串联谐振感应加热系统
串联谐振感应加热系统
串联谐振感应加热系统用于感应加热电源的频率可以从 50Hz 到几 MHz。
选择频率首先要考虑的是加热效率和温度分布。
其次是熔炼、透热和淬火等不同加热工艺对电源频率的特殊要求。
如透热、熔炼等加热工艺要求加热时温度均匀，而淬火则不要求温度均匀只需要满足淬硬层厚度。
对于熔炼还需要考虑搅拌力的作用和功率密度。
再者，频率高功率大的电源设备一般都比频率低比功率小的价格高。
因此，选择电源频率最终需要考虑其综合经济技术指标。
电磁感应在导体上产生的交流电流的分布是不均匀的，主要受到三个效应即集肤效应、临近效应和圆环效应的影响。
(1) 集肤效应、透入深度△及有效加热层ξ导线通过直流时，能保证导线中的电流密度是均匀的。
但只要电流变化率很小，电流分布仍可认为是均匀的。
对于工作于低频的细导线，这一论述仍然是可确信的。
但在高频电路中，电流变化率非常大，不均匀分布的状态较为严重。
最大电流密度出现在导体的表面层。
这种电流集聚于导线表面的现象叫做集肤效应。
集肤效应可解释如下：如图 2.3(a)所示，当电流通过导体时，在导体的外部和内部都建立了磁场，磁力线的形状是以导体的中心为圆心的同心圆，如果流过的电流是交变的，那么磁场也是交变的，显然与导体表面部分相交链的磁力线，比与导体内部（接近中心部分）所交链的磁力线要少，于是导体中心部分的自感电势，或者说中心部分的电感和阻抗，大于表面部分的电感和阻抗。
电流总是沿阻抗最小的路径流动，所以电流会集聚在导体的表面层。
电流频率越高，自感电动势的作用越强，集肤效应也越显著。
以上分析的是导体中通入交变电流时电流在导体中产生的集肤现象。
另一种情形是导体放在交变电磁场中，也就是感应。
加热工件的情形，工件中的涡流也是交变电流，它沿截面的分布也是集聚在工件表面一层。
在工业应用方面，对金属进行表面淬火就是利用集肤效应。
(2) 邻近效应相邻两个导体分别通入交流电流时，两个导体会产生磁场，导体除了受自身产生的磁场影响外，还受另一个导体产生的磁场的影响，在这种相互影响下导体内的电流会重新分布。
电线电缆 串联谐振系统操作规程
串联谐振系统操作规程
１操作前对设备进行运行检查，确认设备运行正常。
２检查备接地是否可靠。
３按产品相关要求准备试样。
４产品线芯高压尾联拉、地线放入水中或地线与其它线芯，或金属屏蔽联接。
（根据标准要求联接）。
５再次检查各联接确认无误后人员撤离现场。
６合上电源开关、电源指示灯亮。
７打开钥匙控制电源，联锁指示灯亮。
８打开高压开关，高压指示灯亮。
９调整励磁电压到200v。
10调整间隙增加到高压升起为止。
11按标准要求升压、定时。
12试验通过设备自动停止，减压后把间隙调节减到零，设备复位。
13试验不通过设备自动断电报警，把间隙调节减到零，设备复位。
14做好记录、先关闭控制电源，再关闭总电压。
15清理现场。
串联谐振式感应加热电源分析
【 关键词 】 感应加热 电源 ； 数 字锁相环 ； 谐 振频 率 ； 逆 变器 【 中图分类号 】 Ｔ Ｎ ８ ６ 【 文献标识码 】 Ａ 【 文章 编号 】 １ ０ ０ ６ — ４ ２ ２ ２ ｛ ２ ０ １ ５ ） １ ３ — ０ ２ １ ７ — ０ ２
引 言
感 应 加 热 电 源 的发 展 与锁 相 环 的发 展 密切 相 关 。因为 ， 感
图 ３ 感 应 加 热 电 源 组成 框 图
２ ． ２ 感 应加 热 的特 点 和应 用
感 应 加 热 最 大 的 特 点 是 将 工件 直接 加 热 ． 它 的优 点 在 于 对 器件 的 加 热 速 度 非 常 快 ． 工作环境也很不错 ． 温 度 控 制 起 来 也 很 容 易 ，金 属 在 加 热 过 程 的损 耗 很 少 以及 加 热过 程 中全 封
串联谐振式感应加 热 电源分 析
李开彦 ， 童希俊 ， 肖 锋（ 国网 黄石供电 公司， 湖北黄石 ４ ３ ５ ０ ０ ０ ）
【 摘 要 】 感应加热 电源 因具有高效 、 节 能和 无污 染等优点 ， 在金属工业加热 中得 到广泛应 用。在加热过程中 ， 其负载 电路的等效参数与逆变器
图 １数字锁相环 的构成 图
