中频感应加热电源的系统软件设计
中频感应加热电源的微机控制系统设计
毕业设计说明书题目: 中频感应加热电源的微机系统控制设计学院名称：电气工程学院班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称：教授目次1 概述 (1)1．1 应用背景和意义 (1)1．2 国内外的发展状况 (1)1．3 本课题的设计任务及要求 (1)2 方案论证 (3)2．1 感应加热电源的基本工作原理 (3)2．2 中频感应加热电源的基本结构 (4)2．3 逆变器的选择 (5)3 主电路的设计 (8)3．1 整流电路的设计 (8)3.1.1 整流电路的选择 (8)3.1.2 整流电路的原理 (8)3．2 逆变电路的设计 (10)3.2.1 逆变电路的结构 (10)3.2.2 逆变电路的工作原理 (11)3.2.3 PWM逆变电路的设计 (12)4 控制电路的设计 (13)4．1 控制电路的作用 (13)4．2 控制电路的结构和原理 (14)4．3 控制芯片的设计 (14)4．4 温度传感器设计 (15)4．5 上位机接口模块的设计 (16)4．6 驱动电路的设计 (17)5 控制器软件设置 (19)5．1 单片机软件设置 (19)5．2 定时器捕捉中断方式 (21)总结 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 A (26)附录 B (27)1 概述二十世纪末感应加热技术才被普遍应用，因为它不仅具有加热速率高、加热效率高、加热均匀等优点，而且还具有可选性、质量高、低污染、可控能力好和生产自动化等特点，因此能够迅速广泛的发展。
1．1 应用背景和意义在国外，感应加热技术已经日益成熟。
在铸造领域，双联熔炼工艺已经得到了快速发展。
在锻造领域，可以利用感应加热完成快速透热热锻，并且材料的利用率高达90%，锻件表面的光滑度可小于40μm。
在焊接领域，国外正大力发展全固态大功率电源。
在我国，因为铸件的使用量大，所以铸造行业正以炉熔炼为主，但是温度及成分控制能力差，废品率高，即使较好的铸造业废品率也只能为5%—16%间，但一般铸造废品率高达20%。
中频感应加热电源的设计
中频感应加热电源的设计
1.电源输出功率和频率：根据加热要求确定电源的输出功率和频率。
输出功率一般由加热负荷大小决定，频率一般选择在1kHz~20kHz之间，
根据不同的加热要求进行调整。
2.电源结构设计：电源的结构设计主要包括整流、逆变、振荡等电路
的设计。
整流电路用于将交流电转换成直流电，逆变电路用于将直流电转
换成交流电，振荡电路用于产生中频振荡信号。
3.电源控制系统设计：电源控制系统主要包括开关控制电路、保护电
路和自动控制电路等。
开关控制电路用于控制电源的开关，保护电路用于
保护电源和负载不受损坏，自动控制电路用于实现加热功率的调节和温度
等参数的监测和控制。
4.效率和功率因数：设计中频感应加热电源时，需要考虑电源的效率
和功率因数，以提高电源的能量利用率和减少对电网的电能需求。
5.冷却系统设计：中频感应加热电源在工作过程中会产生大量的热量，需要通过冷却系统将热量排出，以保证电源的正常工作和寿命。
6.控制方式：中频感应加热电源的控制方式有手动控制和自动控制两种。
手动控制方式需要人工操作电源的开关和参数调节，自动控制方式通
过传感器和控制器实现对加热过程的自动控制。
7.安全性设计：中频感应加热电源设计中需要考虑安全性问题，包括
过载、短路、过流、过热等保护措施的设计，以及对电源和负载的绝缘和
接地等安全措施的实施。
综上所述，中频感应加热电源的设计需要考虑输出功率和频率、电源结构、电源控制系统、效率和功率因数、冷却系统、控制方式、安全性等方面的因素。
通过合理的设计和选择，可以提高电源的性能和工作效率，满足不同加热需求的要求。
基于PLC的中频感应加热炉电源控制系统设计
感应加热电源是感应加热炉的重要组成部分，电力半导体器件及电力电子学的发展对其有着重要的影响。早期的感应加热电源主要有中频发电机组和电子管振荡器式高频电源、电磁倍频器和工频感应熔炼炉。近年来，晶闸管、半导体工艺、集成加工术的出现有力的促进了感应加热电源的发展，为感应加热电源的应用提供了坚实的基础。感应加热电源若使用分立元件来控制，自动化的程度比较低，人机界面和通信系统效果也比较差；但是如果利用PLC控制感应加热，就可以精确控制电源的各个参数，达到简单、可靠的目的，从而提高感应加热系统的自动化水平。PLC控制系统设计原则是在最大限度的满足被控对象控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、安全可靠，并考虑到今后生产的发展和工艺的改进，在选择PLC机型时，应适当留有余地。根据系统组成分析，中频感应加热炉工艺共有18个DI点，8个DO点；4个AI点，2个AO点，由此选用西门子的S7-200系列（CUP 226）PLC作为控制中心，模拟量输入模块为EM231，模拟量输出模块为EM232。PLC控制系统基本组成如图1所示。
关键词：PLC控制器；中频感应加热炉；电源；系统设计
一、中频感应加热原理
中频感应加热技术是基于三相整流、逆变技术的一种加热方式，三相电源经过三相桥式整流变为直流电压，采用可控硅或IGBT再逆变为幅值可调频率可调的中频电源，这样的交流电源加载到加热线圈（一般为铜排）上，就会产生一个交变的磁场，当炉料放置到炉腔内时就会在电磁感应的作用下在炉料本体中产生感应涡流，从而使金属快速加热，符合国家节能环保的要求。
参考文献：
[1]谢鑫，王倩.工频感应炉PLC自动控制系统的应用[M].鞍山钢铁公司设计研究院.
