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1、个人资料整理 仅限学习使用0096编号# / 47GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY毕业设计论文课题：中频感应加热电源的设计院 系）：机电与交通工程系专 业：电气工程及其自动化学生姓名：吴科虎学号：020180221指导教师单位:电气工程教研室姓名： 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V工程技术研究 软件开发2006年06月03日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。b5E2RGbCAP本设计根据设计任务进行了
2、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 10 Hz10 kHz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U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。plEanqFDPw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 SG3525A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
3、定功能和双路输出电流。由于HCPL-316J具有快的开关速度, optical isolati on, the feedback of fault situati on, wide operat ing voltage (15V30V, automatic reset and automatic close dow n etc. LDAYtRyKfEKey words: In duct ion heati ng power supply。series res onance； inv erse circuit ；IGBT Zzz6ZB2Ltk引言IdvzfvkwMIl1 绪论.rqyn14ZNX
4、I1.1感应加热的工作原理2EmxvxOtOco1.2感应加热电源技术发展现状与趋势.3SixE2yXPq5感应加热电源实现方案研究56ewMyirQFL2.1串并联谐振电路的比较5kavU42VRUs2.2串联谐振电源工作原理7y6v3ALoS892.3电路的功率调节原理M2ub6vSTnP2.4本课题设计思路及主要设计内容.80YujCfmUCw感应加热电源电路的主回路设计9eUts8ZQVRd3.1主电路的主要设计元器件参数.sQsAEJkW5T3.2感应加热电源电路的主回路结构.9GMsIasNXkA3.2.1主回路的等效模型10TIrRGchYzg3.2.2整流部分电路分析137Eq
5、ZcWLZNX3.2.3逆变部分电路分析15lzq7IGfO2E3.3系统主回路的元器件参数设定.16zvpgeqJ1hk3.3.1整流二极管和滤波电路元件选择16NrpoJac3v13.3.2IGBT和续流二极管的选择171nowfTG4KI3.3.3槽路电容和电感的参数设定18fjnFLDa5Zo4控制电路的设计19tfnNhnE6e54.1控制芯片SG3525A19HbmVN777sL4.1.1内部逻辑电路结构分析20V7l4jRB8Hs4.1.2芯片管脚及其功能介绍2183ICPA59W94.2电流互感器23mZkklkzaaP5 驱动电路的设计 24AVktR43bpw5.1绝缘栅双
6、极型晶体管VIGBT）对驱动电路的要求 24ORjBnOwcEd5.1.1门极电压对开关特性的影响及选择 242MiJTy0dTT5.1.2门极串联电阻Rg对开关特性的影响及选择 25gIiSpiue7A5.2 IGBT过压的原因及抑制 25uEh0U1Yfmh5.3 IGBT 的过流保护 26IAg9qLsgBX5.3.1设计短路保护电路的几点要求27WwghWvVhPE5.4集成光电隔离驱动模块 HCPL-316J 27asfpsfpi4k5.4.1 器件特性 27ooeyYZTjj15.4.2芯片管脚及其功能介绍 28BkeGuInkxI5.4.3内部逻辑电路结构分析 28PgdO0sR
7、lMo5.4.4 器件功能分析293cdXwckm155.4.5驱动电路的实验和注意问题30h8c52WOngM6辅助直流稳压电源31v4bdyGious6.1 三端固定稳压器 31J0bm4qMpJ96.2 本次设计用的的电源 32XVauA9grYP6.2.1 18伏，15伏稳压电压电源 32bR9C6TJscw6.2.2 12伏，土 5伏双路稳压电源 32pN9LBDdtrd6.2.3元器件选择及参数计算 33DJ8T7nHuGT7硬件调试 348 结论35QF81D7bvUA致谢374B7a9QFw9h参考文献 38ix6iFA8xoX附录一整体电路原理图 39wt6qbkCyDE附录
8、二控制电路PCE40Kp5zH46zRk个人资料整理 仅限学习使用引言随着功率器件的发展，感应加热电源的频率也逐步提高，经历了中频、超音频、 高频几个阶段。在感应加热电源的应用中，淬火、焊管、焊接等工艺都要求高频率高 功率的电源。功率 MOSFET虽然可以实现高频工作，但其电压、电流容量等级低， 大功率电源需采用串、并联技术，影响了电源运行的可靠性。绝缘栅双极晶体管 (IGBT比较容易实现电源高功率化，但在高频情况下，其开关损耗，尤其是IGBT关断时存在的尾部电流，会限制工作频率的进一步提高。丫SHdOAA61本文论述的中频感应加热电源采用功率自关断功率器件IGBT，负载频率是开关管工作频率的二倍，间接拓宽了 IGBT的使用频率；功率管工作于零电流开关状态， 彻底消除了尾部电流引起的关断损耗，理论上可实现零开关损耗；同时采用死区控制 策略后，可实现负载阻抗调节。以往一般采用晶闸管来实现逆变电路，但是晶闸管关 断期反压太低，参数匹配麻烦，输出频率仍然偏低；而采用 IGBT后，并让电路工作 在电流断续状态下，这些问题都得到很好地解决。ch4PJx4BII为满足中小工件加热的需要，研制了一种新型线效的中频感应加热电源。该电
