解宏轲开题

Application[J].IEEE
Transactions
on
Industry
Applications,VOL,32,NO.2,March/April,1996:276~286 [6] A.Okuno,S.Shirakawa,test Development of Voltage-Fed Resonant High Ferquerncy Inverter with Load Resonant Frequency Tracking Scheme for Induction Heating[J].Power Electronics and Variable Speed
[1] Dede E J,Gonzalez J V,et al. Transistorized Inverters for Induction Heating Application State-of-the-art and Future Trends [C].IPEMC ’ 97.Hangzhou(China),1997:746~751. [2] Heumann K.电力电子学发展动态[J].国外电力电子技术,1991,7(1):1~7. [3] Ogiwara H.用高频精典感应晶体管制作的高频逆变器的性能评述[J].半导体 情报，1989，8(3):103~109. [4] 颜文旭 .基于 DSP 的高频感应加热电源的研究 [D]. 江南大学[硕士论文 ] ， 2004. [5] Hideaki Fujita, Hirofumi Akagi. Pulse-Density-Modulated Power Control of a 4 kW,450kHz Voltage-Source Inverter for Induction Meling
制造中都得到了广泛应用，并且其应用范围日益扩大。 IGBT 高频感应加热电源设备可比同类真空电子管式电源大幅度提高电能效 率，明显降低冷却用水量，节水节能效果显著；装置体积小、无噪音、无污染， 大大改善工作环境；同时可以替代国外进口电源设备，为国家节约外汇资金。 随着科学技术的发展，传统的工频加热由于耗能高、重量大、体积笨重、加 热性能差等缺点已不能满足各行各业的需要，因而急待研究开发性能更好的替代 产品。逆变电源体积小、重量轻、高效节能，具有优越的技术经济指标，因此成 为感应加热行业最有前途的发展方向。现代电力电子技术的不断发展为研制高频 逆变加热电源奠定了基础。 1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.2.1 我国高频感应加热技术发展现状 国内使用高频电源的厂家大多数仍采用电子管振荡器，电子管感应加热电源 需要特别的输入升压变压器， 而且导通损耗比较大， 电源整体效率低， 在 60%~70% 左右。SIT 电源国内已经生产多年，可达 300kW/200kHz~300kHz，1996 年天津高 频设备厂和天津大学联合研制开发出 75kHz/200kHz 的 SIT 感应加热电源。 从 1986 年 起 浙 江 大 学 就 开 始 半 导 体 高 频 感 应 加 热 电 源 的 研 制 ， 1996 年 研 制 出 20kW/300kHzMOSFET 高频感应加热电源，已被成功应用于小型刀具的表面热处理 和飞机涡轮叶片的热应力考核试验中。 2003 年浙江大学三伊公司研制成功 100kW/100kHz 的 IGBT 固体电源。 国内近年来有许多手提式 MOSFET 高频感应加热 电源上市，最大功率达到 40kW，频率在 100kHz~200kHz。总的来说，国内高频感 应加热电源鱼国外有一定的差距，现在正朝着 MOSFET 和 SIT 高频感应加热电源 取代电子管高频感应加热电源的方向发展。 1.2.2 国外高频感应加热技术发展现状 现阶段欧美和日本的高频感应加热电源以模块化，大容量化 MOSFET 功率器 件为主，西班牙采用 MOSFET 的电流型感应加热电源制造水平达 600kW/400kHz， 德国在 1989 年研制的电流型 MOSFET 感应加热电源水平达 480Kw/50kHz~200kHz, 比利时生产的电流型 MOSFET 感应加热电源水平可达 1000Kw/15kHz~600kHz。 目前 为止，德国 EFD 公司已有 150kHz 功率达 1100kW 以及工作频率达 5MHz 输出功率 为 25kW 的固态高频感应加热电源产品，英国 Radyue 公司有工作频率达 5MHz 输 出功率为 25kW 的固态高频感应加热电源产品，美国 Amerithenn 公司拥有 1kW~120Kw/50kHz~485kHz 系列化的产品， 也有工作频率达 15MHz 功率为 1kW 的固