[2]吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用[M].机械工业出版社，2007.
基于PLC的中频感应加热炉电源控制系统设计
引言
中频感应加 热炉是一种利 用 电磁感应原理 实现感应加 热的电源装 置 ，由于这种加热 方式是通过 电磁 感应传递 的 ， 感 应线 圈与金 属工件 并 非直 接接 触 ，由工件 自身 产 生热 量 ，所 以称之 为感 应加 热 。感应 加 热炉的发展与数 控技术及 计算机技术 的应 用密不可分 ，国外厂商 以 此 取得先机 ，其感 应炉控制 技术先进 ， 其 效率高 、可 靠、操作 简便等 特 点已经得 到广泛认可 ，因此大部分铸造厂 普遍应用 了 “ 国外 生产 的感应加热 炉。如何吸收 国外控制技术 的长 处来逐渐 缩小差距 ，利用 Ｐ Ｌ Ｃ简单、精 确的特点 ，来控 制感应加热 ，提 升感应加热 系统的 自动 化水平 具有重要的意义 。
一
界面 的 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统一定会为 工业控 制做出巨大贡献 ，本系统设计暂 时没有考虑采 用计 算机作为上位机 ， 但 在以后的研究 中会进 一步引入
良好的人机界面 ，期望使系统 的控制 能够更加简 单可 靠。
参考文献 ： ［ １ ］ 谢鑫 ， 王倩 ． 工频感应 炉 Ｐ Ｌ Ｃ自动控 制系统的应用 ［ Ｍ 】 ． 鞍 山钢铁 公司设计研究 院 ． ［ ２ 】 吴 中俊 ， 黄永 红 ． 可编程序控 制器原理及应用 ［ Ｍ 】 ． 机械工业 出版
索工案 收术
１ ５ ２
基于 Ｐ Ｌ Ｃ的中频感应加热炉 电源控制系统设计
罗继 军
（ 陕西国防工业职 Байду номын сангаас技术学院 ， 陕西 户县 ７ １ ０ ３ ０ ０）
摘 要 ： 本 文以 Ｐ Ｌ Ｃ 控制 器为核 心，研 究 了中频感应加 热炉控制 系统模型 ，从 系统的需求 出发 ，进行 了设 备硬件 的设计及控制模块 和外 围器件 的选型 ，初步设计 了一种具有较 高的可靠性和抗干扰性 ，为工业生产提供 了一种可行的方案 。 关键词 ： Ｐ Ｌ Ｃ 控制 器 ； 中频感应加热 炉 ；电源 ；系统设计
全数字中频感应加热电源设计
本设计是全数字中频感应加热电源, 采用串联谐振电路。
主电路整流部分采用了三相全控整流电路，逆变电路采用了单相逆变桥。
串联逆变器的输入电压恒定，近似为恒压源，逆变元件采用IGBT,利用单片机控制其开关，控制部分采用PIC16F877单片机，实现对中频电源的控制。
其中使用了IGBT专用驱动芯片。
本设计完成了中频感应电源控制系统的硬件和软件设计任务，实现了负载频率的自动跟踪。
控制电路简单可靠，方案合理。
关键词：整流；逆变；可控硅；IGBT；单片机。
This design is the entire digital mid-frequency induction heating power source. The main circuit rectification part with transported three-phase in this design has all controlled the leveling circuit, inverted the electric circuit to use the single item inversion electric circuit sine pulse width to modulate (SPWM), the load is a antiresonance circuit. This paper introduces a new inversion and three phase bridge rectification control circuit based on PIC16F877 microcontroller for thyristor medium frequency power supply. Meanwhile the hardware and software designs are also provided. It is approved by analysing the experimental results that the circuit softly starts the power supply in the way of sweeping-frequency and zero-voltage, and well tracks the tank resonant frequency in normal working. The power adjustment can be made by adopting SPWM control technology in the system. Series resonance and frequency follow technology are used. The IGBT, as the switch device, can work between 10Hz to 10kHz frequency channel, and based on the principle of the effects . Key Words: inverter; induction;IGBT; single chip computer; rectification.目录第一章全数字中频感应加热电源设计背景 (4)1.1 感应加热的基本原理 (4)1.2 全数字中频感应电源简介 (5)第二章主电路的设计 (9)2.1 可控硅工作原理 (9)2.2 可控硅触发导通 (9)2.3 整流电路的介绍 (9)2.3.1 基本工作原理 (11)2.3.2 电阻负载时三相桥式全控整流特性 (13)2.4 逆变电路的介绍 (16)2.5 负载电路的介绍 (21)2.5.1 电流过零点检测 (21)2.6 主电路的保护介绍 (22)2.6.1 闸管的保护 (22)2.7 主电路的计算及其器件选型 (25)2.7.1 主电路计算部分 (25)第三章控制电路的设计 (26)3.1 PIC单片机介绍 (26)3.2 LM339介绍 (31)第四章软件部分设计 (33)4.1 程序清单 (33)4.2流程图 (59)总结 (63)参考文献 (64)外文翻译 (65)A 外文原文 (65)B 外文译文 (76)致谢 (81)附录 (82)附录一元件明细表 (82)第一章全数字中频感应加热电源设计背景1.1 感应加热的基本原理感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属，然后电能在金属内部转变为热能。
