数字感应加热电源的设计

目前,我国数字感应加热电源的功率调节多是通过直流侧调节实现,一种是利用晶闸管相控整流电路实现,此种电源在深度控制下功率因数很低,

并且电网电流谐波较大使得整机效率不高；另一种是利用直流斩波电路实现,此类电源由于Buck电路中的功率器件工作在硬开关状态下,

开关损耗大,效率不够高。现有的移相PWM调功方式也存在功率调节范围窄的缺点。为了弥补上述的缺点,本文设计了一种新型的串联谐

振主电路拓扑结构,采用逆变侧功率调节方式。整流部分采用不控整流,逆变侧为桥式结构,分为超前臂与滞后臂,超前臂并联缓冲电容,

滞后臂不并联电容,超前臂为活动臂进行PWM调节,滞后臂为固定臂不进行PWM调节,输出功率的变化通过调节超前臂的脉宽来实现。

本文首先介绍了数字感应加热电源特点、基本原理、发展历史和发展趋势、国内外的研究现状,分析了电力电子器件的发展和影响感应加

热电源发展的主要因素。对数字感应加热电源中的电流型逆变器和电压型逆变器作了比较分析,归纳了串联谐振逆变器的几种常用的调功方法,

并对这几种控制方法的优缺点进行了比较,在此基础上确定了本文的设计方案。 设计了以功率IGBT为开关器件的串联谐振逆变器的主电路,

提出了实现开关器件软开关的解决方法,详细的讨论了电源的输出功率、负载频率及驱动脉宽三者之间的关系,并对超前臂关断电流进行了分析。

针对电压型数字感应加热电源频率跟踪的要求,阐述了一种新型的控制方式,叙述了一种由电压源供电的串联感应加热负载的PWMPFM混合控制方法,

这种方法具有功率调节范围宽、频率变化小的优点,适合于各种功率的感应加热场合。 在分析锁相环数学模型的基础上,分析了整个系统的稳定性。

用MATLAB中的SIMULINK软件包分别对整流和逆变部分做了仿真分析,验证了设计的正确性、合理有效性,并确定了主电路各部分的参数,同时给出了高

频匹配变压器、感应线圈等感性部件的计算设计方法和制作工艺。