电力电子技术课程设计中频加热电源主电路设计
感应加热电源中频率跟踪控制电路的设计与分析

计数器 的就是 当频率 降低时,在输入信号和输出
图2 所示。第一部分主要是通过压控振荡器来调节
频 率 ,使 输 出 电压 和 输 入 电压 的 频率 相 同 ,但 是
两者之 间相位差 比较大 ;第二部分主要 是逻辑 电
路 ,通过鉴频鉴相器实 现频率和相位的 比较。鉴 相器 由三个计数器构成 ,将输入信 号与压控振荡
器 的输 出信 号 的相 位 进 行 比较 ,从 而 输 出一 个 相
V D 、尺 构成一恒流源 ,在输 出脉冲在产生错位 或者进位脉冲时 ,压控振荡 电路恒流源停止 向电
容C 充 电,充 电电容放 电,频率就会下降,重新
使恒流源开始充 电,使两者频率相 同。因此设计 了三组计数器来实现频率 、相位的比较。 第 1 组计数 电路 当输 出信号超前输入信号时
高 电平就 可以使计数器 I 清零 ,滤波计数器输出
端 为 低 电平 ,恒 流 源 放 电 ,电容 电压 降低 ,经 过
1 )压控振 荡器 电路
电路 中 C 5 0 双 4 二 进 制 同 步 加 计 数 D4 2 是 位
压控振荡器输 出的脉冲频率也就会降低 ;第 Ⅱ组
器 ,当输 出信号为高 电平时 ,输 出端A清零 。根
Ab t a t A e u n y t c igc nr l i u t fme im rq e c d cin h aigp we u py i d sg e sr c : f q e c a kn o to r i o du fe u n y i u t e t o rs p l e in d r r cc n o n s i hsp p r Ot a h v re fid cin h aig p we a r n ter s n n tt t o rf co n ti a e,S h t e i etro u t e t o rc nwo k i h e o a tsaewi p we a t r t n n o n h n a re u l o 1 T e c n r lcru t e l e rq e c r c i g tr u h t eVCO n o i ic is Afe e ro q a . h o to i i r ai sfe u n y ta kn h o g h t c z a d l gc cr ut. t r o cl s o eS e t g crut tbl ya dsg i c nl a tr p e r r v d s i o c p ’ tsi , ic i sa it n i f a t c pu es e daei l n i n i y mp o e .
电力电子技术的课程设计

电力电子技术的课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握电力电子器件的基本工作原理,如二极管、晶体管、晶闸管等;2. 了解电力电子电路的基本类型,如整流电路、斩波电路、逆变电路等;3. 学会分析简单电力电子电路的性能、特点及应用场合;4. 掌握电力电子设备在实际应用中的参数计算和选型方法。
技能目标:1. 能够正确使用实验设备搭建简单的电力电子电路;2. 学会运用电路分析方法,对电力电子电路进行性能分析和故障排查;3. 能够根据实际需求设计简单的电力电子系统,并进行参数计算和选型。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术的兴趣,激发学习热情;2. 增强学生的团队合作意识,提高沟通与协作能力;3. 培养学生严谨的科学态度,树立工程伦理观念。
课程性质:本课程为电力电子技术的基础课程,旨在使学生掌握电力电子器件、电路及其应用,培养实际操作能力和工程素养。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的学习能力和动手能力,但对电力电子技术尚处于入门阶段。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调动手实践和实际应用,提高学生的综合能力。
通过本课程的学习,使学生能够达到上述课程目标,为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电力电子器件:介绍二极管、晶体管、晶闸管等基本器件的结构、工作原理及特性,重点讲解其在电力电子电路中的应用。
教材章节:第一章至第三章内容安排:2学时2. 电力电子电路:讲解整流电路、斩波电路、逆变电路等基本电路的类型、工作原理及性能特点。
教材章节:第四章至第六章内容安排:4学时3. 电力电子电路分析:教授电路分析方法,如平均值法、等效电路法等,分析典型电力电子电路的性能和应用。
教材章节:第七章内容安排:3学时4. 电力电子设备设计:介绍参数计算和选型方法,结合实际案例进行设备设计。
教材章节:第八章内容安排:3学时5. 实践操作:安排学生进行电力电子电路搭建、性能测试和故障排查,提高动手能力。
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%。
电力电子课程设计主电路