基于CAN总线的中频感应加热电源监控系统的设计
Ｃ Ｎ总线通过 Ｃ Ｎ控 制器接 口芯 片 ８ Ｃ ５ Ａ Ａ ２ ２０的两 个输 出端 Ｃ Ｎ Ａ Ｈ和 Ｃ Ｎ Ａ Ｌ与物理 总线相连 ，而 Ｃ Ｎ Ａ Ｎ Ａ Ｌ端 只能是低 电平或悬浮状 态 ，Ｃ Ｎ节点在错误严重的情况下具有 自动关 闭输 出功 能 ， Ａ 以使总线上其他节点 的操作 不受影 响 ，从 而保证 不会 出现
发周期 。
这两个节点都是采 用单 片机控 制 的智 能化 节点 ，所 以许 多 信号处理 、控制 工作 由采集节 点直 接完成 ，保 证 了系统控
制的快速性 和有效性 ， 从而体现 了 Ｃ Ｎ协议 带来 的数据通 Ａ
４ 语 结
实践证明 ，网络视频监 控系 统在选煤 厂 中的应用 ，可 大大提高选 煤厂综合 自动化水 平 ，在与各 个 自动 化系统 的
范畴 ，它是一种有效支 持分 布式控制 或实时控 制 的串行通 信网络 。 Ｃ Ｎ控制器工作于 多主方式 ，网络 中的各节点都 可根 Ａ 据总线访 问优先权 ，采 用无损 结构 的逐位仲裁 的方式 竞争 向总线发送数据 ，且 Ｃ Ｎ协议废除 了站地址编码 ，而代之 Ａ 以对通信数据进行 编码 ，这可使 不 同的节点 同时接 收到相
的管理和调度 、发送 控制 命令 、请 求传输 数 据等 ，除 此之
外 ，上位微 机还对整个 网络节点采集 的数 据作进一 步分 析 、 设定报警参 数 、保存 历史 数据 、打 印报表 等 ，以便 更 好地 反映各节点检测 数据 的情况 。本 系统 的设计 中，为满 足监
多功能智能节点模块，能对设备的故障进行在线检测和诊断 ，并具有一定的可扩展性。在界面的
功率可调中频感应加热电源控制系统的设计
功率可调中频感应加热电源控制系统的设计中频感应加热电源是一种高效、节能和安全可靠的加热设备，被广泛应用于金属加热、淬火、硬化、熔炼等领域中。
其中，功率可调中频感应加热电源是一类集节能、可靠性、自动控制于一体的中频感应加热设备，可以根据不同需要实现功率的调整和控制。
本文提出一种基于单片机控制的功率可调中频感应加热电源控制系统的设计方案。
该方案主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计：1.电源电路设计：整个系统采用三相交流电源。
电源电路包括整流、滤波、逆变和输出控制等功能，通过滤波电容的设计，保证电源输出的稳定性和滤波效果。
2.中频谐振电路设计：中频感应加热电源需要产生一定频率的中频信号，用来激励感应加热线圈。
中频谐振电路可以采用LC谐振电路或者串/并联谐振电路，根据实际需要选择。
3.功率控制模块设计：采用功率芯片进行功率输出控制。
根据用户需求，可采用PID控制算法或者其他控制算法对输出功率进行控制。
4.保护电路设计：系统应包括短路保护、过流保护、过压保护等保护电路，以保证系统的稳定性和安全性。
软件设计：1.中频信号控制程序设计：根据实际需要，设计中频信号的输出和控制程序，通过控制中频信号的频率和幅值，实现功率的调整和控制。
2.功率控制算法设计：根据系统的实际需要，选择合适的功率控制算法，例如PID控制算法，通过调整算法参数，实现功率输出的控制。
3.保护程序设计：针对各种保护电路，编写保护程序，实时检测各项保护电路的工作状态，保证系统的安全稳定运行。
在实际工程应用中，中频感应加热电源控制系统设计还需要结合各种实际工况和用户需求，进行相应的优化和调整，以实现最优化的功率调节和控制效果。
中频感应加热电源设计
毕业设计（论文）题目中频感应加热电源的设计姓名系（部）电气工程与自动化系专业应用电子技术指导教师中频感应加热电源的设计摘要感应加热电源具有加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热，易于实现机械化和自动化等优点，目前已在金属熔炼、工件透热、淬火、焊接、铸造、弯管、表面热处理等行业得到了广泛的应用。
本设计研究了中频感应加热及其相关技术的发展、现状和趋势，并在较全面的论述基础上，对2.5kHz/250kW可控硅中频感应加热电源的整流电路以及控制电路进行了设计。
本文设计的电源电路可用于大型机械热加工设备的感应加热电源。
整流电路采用三相桥式全控整流电路，其电路结构简单，使电源易于推广；控制策略选用双闭环反馈控制系统，改善了信号迟滞的缺点，为以后研制大功率、超音频的感应加热电源打下了基础。
关键词：可控硅中频电源，感应加热，逆变，保护电路Design Of Induction Heating Power Of MediumFrequencyABSTRACTInduction heating power is equipped with lots of advantages such as high heating efficiency, fast speed, good controllability, which is prone to make heating of high and partial temperature ，and realize mechanization and automation. At present metal melting, work piece heat penetration, quenching, welding, casting, elbow piece, surface heating processing