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

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中频电源电路设计

摘要随着科学技术的发展以及提高我国国防能力的需要，对军事设施的技术改造已被列为军事技术改造中的重点。

中频电源指输出频率为400Hz的电源，它可以为动力系统及导航与武备系统供电。

传统的400Hz中频电源体积大，输出波形不稳定。

本文所设计的400Hz中频电源通过整流电路、逆变电路、积分电路、放大电路和检波电路及控制其最后的输出电压，实现了电压的稳定输出，具有体积小、功率大和波形无失真等优点，有着广泛的用途和良好的发展前景。

关键词：中频电源，PWM调制，输出变压器电力电子装置及系统课程设计任务书一、课程设计的目的通过电力电子装置及系统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。

二、课程设计的要求1. 题目题目：中频电源电路设计主要技术数据●输入电压：三相360V～400V，50Hz±5%●输出电压：单相，220V±2%，400Hz±0.5%●输出功率：4kW●输出电流：22A●功率因数：0.8二、课程设计的要求1. 题目题目：中频电源电路设计主要技术数据●输入电压：三相360V～400V，50Hz±5%●输出电压：单相，220V±2%，400Hz±0.5%●输出功率：4kW●输出电流：22A●功率因数：0.8●效率：85%设计内容：●主电路设计和参数选择●控制系统及辅助电源电路设计●电路仿真分析和仿真结果要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。

严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。

设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引用说明，否则也不能得优）。

晶闸管中频感应加热电源

晶闸管中频感应加热电源晶闸管中频电源又称为可控硅中频电源，是0.4~10KHz频段主要的感应加热电源，也是大部分钢材感应加热快速热处理采用的电源。

晶闸管中频电源从电源从电路结构上划分有两种类型，即并联逆变中频电源和串联逆变中频电源。

这两种中频电源国内已大量生产并广泛应用。

晶闸管并联逆变中频感应加热电源晶闸管并联逆变中频电源具有负载适应能力强、工作稳定可靠、过电流保护特性好、电源功率大等优点，是应用最广泛的中频电源。

（1）电源电路的基本结构晶闸管并联逆变中频电源电路的基本结构。

三相桥式全控整流电路由VR1~VR6组成，整流后的直流电经电感线圈滤波器L d滤波后，输入到由晶闸管VR7~VR10组成的逆变电路中。

整流电路采用相控方式控制晶闸管导通角a，实现对输出电压U d的调节。

负载电路由补偿电容C h与电感负载L H并联组成。

（2）逆变电路的工作原理逆变电路是将直流电I d通过VR7~VR10晶闸管的开关作用，将其变换为频率为f的中频电流供给负载电路。

在介绍逆变原理之前先了解一下交流电的周期T与频率f的关系。

逆变就是将直流电变换为周期为T的具有正弦波形的交流电，中频频段电流的f为0.4~10KHz，其T值相应为4*10-2~10-4s。

以下介绍晶闸管逆变电路的工作原理。

假设0<t<T/2期间，VR7、VR9导通，、VR10导通；、VR9关断。

此时，逆变电路输出电流为I d、电流频率f=1/T的交流电。

这就是晶闸管逆变电路的简单工作原理。

有关详细内容请参阅专业的电子电力技术文献（以下各类逆变电路均相同，不重复注明）（3）晶闸管并联逆变中频感应加热电源的的应用这类中频感应加热电源由于负载适应性强，但是启动操作不便，比较适用于钢材连续热处理生产线电源。

另外，其容量大、工作稳定可靠，则适用于无缝钢管感应加热调质处理生产线电源。

总之，晶闸管并联逆变中频感应加热电源可以作为钢材连续感应加热快速热处理的主要电源。

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。

电力电子课程设计

电力电子课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电力电子器件的基本原理、分类及其在电路中的应用；2. 使学生了解电力电子变换器的工作原理，掌握常见电力电子变换器的电路拓扑及控制方法；3. 引导学生理解电力电子技术在能源转换、电力系统中的应用及发展趋势。

技能目标：1. 培养学生能够运用所学知识分析、设计和搭建简单的电力电子电路；2. 提高学生运用电力电子器件和变换器解决实际问题的能力；3. 培养学生运用电力电子技术进行能源转换和电力系统优化的技能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术产生兴趣，激发学生学习积极性；2. 培养学生具备团队协作、沟通交流的能力，增强合作意识；3. 使学生认识到电力电子技术在节能减排、可持续发展中的重要性，树立环保意识。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在让学生在掌握电力电子基础知识的基础上，提高实际应用能力，培养学生解决实际问题的综合素质。