电力电子课程设计主电路一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握电力电子主电路的基本原理和组成部分,能够分析并设计简单的电力电子电路。
知识目标:学生能够描述电力电子主电路的基本原理和各组成部分的功能,理解电力电子器件的工作特性。
技能目标:学生能够运用所学知识分析和设计简单的电力电子电路,提高解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标:通过学习电力电子技术,培养学生对现代电子技术的兴趣,增强其对电力电子领域的认同感和责任感。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括电力电子主电路的基本原理、组成部分及电力电子器件的工作特性。
1.电力电子主电路的基本原理:介绍电力电子系统的工作原理,包括电源、负载、控制电路和电力电子器件等。
2.电力电子主电路的组成部分:详细讲解整流电路、逆变电路、斩波电路等电力电子电路的组成和工作原理。
3.电力电子器件的工作特性:分析常用电力电子器件(如晶闸管、GTO、IGBT等)的结构、参数和特性,探讨其在工作状态下的性能表现。
三、教学方法为了提高教学效果,本节课将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
1.讲授法:教师通过讲解电力电子主电路的基本原理、组成部分和电力电子器件的工作特性,使学生掌握相关知识。
2.案例分析法:教师通过分析实际案例,使学生更好地理解电力电子主电路在实际应用中的工作原理和性能表现。
3.实验法:安排实验环节,让学生亲自动手进行电力电子电路的搭建和测试,提高学生的实践能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
1.教材:选用合适的教材,为学生提供系统、科学的学习材料。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作课件、视频等多媒体资料,提高课堂教学的趣味性和生动性。
4.实验设备:准备实验所需的设备,为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,本节课采用以下评估方式:1.平时表现:关注学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,给予相应的表现评价。
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。
电力电子技术课程设计

课程设计说明书N O.1课程设计题目:三相半波整流电路的设计一、课程设计的目的《电力电子技术》课程是一门学科必修课,电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。
其目的是训练学生综合运用学过的交流电路原理的基础知识,独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力。
通过设计能够使学生巩固、加深对交流电路基本原理的理解,提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力,培养学生的创新精神和创新能力,为今后的学习和工作打下坚实的基础。
二、主电路的选择与设计方案设计思路:主电路采用三相半波可控整流电路;采用正弦波同步触发三个晶闸管,实现AC变DC,通过改变触发电路的相角可以调整DC电压.;三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量,因此其应用较少。
但其所用元件较少,所以采用三相半波可控整流电路为主电路。
主电路的设计:1、当电路带电阻负载时的工作情况(1)原理说明三相半波可控整流电路为得到零线,变压器二次侧必须接成星形,而一次侧接成三角形,避免3次谐波电流流人电网。
三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源,它们的阴极连接在一起,称为共阴极接法,这种接法触发电路有公共端,连线方便。
假设将电路中的晶闸管换作二极管,并用VD表示,该电路就成为三相半波不可控整流电路,以下首先分析其工作情况。
此时,三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大,则是该相所对应的。
二极管导通,并使另两相的二极管承受反压关断,输出整流电压即为该相的相电压,在一个周期中,器件工作情况如下:在ωt1~ωt2期间,α 相电压最高,VD1导通,ud= ua;在ωt2~ωt3期间,b 相电压最高,VD2导通,ud= ub;在ωt3~ωt4期间,c 相电压最高,沈 阳 大 学课程设计说明书 N O.2VD3导通,ud= uc。
此后,在下一周期相当于ωt1的位置即ωt4时刻,VD1又导通,重复前一周期的工作情况。
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。
电力电子课程设计--中频电源主电路设计汇总