has been widely applied.Induction heating of medium frequency and development, current situation, and tendency related technology has been studied，and have made quite comprehensive and in the profound elaboration foundation, this article has carried on the design to main circuit and the inversion control of the 2.5kHz/250kW silicon-controlled rectifier intermediate frequency induction heating power. This design is used for big facility of mechanical heating processing. Structure of rectification circuit is easy, which makes power popularized easily. Three-phase bridge rectification circuit is used in Rectification circuit. Rectification circuit uses feedback control of two closed loop, improving the disadvantages. The foundation for inventing induction heating power of big power and super audio is made.KEY WORDS:Controllable silicon medium power,Induction heating,Inverter,Protect circuit目录前言 (1)第1章概述 (2)1.1 感应加热电源的特点和应用 (2)1.2 感应加热电源的发展阶段 (3)1.3 国内外发展现状 (3)1.4 影响感应加热电源发展的主要因素 (4)1.5 感应加热电源的发展趋势 (5)第2章感应加热电源的结构及工作原理 (7)2.1 基本工作原理 (7)2.2 感应加热电源的基本结构 (8)第3章整流电路设计 (8)3.1 整流电路的分类 (9)3.2 整流电路的选择 (9)3.3 三相桥式全控整流电路 (9)3.4 整流电路的参数设计 (13)第4章逆变器的选择 (15)4.1 串并联谐振电路的比较 (15)4.2 串联谐振电源工作原理 (17)4.3 串并联谐振逆变器拓扑电路的对偶关系 (19)4.4 串并联谐振优缺点比较 (20)第5章控制电路设计 (21)5.1 控制电路系统的概述 (21)5.2 控制电路的结构与原理 (21)5.3 控制电路的作用 (24)5.4 控制策略 (24)5.5 2.5kHz/250kW感应加热电源控制电路结构 (28)5.6 控制触发回路频率跟踪调节 (28)5.6.1 触发要求 (28)5.6.2 频率跟踪电路 (29)第6章过流和过压的保护电路 (30)结论 (32)谢辞 (33)参考文献 (34)外文资料翻译 (36)前言感应加热技术是在20世纪初才应用于工业生产的，因其具有加热速度快、物料内部发热和热效率高、加热均匀且具有选择性、产品质量好、几乎无环境污染、可控性好及易于实现生产自动化等一系列优点，因此近年来得到了迅速发展。
最新功率可调中频感应加热电源控制系统的设计精编版
2020年功率可调中频感应加热电源控制系统的设计精编版毕业设计论文课题：功率可调中频感应加热电源控制系统的设计院（系）：专业：学生姓名：学号：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10 Hz～10 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目录1 绪论 (2)本课题研究的是一种感应加热电源。
系统原理图见图2.4 (8)3.1主电路的主要设计技术参数 (9)3.2.1主回路的等效模型 (10)3.2.2整流部分电路分析 (12)3.2.3逆变部分电路分析 (14)3.3系统主回路的元器件参数设定 (16)④二极管D可能承受的最大反向电压为线电压峰值«S KIP R ECORD I F...»U=«S KIPR ECORD I F...»×220V≈539V .. (16)VREF(基准电压端16)：基准电压端16脚的电压由内部控制在5.1V土1%。
功率可调中频感应加热电源控制系统的设计
功率可调中频感应加热电源控制系统的设计This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020毕业设计论文课题：功率可调中频感应加热电源控制系统的设计院（系）：专业：学生姓名：学号：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10 Hz～10 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目录275 6 6 7 8 9 9 20 1 3 4 4 4 5 56 27 7 78 8293031 1 2 2 2 3 5 78 9 40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。
全数字中频感应加热电源设计
本设计是全数字中频感应加热电源, 采用串联谐振电路。
主电路整流部分采用了三相全控整流电路，逆变电路采用了单相逆变桥。
串联逆变器的输入电压恒定，近似为恒压源，逆变元件采用IGBT,利用单片机控制其开关，控制部分采用PIC16F877单片机，实现对中频电源的控制。
其中使用了IGBT专用驱动芯片。
本设计完成了中频感应电源控制系统的硬件和软件设计任务，实现了负载频率的自动跟踪。