根 据 感 应 加 热 的基 本 原 理 我 们 不 难 看 出 。感 应 加 热 的 负
串联谐振和并联谐振的用途
串联谐振和并联谐振的用途首先来看串联谐振。
串联谐振是指电路中电感、电容和电阻连接成串联电路时，在特定频率下电压最大、电流最小的现象。
串联谐振的应用十分广泛，主要集中在以下几个方面：1.无线通信：在无线通信中，由于传输信号的频率往往会发生变化，需要根据信号频率选择相应的天线来进行接收或发送。
而串联谐振电路可以通过调节电感和电容的数值来实现特定频率的选择性放大或滤波，从而提高无线通信的接收信号质量和传输效率。
2.电子滤波器：串联谐振电路常常被用作电子滤波器的核心部件。
通过调节电感和电容的数值，可以实现对不同频率信号的选择性放大或削弱，从而实现对特定频率信号的滤波作用。
例如，在音频放大器中，串联谐振电路被用来滤除杂音，提高放大器的音质。
3.光学器件：串联谐振电路在光学器件中也有广泛的应用。
例如，振荡镜片和滤光片常常通过串联谐振电路的调节实现对特定波长的透射和反射，从而实现光学设备的功率分配和滤波控制。
接下来是并联谐振。
并联谐振是指电路中电感、电容和电阻连接成并联电路时，在特定频率下电流最大、电压最小的现象。
并联谐振的应用如下：1.电源滤波：在电源中，由于交流电的存在，会引入噪声干扰，如纹波。
而并联谐振电路可以作为电源或电路的滤波器，通过调节电感和电容的数值，滤掉输入电源中特定频率的噪声，从而提高电源的纹波系数，保证电路的正常工作。
2.瞬态抑制：在电路中，会由于外来电压的干扰导致瞬态过电压的出现，例如雷击、电源开关等。
而并联谐振电路可以通过调节电感和电容的数值，将瞬态过电压导向谐振电路，从而减少对电路的影响，保护电子设备的正常运行。
3.感应加热：并联谐振电路中的电感可以将电能转化为磁能，利用磁能引起电流在电感中流动，而电流通过电感时会产生热量。
因此，并联谐振电路可以应用于感应加热设备，如感应炉、感应焊机等领域。
总而言之，串联谐振和并联谐振是电路中常用的谐振现象，它们在电子技术、通信技术、声学技术等领域都有广泛的应用。
串联谐振感应加热锁相环
串联谐振感应加热锁相环1.引言1.1 概述概述本文将介绍串联谐振感应加热锁相环的原理和应用。
串联谐振感应加热是一种利用电磁感应原理，在导体中产生感应电流进行加热的技术。
通过选取适当的谐振频率，可以使加热效率大幅提高。
锁相环是一种反馈控制系统，可以将输出信号与输入信号进行相位同步。
在串联谐振感应加热中，锁相环被用于实时监测加热线圈和感应体之间的相位差，从而实现对加热过程的精确控制。
本文首先会详细介绍串联谐振感应加热的原理，包括感应电流的产生机制以及谐振频率的选择方法。
然后，会探讨锁相环在串联谐振感应加热中的应用，包括其在相位测量和控制中的作用。
实际应用中，锁相环可以实时监测感应电流的相位差，并通过控制电源频率来调整加热效果，从而实现对加热过程的精确控制。
在结论部分，会对本文进行总结，并对串联谐振感应加热锁相环技术的未来展望进行探讨。
该技术具有高效、精确的加热控制特点，有着广泛的应用前景。
我们相信，随着科学技术的不断发展和改进，串联谐振感应加热锁相环技术将在更多领域得到应用，并为工业生产和科研实验等提供更便捷、高效的加热解决方案。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织结构和各个章节的主要内容。
可以按照以下方式描述文章结构：文章结构部分:本文共分为三个主要部分: 引言、正文和结论。
1. 引言引言部分主要对串联谐振感应加热锁相环进行概述，包括了对该主题的背景和基本概念的介绍。
通过引言部分，读者可以对本文所讨论的主题有一个整体的了解。
2. 正文正文部分是整篇文章的核心，主要分为两个小节：串联谐振感应加热的原理和锁相环在串联谐振感应加热中的应用。
2.1 串联谐振感应加热的原理在该小节中，将详细介绍串联谐振感应加热的原理和工作机制。
包括谐振感应加热的基本原理和与传统加热方式的区别。
此外，还将介绍谐振电路的结构和工作原理，以及电磁场的形成和作用原理。
2.2 锁相环在串联谐振感应加热中的应用在该小节中，将阐述锁相环在串联谐振感应加热中的具体应用。
次级串联谐振感应电源加热.
