中频感应加热电源及原理Word格式.docx
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何少佳
职
称:
高级实验师
题目类型:
理论研究实验研究工程设计√
工程技术研究软件开发
2006年06
月03日
6/47
摘
要
中频感应加热以其加热效率高、速度快,可控性好及易于实现机械化、自动化等
优点,已在熔炼、铸造、弯管、热锻、焊接和表面热处理等行业得到广泛的应用。
本设计根据设计任务进行了方案设计,设计了相应的硬件电路,研制了
20KW
中频感应加热电源。
本设计中感应加热电源采用
IGBT作为开关器件,可工作在
10Hz~10kHz频
段。
它由整流器、滤波器、和逆变器组成。
整流器采用不可控三相全桥式整流电路。
滤波器采用两个电解电容和一个电感组成Ⅱ型滤波器滤波和无源功率因数校正。
逆变
器主要由
PWM控制器
SG3525A
控制四个
IGBT的开通和关断,实现
DC-AC的转
换。
设计中采用的芯片主要是PWM控制器SG3525A和光耦合驱动电路HCPL-316J。
设
计过程中程充分利用了
的控制性能,具有宽的可调工作频率,死区时间可
调,具有输入欠电压锁定功能和双路输出电流。
由于
HCPL-316J具有快的开关速度
<
500ns),光隔离,故障状态反馈,可配置自动复位、自动关闭等功能,所以选择其
作为IGBT的驱动。
对原理样机的调试结果表明,所完成的设计实现了设计任务规定的基本功能。
此
外,为了满足不同器件对功率需要的要求,设计了功率可调。
这部分超出了设计任务
书规定的任务。
关键词:
感应加热电源;
串联谐振;
逆变电路;
IGBT
Abstract
TheIntermediateFrequencyInductionHeatinghasbeenwidelyappliedinmelting,
casting,bend,hotforging,welding,SurfaceHeatTreatmentduetoitsadvantagesofhigh
heating
efficiency、high
speed、easily
controlled
、easily
being
mechanized
and
automated.
Theschemehasmadeaplanofdesignsbasedonthetaskofdesign,designed
correspondinghardwarecircuitanddeveloped20kWintermediatefrequencyinduction
heatingpowersystem.
ThethesisdiscussestheChoiceofconverterschemeindetail.SeriesResonance
InverterhasanothernameisVoltageInverter.ItsOutputVoltageapproachessquarewave
andloadcurrentapproachessine-wave.InversionmustfollowthePrinciplesofbreakbefore
makeandthereisenoughdead-timebetweenturn-offandturnoninordertoavoidingdirect
throughinupperandlowerbridges.
ThethesisdiscussedtheChoiceofconverterschemeindetailaswellasintroducedthe
controlcircuitofthispowersourceanditsdesignprinciple.Develop20kWintermediate
frequencyinductionheatingpowersystemwithswitchelementIGBT.Makearesearchon
ConverterCircuit,controlcircuit,drivercircuitetc.
TheCMOSchipthatisappliedinthedesignismainlyPWMControllerSG3525Aand
opticalcouplerDriveCircuitHCPL-316J.ThecontrolledfeatureofPWMController
SG3525Aisfullyutilizedintheprocessofdesign,whichhaswideadjustableoperating
frequencyanddeadtime,inputundervoltagelockfunctionandtwinchanneloutputcurrent.
TheopticalcouplerDriveCircuitHCPL-316JischosenasthedrivenofIGBTduetoits
functions,suchasfastswitchspeed(500ns>
opticalisolation,thefeedbackoffault
situation,wideoperatingvoltage(15V~30V>
automaticresetandautomaticclosedown
etc.
Keywords:
Inductionheatingpowersupply。
seriesresonance;
inversecircuit;
目
录
引言..............................................................
1
绪论 2
1.1
感应加热的工作原理2
1.2
感应加热电源技术发展现状与趋势................................
3
2
感应加热电源实现方案研究..................................
5
2.1
串并联谐振电路的比较..........................................
2.2
串联谐振电源工作原理7
2.3
电路的功率调节原理 8
2.4
本课题设计思路及主要设计内容..................................
8
感应加热电源电路的主回路设计..............................
9
3.1
主电路的主要设计元器件参数 9
3.2
感应加热电源电路的主回路结构..................................
3.2.1
主回路的等效模型...........................................
10
3.2.2
整流部分电路分析..........................................
13
3.2.3
逆变部分电路分析............................................
15
3.3
系统主回路的元器件参数设定 16
3.3.1
整流二极管和滤波电路元件选择 16
3.3.2IGBT和续流二极管的选择.....................................
17
3.3.3
槽路电容和电感的参数设定....................................
18
4
控制电路的设计..............................................
19
4.1
控制芯片SG3525A 19
4.1.1
内部逻辑电路结构分析20
4.1.2
芯片管脚及其功能介绍.......................................
21
4.2
电流互感器 23
驱动电路的设计.............................................
24
5.1
绝缘栅双极型晶体管<
IGBT)对驱动电路的要求 24
5.1.1
门极电压对开关特性的影响及选择.............................
24
5.1.2
门极串联电阻RG对开关特性的影响及选择.......................
25
5.2IGBT过压的原因及抑制........................................
5.3IGBT的过流保护..............................................
26
5.3.1
设计短路保护电路的几点要求27
5.4
集成光电隔离驱动模块HCPL-316J..................................
27
5.4.1
器件特性....................................................
5.4.2
芯片管脚及其功能介绍........................................
28
5.4.3
内部逻辑电路结构分析.......................................
5.4.4
器件功能分析29
5.4.5
驱动电路的实验和注意问题30
6 辅助直流稳压电源31
6.1三端固定稳压器...............................................
31
6.2本次设计用的的电源...........................................
32
6.2.118伏,15伏稳压电压电源..........
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- 关 键 词:
- 中频 感应 加热 电源 原理