本文關(guān)鍵詞：基于IGBT的20kW電磁感應(yīng)加熱設(shè)備的研究

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【摘要】：電磁感應(yīng)加熱技術(shù)不同于傳統(tǒng)的加熱方式,與常見的電熱絲加熱技術(shù)、遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)、微波加熱技術(shù)相比,它具有非接觸式加熱、高效節(jié)能、環(huán)保安全的優(yōu)點(diǎn)[1]。感應(yīng)加熱技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)使得電磁感應(yīng)加熱裝置不僅在家用電器領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,而且推廣到了淬火,熔煉等工業(yè)領(lǐng)域。近些年,隨著電力半導(dǎo)體器件的革新,電磁感應(yīng)加熱逐步向高頻化、大容量化、智能化的方向發(fā)展。本論文以20kHz/20kW感應(yīng)加熱設(shè)備為研究對(duì)象,采用半橋并聯(lián)諧振電路,對(duì)大功率高頻感應(yīng)加熱設(shè)備的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。雖然功率器件MOSFET能夠?qū)崿F(xiàn)高頻工作,但是它的電壓、電流容量等級(jí)低,且導(dǎo)通損耗高[2]。為解決這一難題,易實(shí)現(xiàn)電源高功率化的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)應(yīng)運(yùn)而生。IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),是由BJT和MOS管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,它既有MOSFET的高輸入阻抗的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還具有GTR的低導(dǎo)通壓降的優(yōu)點(diǎn)[3]。本論文以IGBT作為核心開關(guān)器件,對(duì)電磁感應(yīng)加熱的過(guò)程進(jìn)行了分析。在硬件電路方面,論文包括工作檔位和溫度顯示電路,鎖相電路,半橋并聯(lián)諧振電路,IGBT驅(qū)動(dòng)電路等,這些電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)加熱設(shè)備的智能化監(jiān)控和保護(hù),多檔位功率輸出,以及對(duì)開關(guān)頻率的追蹤。在軟件設(shè)計(jì)方面,論文以S3F9454為核心控制芯片,運(yùn)用AD采樣原理,對(duì)功率檔位信號(hào),供電電壓等級(jí)信號(hào),溫度信號(hào)等五路模擬信號(hào)進(jìn)行采樣,并用數(shù)碼管顯示每路信號(hào)所處檔位等級(jí)及IGBT的當(dāng)前溫度。軟件設(shè)計(jì)不僅可使電路出現(xiàn)異常時(shí),程序會(huì)通過(guò)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)斷機(jī)器,并開啟蜂鳴器報(bào)警。另外在觀測(cè)到溫度檔位過(guò)高時(shí)電路會(huì)開啟風(fēng)扇,避免器件局部溫度過(guò)高。除此之外,芯片的PWM輸出管腳輸出占空比可調(diào)的脈沖,實(shí)現(xiàn)電路軟啟動(dòng)。論文最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方案設(shè)計(jì)合理,感應(yīng)加熱設(shè)備的輸出功率穩(wěn)定,效率高,滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：感應(yīng)加熱 IGBT S3F9454 大功率 頻率
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM924.01
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 電磁感應(yīng)加熱原理10-12
• 1.3 電磁感應(yīng)加熱技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 感應(yīng)加熱電源的特色13-14
• 1.5 本論文的主要內(nèi)容14-15
• 第二章 IGBT相關(guān)原理介紹15-26
• 2.1 BJT、MOSFET、IGBT的優(yōu)缺點(diǎn)15
• 2.2 IGBT的工作原理15-17
• 2.3 IGBT等效電路圖17-19
• 2.4 IGBT的損耗19-22
• 2.5 IGBT的緩沖電路22-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 主工作電路設(shè)計(jì)26-38
• 3.1 感應(yīng)加熱設(shè)備硬件設(shè)計(jì)電路整體框圖26
• 3.2 三相整流濾波電路26-29
• 3.3 IGBT型號(hào)的選擇29-30
• 3.4 諧振電路的工作原理和參數(shù)確定30-37
• 3.4.1 諧振電路的工作原理30-32
• 3.4.2 諧振電路工作過(guò)程分析32-36
• 3.4.3 諧振電路參數(shù)的確定36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 硬件控制電路設(shè)計(jì)38-50
• 4.1 SG3525驅(qū)動(dòng)控制電路38-43
• 4.1.1 SG3525引腳功能介紹38-40
• 4.1.2 SG3525調(diào)頻調(diào)功的原理40-43
• 4.2 驅(qū)動(dòng)芯片UC3707的介紹和變壓器隔離電路43-44
• 4.2.1 驅(qū)動(dòng)電路和隔離電路介紹43-44
• 4.2.2 驅(qū)動(dòng)隔離電路工作原理44
• 4.3 功率開關(guān)電路44-46
• 4.4 鎖相環(huán)電路分析46-49
• 4.4.1 鎖相環(huán)電路的應(yīng)用46
• 4.4.2 鎖相環(huán)基本原理46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)50-59
• 5.1 S3F9454的簡(jiǎn)要介紹和I/O .分配50-52
• 5.2 模塊化編程思路和主程序流程簡(jiǎn)圖52-53
• 5.3 初始化模塊53
• 5.4 軟啟動(dòng)模塊53-55
• 5.5 AD采樣模塊55-56
• 5.5.1 AD采樣原理和過(guò)程55-56
• 5.5.2 AD轉(zhuǎn)換時(shí)間的計(jì)算56
• 5.6 檔位和溫度顯示模塊56-57
• 5.7 定時(shí)器中斷模塊57-58
• 5.8 本章小結(jié)58-59
• 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果59-63
• 6.1 感應(yīng)加熱設(shè)備外圍硬件電路和加熱設(shè)備實(shí)物圖59-61
• 6.2 負(fù)載電流實(shí)驗(yàn)波形61-62
• 6.3 加熱效率62-63
• 第七章 全文總結(jié)63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-67

【相似文獻(xiàn)】

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