辽宁石油化工大学课程设计信控学院电气工程及其机动化专业电气1103班题目中频电源主电路设计学生指导老师二零一一年六月课程设计任务书目录1.1 课程设计的题目 (1)1.2 设计思想及内容 (2)1.3 主电路原理图 (6)1.4 元器件清单 (7)1.5 设计总结 (8)参考文献 (8)电力电子技术课程设计1.1课程设计的题目1.原始数据及资料:(1)额定中频电源输出功率P H=100kW,极限中频电源输出功率P HM=1.1P H=110kW;(2)电源额定频率f =1kHz;(3)逆变电路效率η=95%;(4)逆变电路功率因数:cosϕ=0.81,ϕ=36º;(5)整流电路最小控制角αmin=15º;(6)无整流变压器,电网线电压U L=380V;(7)电网波动系数A=0.95~1.10。
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。
1.2 设计思想及内容1.设计思想中频电源装置的基本工作原理,就是通过一个整流电路把工频交流电变为直流电,经过直流电抗器最后经逆变器变为单相中频交流电供给负载,所以中频电源装置实际上是交流电-直流电-交流电-负载。
2.设计内容:一. 整流电路的设计1. 整流电路的选择:本设计不用整流变压器而直接由380V 三相交流接入再整流为直流电源。
常用的三相可控整流的电路有○1三相半波○2三相半控桥○3三相全控桥○4双反星形等。
三相全控桥整流电压脉动小,脉动频率高,基波频率为300Hz ,所以串入的平波电抗器电感量小,动态响应快,系统调整及时,并且三相全控桥电路可以实现有源逆变,把能量回送电网或者采用触发脉冲快速后移至逆变区,使电路瞬间进入有源逆变状态进行过电流保护。
三相全控桥式可控整流电路与三相半波电路相比,若要求输出电压相同,则三相桥式整流电路对晶闸管最大正反向电电压的要求降低一半;若输入电压相同,则输出电压比三相半波可控整流是高一倍。
中频感应加热电源设计

洛阳理工学院毕业设计(论文)题目中频感应加热电源的设计姓名王强系(部)电气工程与自动化系专业应用电子技术指导教师张刚2013 年 6 月1 日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 Medium FrequencyABSTRACTInduction 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。
中频电源电路设计

中频电源电路设计
首先,我们需要确定所需的中频输出电压。
根据具体应用需求,确定
输出电压的合适范围。
然后,选择适当的变压器来实现这个输出电压。
变
压器的选择需要考虑频率范围、输入电压、输出电压以及电流容量等因素。
接下来,我们需要设计中频电源的整流部分。
整流是指将输入的交流
电压转换为直流电压。
常见的整流电路包括单相桥式整流电路和三相桥式
整流电路。
在选择整流电路时,需要考虑输出电压的稳定性和波动性。
在整流电路后,需要设计滤波电路来滤除电路中的噪声和杂散信号。
常用的滤波电路包括电容滤波电路和电感滤波电路。
这些滤波电路可以有
效地去除电路中的高频噪声和杂散信号,以保证稳定的输出电压。
另外,为了确保电路的稳定性和安全性,还需要考虑过流保护、过压
保护和过温保护等电路设计。
这些保护电路可以在电路异常时及时切断电源,以保护设备的安全和可靠性。
最后,我们需要测试和优化中频电源电路的性能。
通过仪器测试,我
们可以评估电路的输出波形、稳定性、效率和功率因数等参数。
根据测试
结果,我们可以进一步优化电路的设计,以获得更好的性能和效果。
总结起来,中频电源电路设计需要考虑输出电压、变压器选择、整流
电路、滤波电路和保护电路等因素。
通过合理的设计和优化,可以实现稳
定的中频输出电压,以满足各种应用需求。
电力电子课程设计完整版

电力电子课程设计完整版一、教学目标本课程旨在电力电子领域提供一个全面的学习框架,通过深入理解电力电子的基本原理、关键技术和应用实践,使学生能够:1.知识目标:–描述电力电子的基本概念、发展和分类。
–解释电力电子器件的工作原理和特性,包括二极管、晶闸管、GTO、IGBT等。
–阐述电力电子电路的控制策略和设计方法。
–分析电力电子系统的效率、损耗和稳定性问题。
2.技能目标:–能够识别和分析不同类型的电力电子器件和电路。
–设计简单的电力电子转换电路,如AC-DC、DC-DC和DC-AC 转换器。
–运用仿真软件对电力电子系统进行模拟和优化。
–进行电力电子设备的故障诊断和维护。
3.情感态度价值观目标:–培养对电力电子技术在现代社会应用重要性的认识。
–强化节能减排和绿色技术的意识,在设计中考虑可持续性。
–激发对电力电子领域创新的兴趣,以促进技术进步和社会发展。
二、教学内容本课程的教学内容围绕电力电子的基本理论、器件结构、电路设计及其应用展开,具体包括:1.电力电子导论:电力电子的历史、发展趋势和其在现代电力系统中的应用。
2.电力电子器件:各类电力电子器件的结构、工作原理和特性分析。
3.电力电子电路:常用电力电子电路的拓扑结构、控制策略及其性能分析。
4.功率因数校正:功率因数的概念、功率因数校正电路的设计与应用。
5.变频技术:变频器的工作原理、变频技术的应用领域。
6.电力电子仿真:使用仿真工具对电力电子电路进行模拟和分析。
三、教学方法为了提高学生的综合能力和实践技能,本课程将采用多种教学方法:1.讲授法:用于基础理论知识和关键概念的传授。
2.案例分析法:分析具体的电力电子应用案例,加深对理论的理解。
3.实验法:通过实验操作,培养学生的动手能力和问题解决能力。
4.讨论法:分组讨论,促进学生之间的交流与合作,激发创新思维。
四、教学资源为确保高质量的教学效果,将充分利用以下教学资源:1.教材:《电力电子学》及相关辅助教材。
电力电子技术课程设计