控制电路简单可靠，方案合理。
关键词：整流；逆变；可控硅；IGBT；单片机。
This design is the entire digital mid-frequency induction heating power source. The main circuit rectification part with transported three-phase in this design has all controlled the leveling circuit, inverted the electric circuit to use the single item inversion electric circuit sine pulse width to modulate (SPWM), the load is a antiresonance circuit. This paper introduces a new inversion and three phase bridge rectification control circuit based on PIC16F877 microcontroller for thyristor medium frequency power supply. Meanwhile the hardware and software designs are also provided. It is approved by analysing the experimental results that the circuit softly starts the power supply in the way of sweeping-frequency and zero-voltage, and well tracks the tank resonant frequency in normal working. The power adjustment can be made by adopting SPWM control technology in the system. Series resonance and frequency follow technology are used. The IGBT, as the switch device, can work between 10Hz to 10kHz frequency channel, and based on the principle of the effects . Key Words: inverter; induction;IGBT; single chip computer; rectification.目录第一章全数字中频感应加热电源设计背景 (4)1.1 感应加热的基本原理 (4)1.2 全数字中频感应电源简介 (5)第二章主电路的设计 (9)2.1 可控硅工作原理 (9)2.2 可控硅触发导通 (9)2.3 整流电路的介绍 (10)2.3.1 基本工作原理 (11)2.3.2 电阻负载时三相桥式全控整流特性 (13)2.4 逆变电路的介绍 (16)2.5 负载电路的介绍 (21)2.5.1 电流过零点检测 (21)2.6 主电路的保护介绍 (22)2.6.1 闸管的保护 (22)2.7 主电路的计算及其器件选型 (25)2.7.1 主电路计算部分 (25)第三章控制电路的设计 (26)3.1 PIC单片机介绍 (26)3.2 LM339介绍 (31)第四章软件部分设计 (33)4.1 程序清单 (33)4.2流程图 (60)总结 (64)参考文献 (65)外文翻译 (66)A 外文原文 (66)B 外文译文 (77)致谢 (82)附录 (83)附录一元件明细表 (83)第一章全数字中频感应加热电源设计背景1.1 感应加热的基本原理感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属，然后电能在金属内部转变为热能。
中频感应加热电源的设计及原理
中频感应加热电源的设计及原理
中频感应加热电源是通过交流电源的变换和逆变过程，将低频电源转换成所需输出频率的高频电源的装置。
它是实现电磁感应加热的关键设备之一。
中频感应加热电源的设计原理是通过电源的变频和变压技术，将电源输入的低频电能转换成高频电能。
其主要包括以下几个模块：
1. 变频器：将输入的交流低频电源转换成高频电源。
常用的变频器有大功率管管式变频器和大功率矩阵变频器。
2. 逆变器：将变频器输出的高频电源逆变成交流高频电源。
逆变器一般采用全桥逆变电路，通过控制开关管的导通和关断来实现高频交流电源的输出。
3. 输出滤波器：对逆变器输出的高频电源进行滤波，去除谐波和杂散信号，得到纯净的高频交流电源。
4. 输出匹配网络：将滤波后的高频交流电源与工作线圈进行匹配，以达到最大功率传输。
5. 控制系统：对电源的输出功率、频率和保护等进行控制和调节，保证电源的稳定工作和安全性。
中频感应加热电源的工作原理是利用电流通过工作线圈时产生的磁场来感应工件内部的涡流，达到加热的效果。
当高频电流通过工作线圈时，会在工作线圈和工件之间形成一个交流磁场。
由于工件的电阻和屏蔽效应，高频磁场会在工件表面产生涡流。
涡流通过电阻转化为热量，达到加热的效果。
中频感应加热电源具有加热速度快、效果好、加热均匀等优点，广泛应用于金属加热、金属熔化、热处理等领域。
中频感应加热电源的设计
中频感应加热电源的设计作者：王见乐来源：《青苹果·高一版》2017年第02期本文旨在设计一2.5kHz/250 KW可控硅中频感应加热电源，介绍其整流电路逆变电路以及控制、保护电路。
整流电路采用三相桥式全控整流电路，逆变电路采用电压型串联谐振电路，控制策略选用双闭环反馈控制系统，保护采用电流、电压保护。
1 加热电源基本主电路结构感应加热是依据电磁感应的原理，利用导体处于交变的电磁场中产生的感应电流（涡流）所形成的热效应使导体自身发热。
因此加热的效率高、速度快和可控性好，所以容易实现高温和局部加热，应用范围较广。