次级串联谐振感应电源加热感应加热电源具有污染小、效率高、加热快速、控制方便、生产安全等多方面的优点，在黑色金属热处理领域中被广泛应用。
基于感应加热电源的以上优点，感应加热热处理工艺正在被引入到有色金属热处理工业生产中去，但是又由于有色金属通常磁导率低不易被感应加热，所以在电源的设计方面又会出现一些问题。
本文着重以次级串联谐振感应加热电源为研究对象，通过初级串联谐振拓扑结构与次级串联谐振拓扑结构的对比分析，从理论上推导出在有色金属感应加热应用中次级串联谐振拓扑结构的优点所在，得出结论次级串联谐振拓扑结构更加适合应用于有色金属感应加热电源中。
感应加热基本原理感应加热原理是以焦耳定律和法拉第电磁感应定律为基础的。
放置于时变磁场中的导体，在法拉第电磁感应定律作用下，导体内将产生感应电动势，导体自由电子开始做定向运动产生感应电流，具有电阻性的导体通过感应电流后会产生热能而使其自身发热，根据焦耳定律可得：式中W 为导体产生热量，单位焦耳（J）；I 为导体流过有效电流强度，单位安培（A）；R 为导体电阻值，单位欧姆（Ω）；t 为电流流过导体时长，单位秒（s）。
根据法拉第电磁感应定律描述，当导体回路所包含截面区域内的磁通量发生变化，就会在导体闭合回路中产生感应电动势，进而产生感应电流，感应电动势可用公式表示为式中e 为导体闭合回路产生的感应电动势，单位伏特（V）；N 为导体绕组匝数，无单位量纲；∮为导体闭合回路截面的磁通量，单位为韦伯（Wb）；t 为时间，单位秒（s）。
如图 1.1 所示，当感应加热电源设备的感应线圈中通过交变电流1i 时，在线圈内会产生交变磁场。
而导体工件处于交变磁场中，可将工件看作为单匝线圈，根据法拉第电磁感应定律，在导体工件上会产生一个交变感应电动势，进而产生感应电流2i 。
由于导体工件都具有一定的电阻性，因此又根据焦耳定律，工件将在感应电流作用下迅速产生热量并对其自身进行热处理。
在感应加热工件截面上，所产生感应电流的密度并非均匀存在，当感应线圈通过交变电流时，在工件截面上产生的感应电流密度由外到内逐渐减小地非均匀分布，越往工件内部电流密度越小，这种电流的趋表现象被称为趋肤效应。
串联谐振加热系统
串联谐振加热系统设计方案
工作方式：
串联准谐振，调频调功方式。
电路组成：
采用单片机做主控（ATMEGA8），负责产生频率信号，检测电流，数据输入和显示，以及IGBT过温保护。
上电后，用户输入指定功率后，系统以扫频方式（由高至低）检测外接负载状态，低占空比方式，实现频率追踪。
锁定频率后，根据设定功率，令控制信号输出使LC回路工作在临界谐振状态，扫频最大范围为15~30Khz。
由CPLD（MAX II系列EPM240）由器件产生控制脉冲时序，根据片机输出频率信号，按照指定频率产生IGBT驱动脉冲，同时，检测负载电流信号，以保证IGBT零电流开关，全功率可近似零电压。
同时引入电流反馈回路，当检测到系统过流后，关闭四路输出，保护IGBT模块。
IGBT驱动采用专用驱动模块，采用光耦隔离，已解决高端驱动问题。
电源部分采用线性电源或成品开关电源（根据使用环境以及空间），产生四路不共地电源，其中三组分别为IGBT驱动提供。
另一组为单片机、CPLD以及检测等其他外围供电。
其中显示部分采用LED数码管或是液晶屏（用户选择）。
按键为轻触式按键。
此外，电路有过压、欠压检测，IGBT过温检测，以保证系统正常运行。
一种串联谐振脉冲调制感应加热变换电路