电力电子技术 课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握电力电子技术的基本概念、分类及其在电力系统中的应用。
2. 使学生了解各种电力电子器件的工作原理、特性及选型方法。
3. 帮助学生掌握电力电子变换器的主电路拓扑、控制策略及其在电力系统中的应用。
技能目标:1. 培养学生运用电力电子器件和变换器解决实际问题的能力。
2. 提高学生分析、设计和调试电力电子电路的能力。
3. 培养学生运用相关软件(如PSPICE、MATLAB等)进行电力电子电路仿真分析的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术学科的兴趣,激发学生主动学习的积极性。
2. 培养学生严谨的科学态度,注重实践与创新能力的培养。
3. 增强学生的团队合作意识,培养学生的沟通与协作能力。
课程性质分析:本课程为专业核心课程,具有较强的理论性和实践性,旨在培养学生的电力电子技术基础知识和应用能力。
学生特点分析:学生为高中年级学生,具备一定的物理、数学基础,对电力电子技术有一定了解,但尚未系统学习。
教学要求:结合学生特点和课程性质,采用理论教学与实践教学相结合的方法,注重启发式教学,引导学生主动探究,培养实际操作能力。
1. 掌握电力电子技术的基本概念、分类和应用。
2. 熟悉各种电力电子器件的工作原理、特性和选型方法。
3. 学会分析、设计和调试电力电子电路。
4. 提高运用软件进行电力电子电路仿真分析的能力。
5. 增强团队合作意识,提高沟通与协作能力。
二、教学内容1. 电力电子技术基本概念:介绍电力电子技术的定义、分类及其在电力系统中的应用。
教材章节:第一章 电力电子技术概述内容:电力电子器件、电力电子装置、电力电子变换器等。
2. 电力电子器件:讲解各种电力电子器件的工作原理、特性及选型方法。
教材章节:第二章 电力电子器件内容:二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等器件的工作原理、特性参数及应用。
3. 电力电子变换器:分析电力电子变换器的主电路拓扑、控制策略及其在电力系统中的应用。
电力电子课程设计-晶闸管并联谐振感应加热中频电源主电路的设计

《电力电子设计技术报告》题目:晶闸管并联谐振感应加热中频电源主电路的设计目录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)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。
一.晶闸管并联谐振感应加热中频电源主电路的设计要求主要技术数据:(1)输入交流电源:线电压有效值UL =380V、电网波动范围AV=0.95~1.1、频率f=50Hz(2)中频电源:额定输出功率PH =100kw、最大输出功率PHm=110kw、频率f=1000Hz、负载基波位移角φ1=300。
二.整流电路的设计1.整流电路的选择很明显,单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小、功率因数高和变压器利用率高等特点。
然而值得注意的是,在大电感负载情况下,当控制角α接近π/2时,输出电压的平均值接近于零,负载上的电压太小,且理想的大电感负载是不存在的,故实际电流波形不可能是一条直线,而且在α=π/2之前电流就会出现断续。
电感量越小,电流开始断续的α值就越小。
中频感应加热电源的设计PPT学习教案