感应加热电源根据加热工艺的要求，采用不同的频率，本文采用中频（60-10000Hz）加热电源，其电路拓扑结构如图1。
是由滤波器、整流器、逆变器和一些控制、保护电路组成的。
感应加热电源三项整流器采用六脉动的晶闸管整流。
逆变器用电压型逆变电路，主要考虑，使用IGBT的电流源的逆变器中，有换相电感的存在，会使逆变器产生浪涌电压，从而使器件的开关损耗相对增加，甚至可能会引起功率器件的击穿，且负载采用串联谐振式。
虽然并联谐振式负载，保护容易实现，但在中高频设备中，由于并联谐振需要加附加启动电路，同时串联谐振的感应加热线圈离逆变电源较远，对输出功率的影响较小，综合考虑，采用串联谐振式负载。
在感应加热中，逆变器的电压源一般是由大电容加整流器构成的。
由于电容值比较大，因此近似认为逆变器的输入端的电压固定不变。
交替开通和关断逆变器上的可控器件便可以在逆变器的输出端获得交变的方波电压，电压的幅值是由逆变器输入端的电压值决定的，而频率是由器件的开关频率决定的。
对于串联谐振电路，由于工作在谐振频率的附近，会使振荡电路对于基波具有最小的阻抗，因此负载电流i近似为正弦波。
为避免逆变器上、下桥臂间的直通，换流时遵循先关断后导通的原则，在关断和导通之间必须留有足够的死区时间。
滤波器采用Ⅱ型滤波器。
两个性能完全相同的电解电容串联，来减小单个电容承受的电压，且用两个大小相等的电阻并在电容两端，对两电容起均压的作用。
中频感应加热电源的系统软件设计
D ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2012 12152大家谈ISCUSSION里选择TP和CB信号源，播出控制工作站直接给共享设备控制软件发指令，共享设备控制再给共享矩阵法命令进行切换，以上信号不是经过共享调度工作站的。
现址紧急磁带信号调度和手动蓝光节目的实现原理也是等同于TP和CB信号的调度。
三、共享设备调度系统软件异常的处理机制1.上级机软件崩溃为防止上级机软件崩溃，设备调度每次接收到新版节目单后，都需要在本地保存备份，当接收不到上级机反馈节目单时，也可以使用本地缓存节目单进行应急调度。
同时还可以手动加载数据库中播出执行单。
2.蓝光节目无法完成调度如果设备共享调度软件正在调度时，检验该蓝光盘的共享介质节目与节目单的信息不符，直接将蓝光盘弹出，导致无法完成调度。
此时需要操作人员查看蓝光盘的基础信息（介质ID及蓝光文件名），或是直接退还给制作岛重新审查该共享介质的节目。
3.主共享设备调度工作站故障主共享设备调度工作站出现故障时，备共享设备调度工作站通过心跳检测可以及时发现并自动接管，由于备机正常情况下从主机获取调度结果，所以备机接管后无需做特殊处理，后续的调度工作可以正常进行。
在备机的软件节目和监控系统中会对主机故障进行警告提示，操作人员发现后，需要尽快恢复主机的正常工作状态。
恢复后，主机会主动向备机索取最近的调度结果，之后手动选择接管，恢复正常的主备机状态。
如果短期无法恢复，应及时更换机器。
4.备共享设备调度工作站故障备共享设备调度工作站故障发生后，对正常的设备调度流程没有影响，但在主机的软件界面和监控系统中会对备机故障进行警告提示。
操作人员发现提示后，需要尽快恢复备机的正常工作状态，恢复后，备机会主动向主机索取最近的调度结果，并恢复正常的主备机状态。
如果短期无法恢复，应及时更换机器。
5.主、备共享设备调度工作站故障如果主、备共享调度工作站同时发生故障，未分配的任务无法再分配，已经分配的任务不影响执行。
数字化中频感应加热电源的研究与设计(论文)
数字化中频感应加热电源的研究与设计
RESEARCH AND DESIGN ON DIGITIZED MEDIUM-FREQUENCY
INDUCTION HEATING POWER SUPPLY
ABSTRACT
In view of the need of the medium-frequency induction heating device, an induction heating power supply is designed in this paper. It can heat the work piece through the electromagnetic induction principle and the eddy current effect. The application of the induction heating power supply can make the frequency of the induction heating device change flexibly. The function of the load frequency following can make the induction heating device work more efficiently and save more energy and time.
70 年代末和 80 年代初，现代半导体微集成加工技术与功率半导体技术的结合，相继开发出一大批 全控型电力电子半导体器件，为固态超音频、高频电源的研制提供了坚实的基础。1994 年，日本采用 IGBT 研制出了 1200kW/50kHz 的电流型并联逆变感应加热电源，逆变器工作于零电压开关状态，并实
在超音频(10kHz～100kHz)频段内，由于晶闸管本身开关特性等参数的限制，给研制该频段的电源 带来了很大的技术难度。虽然浙江大学在 80 年代采用晶闸管倍频电路研制了 50kW/50kHz 晶闸管超音 频电源，但由于倍频电路的双谐振回路耦合使负载呈非线性，时变加热负载参数与谐振回路参数匹配调 试较复杂及后出现的晶体管固态加热电源的频率及功率可完全覆盖而没有得到很好的推广应用。
电力电子技术课程设计中频加热电源主电路设计