关键词 ： 感应加 热 ； 联谐振 ； 串 感性换 流； 脉冲频 率调制
中图分类号 ： Ｍ１ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：６ ２ ５ ５ （ ０ ２）４ ０ ６ － ３ １７ － ４ Ｘ ２ １ ０ － １６ ０
针对 中小功率 的应用场合 ，以串联谐振脉冲调 振频率发生变化 ， 变换器开关管频率相应的发生改变。
． 制感应加热 电源作 为研究对象 ，分析 串联谐振工作 １２ 电路 实现 原理 以及 比较分析感应加热功率调节方式脉冲频率 （） １ 电流检测信号。 逆变器的输出交流电流信号 调制法（ Ｆ 、 Ｐ Ｍ）脉冲密度调制法 （Ｄ 、 Ｐ Ｍ）脉宽移相调 经过匝比为 ｌ ＝ ： ０ ： １ ５ 的电路互感器 ， ｎ １ 得到降低的检 制 （ｓ Ｐ Ｐ — ｗＭ）采用锁相环 ４４ ， ０ ６的 Ｐ Ｍ频率调制方 测电流信号 如 通过过零检测电路 ， Ｆ ， 得到含相位 的电 式， 并采取相位限制的控制策略 ， 研制了一台 ３ ｚ 流信号， ０ Ｈ ｋ 桥式整流器 Ｒ ４６ Ｓ０ 得到直流信号 ， 通过检测
再经过 由 。 组 成的一 阶低通滤 波器 ， 获得平 稳 的 电
压信号 ， 再经过误差放大器 Ｕ ， ２ 同相放大 Ｒ ／ ２ 。Ｒ ＝ 倍
后， 将含相位的电流信号送人电流调节器。 具体实现如
图２ 所示 。
Ｌ Ｃ串联谐振变换电路原理图如图 １ Ｒ 所示 。
采样 电流
图 １
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ８ ２ １－ １ ０
作者简 介 ： 丘
１６ ６
嵘 （９８ ） 女 ， １７ 一 ， 广东广州人 ， 讲师 ， 硕士， 研究方向为电力 电子技术与应用。
Ｅｑ ｉｍｅ ｔ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ． ２ １ ｎ ｆ ｃｒ ｇＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙＮｏ４， ０ ２ ｉ
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串联谐振感应加热系统
华意电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家，本公司生产的串联谐振设备在行业内都广受好评，以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。
感应加热的频率
用于感应加热电源的频率可以从50Hz 到几MHz。
选择频率首先要考虑的是加热效率和温度分布。
其次是熔炼、透热和淬火等不同加热工艺对电源频率的特殊要求。
如透热、熔炼等加热工艺要求加热时温度均匀，而淬火则不要求温度均匀只需要满足淬硬层厚度。
对于熔炼还需要考虑搅拌力的作用和功率密度。
再者，频率高功率大的电源设备一般都比频率低比功率小的价格高。
因此，选择电源频率最终需要考虑其综合经济技术指标。
电磁感应的三个效应
电磁感应在导体上产生的交流电流的分布是不均匀的，主要受到三个效应即集肤效应、临近效应和圆环效应的影响。
(1) 集肤效应、透入深度△及有效加热层
导线通过直流时，能保证导线中的电流密度是均匀的。
但只要电流变化率很小，电流分布仍可认为是均匀的。
对于工作于低频的细导线，这一论述仍然是可确信的。