此外，SG3525 还具有以下功能，即无论因为什么原因造成 PWM 脉冲终止，输 出都将被终止，直到下一个时钟信号到来，PWM 锁存器才被复位。 3 课题研究的重点及难点 相对于较低频率，兆赫级超高频电源由于开关频率高，在电路设计和生产工 艺上增加了很多问题， 特别是需要解决电路中杂散分布参数引起的电压电流过冲 和器件开关损耗大这两大问题。 因为在兆级频率下线路中的杂散电感和器件寄生 电容的等效阻抗已经不能忽略，所引起的寄生振荡和电压、电流过冲将危及电路 的正常工作。另一方面，随着工作频率的上升，器件的开关损耗也随之增大。因 此， 设计超高频电源的电路首先需要能够吸收或工艺上减小电路中的杂散分布参 数，减低开关损耗。 4 前期开展工作 4.1 搜集有关高频感应加热电源的相关资料 4.2 熟悉高频感应加热的原理 4.3 熟悉高频感应加热电路各部分的功能 5 完成本课题的进度安排 第 1 到 3 周： 针对原理及应用范围、 主要技术难点等查阅资料， 并确定总体方案。 第 4 到 10 周：确定控制电路的实现方法，并设计原理图。 第 11 到 14 周：绘制印制版图。 第 15 到 18 周：整理资料、撰写论文。 参考文献
态高频感应加热电源产品。 日本采用 SIT 的固态高频感应加热电源的水平可达 480Kw/400kHz，1987 年 就已开始研制 1200kW/200kHz 的 SIT 电源。由于 SIT 存在很大的通态损耗，而且 价格昂贵，因此除了日本以外很少有 SIT 高频产品问世。日本的 MOSFET 高频感 应加热电源也处于领先水平， 1995 年上海宝钢就引进了日本富士公司的由 8 台逆 变器组成的 3200kW/78kHz~82kHz 的 MOSFET 感应加热电源。 1996 年研制出 4kW/450kHz 的 MOSFET 高频感应加热电源。 2.1 课题主要内容 研究高频感应加热电源的要求和的实现方法，分析、掌握该课题总体方案，Байду номын сангаас广泛阅读相关技术资料，并提出自己的见解。根据感应加热电源的要求设计硬件 电路，绘制电路原理图和 PCB 板图。掌握系统调试方法，使系统达到设计要求。 主要技术指标：输人交流电压：220V，50Hz；输出交流电压：100V，100kHz；输 出功率：1KW 2.2 研究方案 超高频感应加热电源系统框图如下
毕业设计(论文)开题报告
题目：1MHz 高频感应加热电源硬件电路设计
院（系） 专 班 姓 学 导 业 级 名 号 师
电子信息工程学院 电气工程及其自动化 100413 解宏轲 100413104 毕雪芹
2014 年 3 月 10 日
1.1 选题的背景及意义 由于电磁感应加热具有加热效率高、 升温快、 可控性好， 且易于实现机械化、 自动化等优点， 感应加热变频电源装置已越来越广泛的应用于熔炼、 透热、 淬火、 弯管、焊接、加热等工业领域，已取得了明显的经济效益和社会效益。 感应加热变频电源装置的发展方向是沿着大容量、 高频率、 高效率、 智能化， 并以提高可靠性、拓宽用途为目标。 80 年代出现的绝缘栅双极晶体管（IGBT）因具有开关频率高、驱动功率小、 通态压降小、电流密度大等优点而得到越来越广泛的应用。在此之前，晶闸管中 频电源和电子管式高频电源装置是应用于感应加热的主要产品，但它们都有体积 庞大，价格昂贵，能耗大，效率偏低的共同缺点。 国外市场早在九十年代初就已出现 IGBT 感应加热变频电源。随着 IGBT 制造 和应用技术的不断发展，现在国外市场上已出现功率达五六百千瓦和频率高达 80KHz 的感应加热变频电源，能耗降低，使用效率高。但因其价格昂贵，技术复 杂，应用范围受到很大的限制。 目 前 我 国 国 内 的 IGBT 感 应 加 热 变 频 电 源 有 中 频 （ 500Hz-10KHz ） 和 高 频 （10K-50KHz）系列，而高频系列的感应加热变频电源仍以小功率为主导产品； 80KW 以上的大功率装置仍处于实验室研发阶段， 市场主导产品仍然是电子管式高 频电源装置。 目前国内市场的小功率 IGBT 感应加热变频电源在性能、价格以及可靠性和 控制水平上都存在着许多方面的问题，与国外先进水平仍有相当距离的差别，有 待我们去进一步研究与提高。因此，我们有必要去开发具有实用价值的 IGBT 感 应加热高频电源装置。 为了满足广大用户的实际需要，同时为达到国内先进水平，我们准备采用简 单的电路控制技术、低廉的成本，制造和开发出具有广泛的应用范围、能耗低、 使用效率高的 IGBT 感应加热高频电源装置。当然，更大功率和更高频率 IGBT 感 应加热高频电源装置的制造和开发仍有非常大的发展空间，有待我们进一步去研 究和开发。 高频感应加热技术是二十世纪初发展起来的一项加热技术。由于它具有加热 速度快、材料内部发热和热效率高、加热均匀且有选择性、产品质量好、几乎无 环境污染、易于实现生产自动化等一系列优点而得到迅速推广。目前，这种加热 技术在机床制造、汽车、拖拉机制造、轴承制造、量具刃具制造及一般机械零件
单相不 控整流 直流斩 波调功 功 率 MOSFET 逆变器 感 应 器 负 载
功率给定
PWM 脉 宽 控制
PLD 调节 器
功率 检测
驱动 电路
PWM 移相控 制器
图中交流电压通过单相不可控整流电路转换为直流电压，通过直流斩波电路 进行功率调节，电流检测和电压检测信号通过模拟乘法器转换成功率检测信号， 和功率给定信号进行比较，其偏差通过 PID 调节器进行调节，控制 PWM 的输出脉 宽，从而改变直流斩波电路的输出功率，形成功率闭环控制。PWM 移相控制器产 生高频触发脉冲，通过驱动电路驱动功率 MOSFET 的导通与关断，将直流电压逆 变为高频交流电压，通过高频变压器耦合，输出到感应器负载。图中功率 MOSFET 逆变器采用全桥逆变电路。 2.2.1 主电路设计