通过本课程的学习，学生能够具备以下具体学习成果：1. 能够列举并解释常见电力电子器件的原理和特点；2. 能够绘制并分析常见电力电子变换器的电路图；3. 能够运用电力电子技术进行实际案例分析，提出优化方案；4. 能够关注电力电子技术的发展趋势，认识到其在节能环保领域的作用。

二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合教材，科学系统地组织以下内容：1. 电力电子器件：-PN结、晶体管、晶闸管等基本原理和特性；-电力MOSFET、IGBT等现代电力电子器件的结构和特点。

2. 电力电子变换器：-AC-DC、DC-AC、DC-DC等变换器的工作原理及分类；-常见电力电子变换器电路拓扑及其控制方法。

3. 电力电子技术应用：-电力电子技术在电力系统、新能源发电、电动汽车等领域的应用案例；-电力电子器件和变换器在节能、环保等方面的作用。

教学大纲安排如下：第一周：电力电子器件的基本原理和特性；第二周：现代电力电子器件的结构和特点；第三周：AC-DC、DC-AC变换器工作原理及电路拓扑；第四周：DC-DC变换器及控制方法；第五周：电力电子技术应用及案例分析；第六周：电力电子技术在节能环保领域的贡献及发展趋势。

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。

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。

中频感应加热电源的设计

近邻效应——当两根通有交流电的导体靠得很近时，在互相影响下，两导体中的电流要重新分布。当两根导体流的电流是反方向时，最大电流密度出现在导体内侧；当两根导体流的电流是同方向时，最大电流密度出现在导体外侧，这种现象称为近邻效应。
圆环效应：若将交流电通过圆环形线圈时，最大电流密度出现在线圈导体的内侧热电源的大容量化，可将大容量化技术分为二大类：一类是器件的串、并联，另一类是多台电源的串、并联器件的均流问题，由于器件制造工艺和参数的离散性，限制了器件的串、并联数目，且串、并联数越多，装置的可靠性越差。多台电源的串、并联技术是在器件串、并联技术基础上进一步大容量化的有效手段，借助于可靠的电源串、并联技术，在单机容量适当的情况下，可简单地通过串、并联运行方式得到大容量装置，每台单机只是装置的一个单元或一个模块。感应加热电源逆变器主要有并联逆变器和串联逆变器，串联逆变器输出可等效为一低阻抗的电压源，当二电压源并联时，相互间的幅值、相位和频率不同或波动时将导致很大的环流以致逆变器器件的电流产生严重不均，因此串联逆变器存在并机扩容困难；而对并联逆变器，逆变器输入端的直流大电抗器可充当各并联器之间的电流缓冲环节，使得输入端的AC/DC或DC/AC环节有足够的时间来纠正直流电源的偏差，达到多机并联扩容。
①高频率
目前，感应加热电源在中频频段主要采用晶闸管，超音频频段主要采用IGBT，而高频频段，由于SIT存在高导通损耗等缺陷，主要发展MOSFET电源。感应加热电源谐振逆变器中采用的功率器件利于实现软开关，但是，感应加热电源通常功率较大，对功率器件，无源器件，电缆，布线，接地，屏蔽等均有许多特殊要求，尤其是高频电源。因此，实现感应加热电源高频化仍有许多应用基础技术需要进一步探讨。
金属中产生的功率为：
（1-5）
感应电势和发热功率不仅与频率和磁场强弱有关，而且与工件的截面大小、截面形状等有关，还与工件本身的导电、导磁特性等有关。

电力电子装置及系统课程设计报告

电力电子装置及系统课程设计报告1. 课程设计概述本课程设计的目的是通过对电力电子装置及系统的研究与实践，使学生掌握电力电子技术的基本原理、基本电路和基本器件，培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。