电力电子技术课程设计题目中频加热电源主电路设计学院专业班级学号学生姓名指导老师目录1 设计内容和设计要求 (3)1.1 设计内容1.2 设计要求2 中频加热电源 (4)2.1 中频加热电源基本原理2.2 中频加热电源基本结构3 整流电路的设计 (6)3.1 整流电路的选择3.2 三相桥式全控整流电路3.3 整流电路参数计算4 逆变电路的设计 (10)4.1 逆变电路的选择4.2逆变电路参数计算5 保护电路的设计 (14)5.1过电压保护5.2 过电流保护6 设计结果分析 (18)6.1 仿真结果6.2 主电路原理图6.3 结果分析7 设计心得体会 (23)8 参考文献 (24)1 设计内容和设计要求1.1 设计内容1) 额定中频电源输出功率PH=100kw，极限中频电源输出功率P HM=1.1 P H=110kW；2) 电源额定频率f =1kHz；3) 逆变电路效率h=95%4) 逆变电路功率因数：cosj =0.866，j =30o；5) 整流电路最小控制角amin =15o；6) 无整流变压器，电网线电压UL=380V；7) 电网波动系数A=0.95～1.10。
1.2 设计要求1) 画出中频感应加热电源主电路原理图；2) 完成整流侧电参数计算；3) 完成逆变侧电参数计算；4) 利用仿真软件分析电路的工作过程；5）编写设计说明书，设计小结。
2 中频加热电源2.1 中频加热电源基本原理感应加热利用导体处于交变的电磁场中产生感应电流，即涡流，所形成的热效应使导体本身发热。
根据不同的加热工艺的要求，感应加热采用的电源的频率有工频（50HZ），中频（60-10000HZ），高频（高于10000HZ）。
感应加热本身的物体必须是导体，感应加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，容易实现整体均匀加热或局部加热。
感应加热利用交流电建立交变磁场涡流对金属工件进行感应加热，基本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，若线圈A中通以交流电流i1，则线圈A内产生随时间变化的磁场，置于交变磁场中的被加热工件B要产生感应电动势e2，形成涡流i2，这些涡流使金属工件发热，因此，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属工件，然后在金属工件内部转换成热能，感应线圈与被加热工件不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。
中频感应加热电源的设计
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谢谢 各位老师 指导
感恩的心
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有你！
I2t I R2t
I IR 2 1.3 In 2 115.831.3 213
电力电容的计算 因为是6个脉动整流波动，50Hz电网输入。周期为20ms，所以 每个波动的时间为20/6
Q C U I t
取I=115.83A，t=4ms，U =600V 得到：C=772.2 μF
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基于PLC的中频感应加热炉电源控制系统设计
基于PLC的中频感应加热炉电源控制系统设计发布时间：2023-03-03T08:20:52.029Z 来源：《中国科技信息》2022年第10月19期作者：杜鸿运[导读] 系统采用PLC设计控制系统，由于具有控制简单、设计灵活、可靠性好、编程简单、性价比高、抗干扰能力强等特点杜鸿运东北轻合金有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150000摘要：系统采用PLC设计控制系统，由于具有控制简单、设计灵活、可靠性好、编程简单、性价比高、抗干扰能力强等特点，但因图表显示困难、用户界面差、监控不便等缺陷，在实际应用中存在一定局限性。
未来，充分发挥控制系统优势，提供良好人机界面的PLC控制系统将为工业控制做出重要贡献。
目前，系统设计还未考虑以计算机为上位机，但在未来的研究中，将引入良好的人机界面，使系统控制更加简单可靠。
关键词：PLC；中频感应加热炉；电源；系统设计中频感应加热炉是利用电磁感应原理实现感应加热的一种电源设备，由于这种加热方式是通过电磁感应传递，感应线圈不直接接触金属工件，工件本身产生热量，因此称为感应加热。
感应加热炉的发展有赖于数控技术和计算机技术的应用，国外厂商在这方面发挥了主导作用，其感应炉控制技术先进，高效、可靠、操作简单的特点已得到广泛认可，所以大多铸造厂通常使用“国外”生产的感应应加热炉。
如何吸收国外控制技术的优势，逐步缩小差距，利用PLC简单、准确的特点控制感应加热，提高感应加热系统的自动化水平意义重大。
一、PLC的特点PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、序运算、计时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。
1、通用性强。
它采用了微型计算机的基本结构，而其接口电路依工业控制技术设计，输出接口的驱动功能强，可直接驱动接触器、继电器。
电磁阀线圈等，免除了微型计算机二次开发的困难。
中频电源主电路设计
引言晶闸管交流功率控制器是国际电工委员会（IEC）命名的“半导体交流功率控制器”（Semiconductor AC Power Controller）的一种，它以晶闸管（可控硅SCR或双向可控硅TRIAC）为开关元件，是一种可以快速、精确地控制合闸时间的无触点开关，是自动控制温度系统高精度及高动态指标必不可少的功率终端控制设备。
晶闸管交流调功器是在一个固定周期或变动周期里，以控制导通的交流电周波数来控制输出功率的大小。
晶闸管在正弦波过零时导通，在过零时关断，输出为完整的正弦波。
晶闸管交流调功器主要用于各种电阻炉、电加热器、扩散炉、恒温槽、烘箱、熔炉等电热设备的温度自动、手动控制。