但在高频电路中，电流变化率非常大，不均匀分布的状态较为严重。
最大电流密度出现在导体的表面层。
这种电流集聚于导线表面的现象叫做集肤效应。
集肤效应可解释如下：如图2.3(a)所示，当电流通过导体时，在导体的外部和内
部都建立了磁场，磁力线的形状是以导体的中心为圆心的同心圆，如果流过的电流是交变的，那么磁场也是交变的，显然与导体表面部分相交链的磁力线，比与导体内部（接近中心部分）所交链的磁力线要少，于是导体中心部分的自感电势，或者说中心部分的电感和阻抗，大于表面部分的电感和阻抗。
电流总是沿阻抗最小的路径流动，所以电流会集聚在导体的表面层。
电流频率越高，自感电动势的作用越强，集肤效应也越显著。
以上分析的是导体中通入交变电流时电流在导体中产生的集肤现象。
另一种情形是导体放在交变电磁场中，也就是感应加热工件的情形，工件中的涡流也是交变电流，它沿截面的分布也是集聚在工件表面一层。
在工业应用方面，对金属进行表面淬火就是利用集肤效应。
(2) 邻近效应
相邻两个导体分别通入交流电流时，两个导体会产生磁场，导体除了受自身产生的磁场影响外，还受另一个导体产生的磁场的影响，在这种相互影响下导体内的电流会重新分布。
当两导体内电流的方向相反时导体内侧电流密度比较大；当
两导体内电流的方向相同时，导体外侧电流密度比较大（如图2.5 所示）。
这种现象称为邻近效应。
邻近效应原理可解释如下：如果两个平行的导体中流过电流的方向相反时(图2.5(a))，两导体中电流所建立的磁场在两导体之间的方向相同的，因此两导体中间的总的磁场强度增大，而在两导体外侧的磁场强度减弱。
两导体之间的磁感线不仅通过空气，而且也穿过导体内部。
显然导体的外侧较内侧要交链更多的磁通，因此导体外侧的阻抗值比内侧大。
因此导体外侧较内侧电流密度要小。
导体间的距离越近，邻近效应越显著。
(3) 圆环效应
如果在圆环形螺管线圈通过交流电流时，线圈导体的内侧电流密度会比较大（如图2.6），这种现象叫做圆环效应。
导体的径向厚度与圆环直径之比越大，这种效应就越显著。
通常磁力线在圆环内集中，在园环外分散，因此导体的外侧较内侧交链较多的磁通，这样导体外侧的电感和阻抗较内侧为大，电流向内侧集聚。
感应电炉即是对这几种效应的综合利用。
在感应器中置以炉料（见图2.7(a)）,在感应器两端施加交流电压，即产生交变磁场。
此时感应器本身表现为圆环效应，
感应器与炉料间即为邻近效应，而炉料本身表现为集肤效应。
感应器和炉料中的电流密度（δ）分布如图2.7(b)所示。
中频电源主电路结构
电力半导体感应加热电源的出现，使感应加热电源无论从外观还是内在电路结构都更加简单。
电力半导体感应加热电源电路结构与它的工作频率和功率大小无关，一般是由整流电路、滤波电路、逆变电路及其控制电路和保护电路等组成(见图2.8)。
工作时，三相工频交流电经整流电路整流，再经过滤波电路滤波后，变为较平滑的直流传送给逆变器。
逆变器部分采用电力半导体作为开关器件，再将直流电转换成负载所需频率的交流电供给负载。
按采用的滤波器不同，中频电源可分为电流型和电压型。
电流型采用直流平波电抗器滤波，可获得较平直的直流电流，负载电流为矩形波，负载电压近似正弦波；电压型采用电容器滤波，可获得较平直的直流电压，负载两端电压为矩形波，负载电流近似正弦波。
按负载谐振方式分，中频电源可分为并联谐振式，串联谐振式和串并联谐振式三种。
本章主要是对中频电源主电路的整流部分和逆变部分分别进行分析和研究，进而提出本课题解决方案。