参考文献
[1] 叶斌.电力电子应用技术及 装置[M].北京:中国铁道出版 社,2000.8:1~10,50~98.
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[3] 全亚杰.感应加热电源的发 展历程与动向[M].电焊机, 2001,31(11第)12页/:共15页3~6.
给定 电压
Ut
Us 整流控
电压调
制角调 a 可控 Ud 滤波
节器
节器
整流 电路
Un d2
逆变
负载
变路
电路
f
Tc
电压反 馈电路
Ud d1
逆变触 脉冲形
发电路 成电路
U0
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系统控制的采用
Us
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整流
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逆变器控制电路
负载
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三相全控整流电路
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三相式全控整流电路
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第6页/共1Байду номын сангаас页
控制电路的概述
为什么要有控制电路
控制电路的作用
a.功能控制 b.故障保护 c.调节和保护 d.负载频率自动跟踪 e.协调各部分工作
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中频电源控制原理
U1 U
[4] 朴兴哲.10KHz/150KW中频
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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。
为了将金属工件加热到一定的温度,要求工件中的感应电流尽可能地大,增加感应线圈中的电流,可以增加金属工件中的交变磁通,进而增加工件中的感应电流,现代感应加热设备中,感应线圈中的电流最大可以达到几千甚至上万安培。
增加工件中感应电流的另一个有效途径是提高感应线圈中电流的频率,由于工件中的感应电势正比于交变磁通的变化率,感应线圈中电流的频率越高,磁通的变化就越快,感应电势就越大,工件中的感应电流也就越大。
对同样的加热效果,频率越高,感应线圈中的电流就可以小一些,这样可以减少线圈中的功率损耗,提高设备的电效率。
2.2 中频加热电源基本结构经过半导体器件的发展,感应加热电源的拓扑结构逐渐固定为一种AC∕DC∕AC的变换形式,基本结构如图所示,由整流器,滤波器,逆变器及一些控制和保护电路组成。
3 整流电路的设计3.1 整流电路的选择整流电路是电力电子电路中最早出现的一种,它将交流电变为直流电,应用十分广泛,电路形式各种各样;按组成的器件可分为不可控、半控和全控三种,按电路结构可分为桥式电路和零式电路,按交流输入相数分为单相电路和多相电路,按变压器二次侧电流的方向是单相或双相,又分为半波电路和全波电路;实用电路是上述的组合结构。
整流电路的实质就是把交流电能转换为直流电能的电路。
1)整流电路的分类当负载容量大,要求直流电压脉动小时,应采用三相整流电路,这里我们采用三相可控整流电路。
我们学过的常用的三相可控整流的电路有三相半波、三相半控桥、三相全控桥、双反星形、多重化整流电路等。
(1)三相半波可控整理电路结构和控制简单,但输出脉动大,变压器二次侧电流中含直流分量,造成变压器铁芯直流磁化,实际上很少应用此种电路。
(2)双反星形结构二次侧为两组匝数相同极性相反的绕阻,分别接成两组三相半波电路,它二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化带平衡电抗器能保证两组三相半波整流电路能同时导电。
与三相桥式电路相比,双反星形电路的输出电流可大一倍。
(3)多重化整流电路是采用相同器件时可达到更大的功率。
可减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数,从而减小对供电电网的干扰,其脉动小,能提供的功率大但使用的器件多。
(4)三相全控桥整流电压脉动小,脉动频率高,基波频率为300Hz,所以串入的平波电抗器电感量小,动态响应快,系统调整及时,并且三相全控桥电路可以实现有源逆变,把能量回送电网或者采用触发脉冲快速后移至逆变区,使电路瞬间进入有源逆变状态进行过电流保护。
2)整流电路的比较三相全控桥式可控整流电路与三相半波电路相比,若要求输出电压相同,则三相桥式整流电路对晶闸管最大正反向电电压的要求降低一半;若输入电压相同,则输出电压比三相半波可控整流是高一倍。
而且三相全控桥式可控整流电路在一个周期中变压器绕组不但提高了导电时间,而且也无直流流过,克服了三相半波可控整流电路存在直流磁化和变压器利用率低的缺点。
从以上比较中可看到:三相桥是可控整流电路从技术性能和经济性能两方面综合指标考虑比其他可控整流电路有优势,故本次设计确定选择三相桥式可控的整流电路。
3.2 三相桥式全控整流电路在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的,控制角都是α。
由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因此整流电压为三相半波时的两倍。
