| 【中文题名】 | 基于全数字锁相环的感应加热电源研制 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-19 |
| 【中关键词】 | 感应加热,数字锁相环,串联谐振,ZVZCS,软开关, |
| 【英关键词】 | Induction heating power supply,Digital phase-lock loop,Series resonance,ZVZCS,Soft-Switching, |
| 【分类导航】 | 工业技术>电工技术>电气化、电能应用>电热>电热设备的各种系统>一般性问题 |
| 【论文摘要】 |
从上个世纪初开始，感应加热开始兴起并很快得到广泛应用。由于感应加热是非接触式加热，加热温度高，具有相当高的效率，同时感应加热容易实现对温度的控制，作业环境好，能加热复杂形状的工件，因此感应加热电源正在成为我国研究的热点问题。目前，我国的感应加热多为并联谐振式的电源结构，功率的调节大都是通过直流侧的调压来实现，但是这种方式容易产生电网的谐波污染，如果改进电源结构，电源主电路采用串联谐振式电路，电路的直流侧采用不控整流，逆变侧的主回路采用PWM移相调功方式，这样就可以避免并联谐振式电源结构带来的电网谐波污染问题。
本文的结构安排如下：首先介绍了感应加热的基本原理及发展过程；然后分析逆变侧主回路两种不同的电路结构的优缺点，并对这两种电路的换流过程进行比较；接下来，文章针对目前应用比较广泛的几种调功方式进行详细分析，最优分析结论是采用串联谐振式的电路结构，并通过PWM移相调功的方式对电源的功率进行调节。在确定了电路方案之后，本文介绍了软开关的定义、分类以及其新发展，并与硬开关方式进行了比较。一般的软开关是通过ZVS的形式来实现的，但是当负载很轻时，零电压开关条件难以满足，在非零开关条件下，器件的电压... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
7-9 |
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ABSTRACT |
9-11 |
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第一章 概述 |
11-19 |
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1.1 感应加热的原理 |
11-13 |
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1.1.1 感应加热的物理基础 |
11-12 |
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1.1.2 感应电流的分布以及透入深度 |
12-13 |
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1.2 感应加热技术的发展的历程及特点 |
13-15 |
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1.3 电力电子器件的发展 |
15-16 |
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1.4 感应加热电源的发展趋势 |
16-17 |
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1.5 本文所做的工作 |
17-19 |
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第二章 感应加热电源的结构及其分析 |
19-34 |
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2.1 谐振槽路分析 |
19-24 |
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2.1.1 串联谐振 |
19-22 |
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2.1.2 并联谐振 |
22-24 |
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2.2 逆变器结构分析 |
24-29 |
|
2.2.1 电压型串联逆变器 |
24-26 |
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2.2.2 电流型并联逆变器 |
26-28 |
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2.2.3 串联谐振逆变器和并联谐振逆变器的比较 |
28-29 |
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2.3 感应加热电源的调功方式 |
29-34 |
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2.3.1 调压调功(PAM) |
29-30 |
|
2.3.2 脉冲频率(PFM)调功 |
30-31 |
|
2.3.3 脉冲密度(PDM)调功 |
31 |
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2.3.4 脉冲宽度(PWM)调功 |
31-33 |
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2.3.5 输入功率调功 |
33-34 |
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第三章 感应加热电源的主电路分析 |
34-45 |
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3.1 软开关技术 |
34-39 |
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3.1.1 软开关的定义 |
34-35 |
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3.1.2 软开关的分类 |
35 |
|
3.1.3 软开关的发展 |
35-38 |
|
3.1.4 软开关技术的新发展 |
38-39 |
|
3.2 电源整机结构框图 |
39-40 |
|
3.3 主电路分析 |
40-45 |
|
3.3.1 主电路综述 |
40-41 |
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3.3.2 控制电路分析 |
41-42 |
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3.3.3 主电路工作过程 |
42-45 |
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第四章 感应加热电源的控制电路设计 |
45-73 |
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4.1 控制系统硬件设计 |
45-52 |
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4.1.1 飓风系列 FPGA简介 |
45-46 |
|
4.1.2 飓风芯片的开发工具简介 |
46-47 |
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4.1.3 飓风系列 FPGA编程和配置 |
47-51 |
|
4.1.4 硬件描述语言简介 |
51-52 |
|
4.2 锁相环控制电路 |
52-60 |
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4.2.1 传统的模拟锁相环 |
53-55 |
|
4.2.2 全数字锁相环的实现 |
55-60 |
|
4.3 控制电路整体构成 |
60-73 |
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4.3.1 扫频电路简介 |
61-63 |
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4.3.2 它激转自激 |
63 |
|
4.3.3 PWM产生电路 |
63-69 |
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4.3.4 IGBT驱动电路 |
69-70 |
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4.3.5 保护电路 |
70-71 |
|
4.3.6 人机交互界面的设计 |
71-73 |
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第五章 试验结果与结论 |
73-79 |
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5.1 仿真结果 |
73-75 |
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5.2 实验结果 |
75-77 |
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5.3 结论 |
77-79 |
|
参考文献 |
79-83 |
|
致谢 |
83-84 |
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攻读学位期间发表的学术论文目录 |
84-85 |
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学位论文评阅及答辩情况表 |
85 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.146227 |