通过实际设计一个电力电子装置或系统，使学生了解电力电子装置在现代工业、交通运输、通信等领域的应用，为今后从事相关工作打下坚实的基础。

介绍电力电子技术的发展历程、基本概念、基本原理和发展趋势，使学生对电力电子技术有一个全面的了解。

介绍常用的电力电子装置及其基本电路，如半桥逆变器、全桥逆变器、谐振变换器等，使学生掌握这些电路的设计方法和工作原理。

介绍常用的电力电子器件，如晶闸管、MOSFET、IGBT等，使学生了解这些器件的结构、工作原理和性能参数。

根据课题要求，设计一个具有一定功能的电力电子装置或系统，并进行实际调试，使学生掌握电力电子装置及系统的设计方法和调试技巧。

指导学生撰写课程设计报告，并进行答辩准备，使学生养成良好的学术写作习惯和团队合作精神。

1.1 课程设计目的与任务本次电力电子装置及系统课程设计的目的是培养学生的工程设计能力和实践操作经验。

通过课程设计，使学生熟练掌握电力电子装置的基本原理、系统构成、运行控制和优化方法，从而能够独立完成电力电子装置的设计、安装、调试和运行维护工作。

课程设计还旨在提高学生的团队协作能力和创新意识，为将来的工程实践和技术创新打下坚实的基础。

电力电子装置的基本原理与设计：学生需掌握电力电子装置的基本原理、主要构成、电路设计及选型计算。

学生还需具备能够根据实际需求独立完成装置的初步设计能力。

系统的运行与控制：学生需理解并掌握电力电子系统的运行特性，包括稳定性、动态响应等。

学生还需掌握系统的控制策略，如PID控制、模糊控制等，并能够根据实际需求设计合适的控制系统。

优化与改进：学生需要根据实际需求和现场环境对电力电子装置进行优化和改进，以提高其性能和使用寿命。

这包括装置的节能优化、抗干扰设计以及可靠性提升等。

电力电子技术课程设计报告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XX指导教师目录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 中频加热电源根本原理2.2 中频加热电源根本构造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 中频加热电源根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展感应加热，根本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，假设线圈A中通以交流电流i1，那么线圈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。

