速、控制方便、生產安全等多方面的優(yōu)點,在黑色金屬熱處理領域中被廣泛應用�；诟袘訜犭娫吹囊陨蟽�(yōu)點,感應加熱熱處理工藝正在被引入到有色金屬熱處理工業(yè)生產中去,但是又由于有色金屬通常磁導率低不易被感應加熱,所以在電源的設計方面又會出現(xiàn)一些問題。本文著重以次級串聯(lián)諧振感應加熱電源為研究對象,通過初級串聯(lián)諧振拓撲結構與次級串聯(lián)諧振拓撲結構的對比分析,從理論上推導出在有色金屬感應加熱應用中次級串聯(lián)諧振拓撲結構的優(yōu)點所在,得出結論次級串聯(lián)諧振拓撲結構更加適合應用于有色金屬感應加熱電源中。在有色金屬的感應加熱應用中,電源諧振網(wǎng)絡通常具有較高品質因數(shù)Q,采用次級串聯(lián)諧振拓撲結構,有效實現(xiàn)以下兩個目標:一.有效降低諧振網(wǎng)絡的電源電壓,減小各功率器件包括諧振電容、變壓器初級的工作電壓;二.有效地縮小變壓器體積,減小整機占地空間。另外,采用次級串聯(lián)諧振拓撲結構后,為應對高頻變壓器磁通飽和問題,提出了一種新型脈沖密度(PDM)調功方式,并從理論分析上推論出該調功方式下變壓器不會出現(xiàn)磁通飽和現(xiàn)象。文中,針對有色金屬熱處理的感應加熱電源,采用了基于一種新型PDM調功方式的次級串聯(lián)諧振拓撲結構方案,電源設計功率1k W,開關頻率20~40k Hz,使用IGBT做為功率開關管�？刂齐娐芬許G3525電源控制芯片為核心,文中詳細設計并分析了逆變過程、頻率跟蹤、功率調節(jié)、掃頻啟動、故障檢測、開關管驅動等幾個功能部分。最后,制做一臺原理驗證性樣機,觀察實驗波形并參照理論進行分析,實驗現(xiàn)象表明本課題研究關于有色金屬感應加熱的應用方案是可行的。
【關鍵詞】：次級串聯(lián)諧振 感應加熱 有色金屬 PDM SG3525
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM924.01;TN86
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 引言10-16
• 1.1 感應加熱基本原理10-12
• 1.2 感應加熱技術的優(yōu)點12
• 1.3 感應加熱技術發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢12-13
• 1.3.1 感應加熱技術的發(fā)展狀況12-13
• 1.3.2 感應加熱技術的發(fā)展趨勢13
• 1.4 課題研究背景及主要工作內容13-15
• 1.4.1 課題研究背景13-14
• 1.4.2 主要工作內容14-15
• 1.5 本章小結15-16
• 2 有色金屬感應加熱方案選擇16-33
• 2.1 有色金屬感應加熱中的特性分析16-22
• 2.1.1 金屬材料磁化特性介紹16-17
• 2.1.2 有色金屬工件感應加熱分析17-22
• 2.2 諧振拓撲結構的分析22-26
• 2.2.1 諧振拓撲結構的選擇22-23
• 2.2.2 串聯(lián)諧振拓撲結構的計算分析23-26
• 2.3 調功方式分類26-29
• 2.3.1 晶閘管相控調壓調功26-27
• 2.3.2 直流斬波調壓調功27
• 2.3.3 脈沖寬度調制（PWM）調功27-28
• 2.3.4 脈沖密度調制（PDM）調功28
• 2.3.5 脈沖頻率調制（PFM）調功28-29
• 2.4 PDM調功方式下電流變化趨勢及Q值影響29-32
• 2.4.1 諧振電流指數(shù)規(guī)律增強振蕩30-31
• 2.4.2 諧振電流指數(shù)規(guī)律衰減振蕩31-32
• 2.5 有色金屬感應加熱方案32
• 2.6 本章小結32-33
• 3 次級串聯(lián)諧振技術分析33-40
• 3.1 次級諧振對主要功率器件參數(shù)影響33-37
• 3.1.1 高頻變壓器初級電壓及體積的影響33-36
• 3.1.2 諧振電容耐壓值影響36-37
• 3.2 新型PDM調功方式與變壓器磁飽和37-39
• 3.2.1 新型PDM調功方式過程分析37-39
• 3.2.2 新型PDM與變壓器磁通飽和問題39
• 3.3 本章小結39-40
• 4 電源主電路設計40-49
• 4.1 逆變器工作過程40-41
• 4.2 整流橋選取41-42
• 4.3 濾波電容選取42
• 4.4 充放電電路計算42-43
• 4.5 逆變器開關管選取43-44
• 4.6 隔直電容選取44-45
• 4.7 變壓器參數(shù)設計45-47
• 4.7.1 磁芯型號選擇45-46
• 4.7.2 初次級匝數(shù)計算46
• 4.7.3 初次級繞組線徑確定46-47
• 4.8 諧振網(wǎng)絡參數(shù)計算47
• 4.9 電流采樣線圈計算47-48
• 4.10 本章小結48-49
• 5 控制電路設計49-60
• 5.1 電源控制芯片SG3525 介紹49-52
• 5.2 頻率跟蹤電路設計52-53
• 5.3 功率調節(jié)電路設計53-55
• 5.4 掃頻啟動電路設計55-56
• 5.5 故障檢測電路設計56-58
• 5.6 驅動電路設計58-59
• 5.7 本章小結59-60
• 6 實驗調試波形分析60-66
• 6.1 原理圖繪制及PCB板制作60-61
• 6.2 實驗結果波形分析61-65
• 6.2.1 功率調節(jié)電路調試波形61-62
• 6.2.2 功率器件電壓波形62-64
• 6.2.3 逆變電壓與電流相位關系64
• 6.2.4 頻率跟蹤電路同步脈沖提取64-65
• 6.3 本章小結65-66
• 7 全文總結與工作展望66-67
• 參考文獻67-69
• 附錄69-70
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果70-71
• 致謝71

【參考文獻】

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本文編號：527562