目录1．课程设计目的 (1)2．课程设计题目描述和要求 (1)2.1.课程设计题目描述 (1)2.2.课程设计题目要求及技术指标 (2)3. 课程设计报告内容 (3)3.1 设计方案的选定与说明 (3)3.2论述方案的各部分工作原理及计算 (4)3.3设计方案图表及其电路图 (6)4．总结 (9)5．参考书目 (10)任务书一设计题目中频电源主电路设计二设计目的通过电力电子变流技术的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。
5、提高学生课程设计报告撰写水平。
三设计数据（1）额定中频电源输出功率PH=100kW，极限中频电源输出功率PHM=1.1PH=110kW；（2）电源额定频率f =1kHz；（3）逆变电路效率=95%（4）逆变电路功率因数：cos =0.81， =36o；（5）整流电路最小控制角min =15o；（6）无整流变压器，电网线电压UL=380V；（7）电网波动系数A=0.95~1.10。
四设计内容直流电动机选择根据被控对象的特点和技术要求，综合设计题目给出的参数选用电动机。
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中频感应加热电源的系统软件设计
摘要：中频感应加热电源装置根据实际运用与现场工艺要求，主要通过PLC 与触摸屏通信来实现感应加热电源的人机智能控制。
因此系统软件主要包括两方面的设计，即PLC程序设计与触摸屏程序设计。
关键词：感应加热PLC 触摸屏系统软件程序设计
一、感应加热电源的控制系统
1.PLC软件主要功能
在以PLC为核心的感应加热电源的控制系统中，PLC软件主要实现下面的功能：
（1）接收操作人员通过触摸屏与输入接口发出的控制指令，进行运算处理后输出相应控制指令，即输入/输出程序处理；
（2）采集并处理各个模拟量输入信号，经程序运算后输出显示并反馈跟踪；
（3）根据操作人员所设置的加热参数，自动输出模拟量电流调节信号（0～10V）；
（4）采集并处理各个报警信号，自动识别后在触摸屏上显示；
（5）工件自动加热程序控制。
2.触摸屏程序
触摸屏程序与PLC程序一样，均采用模块化设计，主要实现以下功能：
（1）实现操作人员与感应加热电源装置的人机对话，将操作人员的控制指令以通信的方式传达到PLC；
（2）加热参数预设与数字显示；
（3）报警提示预设与显示。
二、软件流程设计
系统软件流程框图，如图1所示。
由图1可知，系统软件主要有两种操作方式可供选择，即手动加热与自动加热方式。
手动加热过程为系统启动后，操作人员触摸选择“手动加热”方式。
系统进入手动加热模式后，需由操作人员根据实际工件大小人工调节加热电流、加热时间等加热参数。
加热参数调节完成后，操作启动按钮，感应加热电源输出电压一定，电流可调的中频感应加热电源至加热线图，机车轴承内套中频感应加热工作开始，加热工作的停止也是由操作人员根据实际加热情况进行手动控制的。
自动加热过程为系统启动后，操作人员触摸选择“自动加热”方式。
系统进行自动加热模式，操作人员只需对系统存储的加热参数进行确认，若无须修改加热参数，则直接操作启动按钮，感应加热将会按照预设的加热电流、加热时间等参数进行自动加热。
根据控制方式不同，当加热时间到或加热温度达到后，系统将会自动停机，加热工作完成。
三、模拟量信号输入/输出程序设计
感应加热电源的信号采集程序设计分为三个部分：模拟量信号采集、输入数字滤波、数据处理。
1.模拟量信号采集程序设计
中频感应加热源装置软件系统中，模拟量信号采集主要是指整流电压信号采集、输出电流信号采集，将模拟量的电压电流信号转换为PLC程序能够识别的
16位或32位二进制数，主要是通过D/A功能扩展模块实现的模数转换。
具体设计过程如下：
（1）首先为所要采集的模拟量信号分配一个临时存储地址D（如D100）。
注意，所分配的数据寄存器不能为特殊功能寄存器，否则将会影响程序的正常运行。
（2）根据所选用的PLC与模拟量功能扩展模块型号，查找相应对的模拟量输入通道的数据寄存器地址。
（3）将当前采集通道所对应的数据寄存器中的16进制数据转存至临时数据寄存器D100。
如图2所示的梯形图程序。
2.模拟量输入数字滤波程序设计
模拟量采集信号的滤波过程主要是为了将输入信号中的尖波毛刺等干扰成份滤除掉，防止因输入干扰造成的数据误差以及产生的程序误动作。
一般电子硬件电路的模拟量采集信号的输入滤波主要是通过在输入端加与之相匹配的滤波电容或滤波电感来进行有效输入滤波。
而在PLC程序设计中，可以通过数据平均的方式实现输入信号的数字滤波，滤波方法如图3所示。
其中，D1056为模拟输入信号所对应的数据寄存器地址，D100～D109为输入信号数字滤波时所用的临时数据寄存器，D112为数字滤波完成后的输入信号数据“字”存储地址。
3.模拟量输入信号数据处理程序设计
PLC的D/A模块对输入的模拟量信号的识别是将其对应的模拟量信号转换为相应的数据字，如将电压传感器输出的DC 0～10V模拟量电压输入D/A扩展模块的电压输入端口，则模拟量电压与PLC内部程序的对应关系为：0～10V电压对应为PLC自动识别的0～K2000字；0～5V电压对应为PLC自动识别的0～K1000字。
而将电流传感器输出的0～20mA或4～20mA模拟量电流输入D/A 扩展模块的电流输入端口，则模拟量电流信号与PLC内部程序的对应关系为：0～20mA对应为PLC自动识别的0～1000字。
由此可知，模拟量信号输入PLC后，必须对其进行相应的转换才能变为可以直接显示或处理的10进制数。
具体的梯形图程序设计中，可采用加、减、乘、除的方法将自动识别的“字”按相应的变比关系转换为具体的10进制数据。
如图4所示的梯形图设计，将PLC自动识别的程序字MUL（乘）7后，再DIV（除）10，并将最终采集信号存入数据寄存器D118中，完成模拟量信号的采集过程。
4.数模输出程序设计
在进行数模输出的程序设计时，要特别注意所选择的A/D功能扩展模块的输出“字”与输出模拟量的对应关系，此次设计所选用的A/D扩展模块的输出字对应关系为0～K4000字对应DC 0～10V或0～20mA输出。
所以在进行输出电流调节的模拟量信号输出控制的程序设计中，A/D模块所输出的模拟量信号必须由经过转换的数据字的形式在程序中传送输出。
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