很显然在输出电压相同的情况下,三相桥式晶闸管要求的最大反向电压,可比三相半波线路中的晶闸管低一半。
1)三相桥式全控整流电路原理图2)三相桥式全控整流电路特性(1) 三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通,而且这两个晶闸管一个是共阴极组,另一个是共阳极组的,只有它们能同时导通,才能形成导电回路。
(2) 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联,所以与三相半波整流电路一样,对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管VT1、VT3和VT5依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。
对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管VT2、VT4和VT6依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。
(3) 由于共阴极的晶闸管是在正半周触发,共阳极组是在负半周触发,因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。
(4) 三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流,由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发,触发脉冲的顺序是:1→2→3→4→5→6→1,依次下去。
相邻两脉冲的相位差是60°。
(5) 由于电流断续后,能够使晶闸管再次导通,必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。
为了达到这个目的,可以采取两种办法;一种是使每个脉冲的宽度大于60°(必须小于120°),一般取80°~100°,称为宽脉冲触发。
另一种是在触发某一号晶闸管时,同时给前一号晶闸管补发一个脉冲,使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲,相当于两个窄脉冲等效地代替大于60°的宽脉冲。
这种方法称双脉冲触发。
(6) 整流输出的电压,也就是负载上的电压。
整流输出的电压应该是两相电压相减后的波形,实际上都属于线电压,波头uab、uac、ubc、uba、uca、ucb均为线电压的一部分,是上述线电压的包络线。
相电压的交点与线电压的交点在同一角度位置上,故线电压的交点同样是自然换相点,同时亦可看出,三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次,脉动频率为6 × 50=300赫,比三相半波时大一倍。
(7) 晶闸管所承受的电压。
三相桥式整流电路在任何瞬间仅有二臂的元件导通,其余四臂的元件均承受变化着的反向电压。
例如在第(1)段时期,VT1和VT6导通,此时VT3和VT4,承受反向线电压uba=ub-ua 。
VT2承受反向线电压ubc=ub-uc 。
VT5承受反向线电压uca=uc-ua 。
晶闸管所受的反向最大电压即为线电压的峰值。
当α从零增大的过程中,同样可分析出晶闸管承受的最大正向电压也是线电压的峰值。
3.3 整流电路参数计算1) 整流侧最大输出功率P dm =HMP η=1.1HP η=1.1×1000.95=115.79KW 2) 整流侧输出电压U d =1.35U L cos α=1.35×380×cos15°=495.52V3) 整流侧输出电流I dmax =dm dP U =115.79×1000/470.7=246.0A 4) 整流侧晶闸管额定电压U TN =(1+10%)×380×2=1182.28V5) 整流侧晶闸管额定电流I TN =2×d I 1.57 =180.9A 4 逆变电路的设计4.1 逆变电路选择1)电压型逆变电路串联谐振逆变器也称电压型逆变器,其原理图如下:串联谐振式电源采用的逆变器是串联谐振逆变器,其负载为串联谐振负载。
通常需电压源供电,在感应加热中,电压源通常由整流器加一个大电容构成。
由于电容值较大,可以近似认为逆变器输入端电压固定不变。
交替开通和关断逆变器上的可控器件就可以在逆变器的输出端获得交变的方波电压,其电压幅值取决于逆变器的输入端电压值,频率取决于器件的开关频率。
(1) 串联谐振逆变器的输入电压恒定,输出电流近似正弦波,输出电压为矩形波,换流是在晶闸管上电流过零以后进行,因而电流总是超前电压-φ角。
(2) 串联谐振逆变器在换流时,晶闸管是自然关断的,关断前其电流己逐渐减少到零,因而关断时间短,损耗小。
在换流时,关断的晶闸管受反压的时间较长。
(3) 串联谐振逆变器感应线圈上的电压和补偿电容器上的电压,都为谐振逆变器输出电压的Q倍。
当Q值变化时,电压变化比较大,所以对负载的变化适应性差。
流过感应线圈上的电流,等于谐振逆变器的输出电流。
(4) 串联谐振逆变器的感应加热线圈与逆变电源(包括补偿电容器)的距离较远时,对输出功率的影响较小。
2)电流型逆变电路并联谐振逆变器也称电流型逆变器,其原理图如下并联谐振式电源采用的逆变器是并联谐振逆变器,其负载为并联谐振负载。
通常需电流源供电,在感应加热中,电流源通常由整流器加一个大电感构成。
由于电感值较大,可以近似认为逆变器输入端电流固定不变。
交替开通和关断逆变器上的可控器件就可以在逆变器的输出端获得交变的方波电流,其电流幅值取决于逆变器的输入端电流值,频率取决于器件的开关频率。