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。

电力电子技术中的谐振电路设计与应用

电力电子技术中的谐振电路设计与应用电力电子技术在现代电力系统中扮演着重要的角色，能够对电力进行有效的转换与调节。

其中谐振电路作为一种常见的电力电子电路，在各种电力电子设备中得到广泛应用。

本文将围绕谐振电路的设计与应用展开论述，探讨其原理及优势，并通过实际案例来说明谐振电路在电力电子技术中的重要性。

一、谐振电路的简介谐振电路是一种特殊的电路结构，其目的是在电路中形成谐振现象。

谐振电路由LCR三要素组成，即电感（L）、电容（C）和电阻（R）。

在电路中，当谐振频率等于电路固有频率时，电感和电容之间的交换能量将不断增加，能量的交换形式象征着谐振。

谐振电路的设计目标是为了使得电路能够在特定的频率范围内表现出良好的谐振特性。

在实际应用中，谐振电路有多种形式，包括串联谐振电路、并联谐振电路和串-并联谐振电路等。

不同类型的谐振电路适用于不同的电力电子设备，具有不同的特点和应用场景。

二、谐振电路的设计原理谐振电路的设计原理基于LCR电路的特性，通过合理选择电感、电容和电阻的数值，使电路能够在特定频率下实现谐振。

在设计谐振电路时，需考虑以下几个因素：1. 谐振频率的选择：谐振电路的谐振频率是根据具体应用需要来确定的，常见的选择包括50Hz、60Hz等。

根据谐振频率的不同，电路的参数选择也会发生改变。

2. 电感和电容的选择：电感和电容的数值选择是谐振电路设计的关键，其数值决定了电路整体的谐振特性。

在选择时，需要考虑电压、电流、功率等参数的要求，以及元器件的可获得性和成本等因素。

3. 电阻的选择：电阻在谐振电路中起到阻尼作用，可以影响电路的稳定性和响应速度。

合理选择电阻的数值可以实现电路的稳定工作，并提高系统的动态响应特性。

谐振电路的设计需要进行精确的计算和模拟分析，以确保设计的准确性和可靠性。

现代电力电子软件的广泛应用使得谐振电路的设计变得更加方便和高效，设计工程师可以通过软件工具快速实现电路参数的优化和仿真分析。

三、谐振电路的应用实例谐振电路在电力电子技术中有着广泛的应用，例如电力调制器、交流变频器、谐振变换器等。

电力电子技术课程设计

设计拓展阅读与探索
参考教材附录及推荐阅读材料，开展以下拓展活动：
1.阅读电力电子技术领域内的经典论文或最新研究报告，了解行业发展趋势；
2.分析电力电子器件在不同应用领域（如电动汽车、轨道交通、可再生能源等）的发展前景；
3.探索新型电力电子器件（如宽禁带半导体器件）的技术特点及其在电力电子技术中的应用潜力；
6.实施交流调压器和调功器实验，观察电压调节效果；
7.结合实际案例，开展电力电子变换器在特定应用场景的综合性实验，提升学生的实际操作能力和问题解决能力。
4、教学内容
《电力电子技术》课程设计评价与反思
依据教材第十二章“电力电子技术的应用与发展”，进行以下教学评价与反思：
1.组织学生对课程设计过程中的理论知识掌握、实践操作技能、问题解决能力等方面进行自我评价；
2.引导学生对比仿真结果与实验数据，分析差异产生的原因，并探讨改进措施；
3.对课程设计项目进行小组讨论，分享经验，互相学习，提高团队协作能力；
4.教师针对学生在课程设计中的表现给予评价，指出优点与不足，提出改进建议；
5.结合电力电子技术的最新发展动态，引导学生思考如何将所学知识应用于未来职业发展；
6.反思课程设计的教学过程和方法，为后续课程的教学提供改进方向和参考。
4.研究电力电子电路在不同国家和地区的标准和规范，了解国际差异；
5.调研电力电子技术在节能减排、提高能源利用效率方面的作用和贡献；
6.鼓励学生提出创新性想法，设计并探讨可能的电力电子技术应用方案，培养学生的创新意识和科研兴趣。
电力电子技术课程设计
一、教学内容
《电力电子技术》课程设计
本课程设计基于教材第九章“电力电子器件及其应用”，内容包括：
1.晶闸管（SCR）的工作原理及其在电力电子装置中的应用；

500kW IGBT并联谐振感应加热电源主电路参数设计

500kW IGBT并联谐振感应加热电源主电路参数设计文章给出了500kW IGBT并联谐振感应加热电源的主电路结构，其整流器采用晶闸管相控整流方式，逆变器采用全控型器件IGBT，整个感应加热系统工作在弱容性准谐振状态。

文中给出了感应加热电源控制结构，对整流侧和逆变侧的元件参数进行分析与计算。

标签：并联谐振；感应加热；电源；硬件；参数1 概述目前，作为国际上较为先进的加热技术——感应加热技术，相较于传统加热方式，具有一定程度上的优势，如高加热效率、加热速度快、可控性强和便于实现自动控制等[1]，因此在国民经济和生产生活中得到了广泛的应用。

感应加热技术的核心技术点在于感应加热电源的研究，感应加热电源的性价比对感应加热系统获得应用的速度与广度起着至关重要的作用[2]，随着电力电子器件制造技术及其控制技术的逐步成熟，以电力半导体器件为主要元件的固态电源的制造成本正在迅速下降，不断提升其性能水平是这种新技术获得最大限度推广的重要条件。

本文所研究的500kW IGBT并联谐振感应加热电源中的整流器采用晶闸管相控整流方式[3]，由全控型器件IGBT组成并联谐振式逆变器，负载槽路的谐振频率要略低于主开关器件的开关频率，整个系统工作在弱容性准谐振状态[4]，本文主要分析、计算了整流侧和逆变侧的元件参数。

感应加热电源控制结构如图1所示。

2 整流侧硬件参数分析设计2.1 整流桥晶闸管的选型整流器采用三相桥式可控整流[5]，通过改变整流控制角来改变整流器输出电压。

进线的线电压为：U1=380V整流器输出电压为：Ud=1.35U1=513V整流元件所能承受的峰值电压为：660V负载电压有效值为：U0= =1.11Ud≈575V输出电流有效值为：Id= = =870A因此，晶闸管的通态平均电流为：I= = =360A选择晶闸管型号为：KP-800A/1200V2.2 滤波电容器的分析设计系统中滤波和稳定电压的功能主要由滤波电容器C来完成，其电压纹波脉动为300Hz，滤波电容器C与直流电源的等效负载Z0的乘积等于滤波电路的时间常数[6]，其值必须是纹波中基波的周期时间的6-8倍以上[7]，即电源谐振时的阻抗为：Z0= =0.663 逆变侧硬件参数分析设计3.1 IGBT的参数分析设定IGBT所承受的正向电压值就是前端整流器的输出电压Ud，实际应用中留有一定的安全裕量，一般为2到3倍的Ud[8]，所以IGBT的额定电压为：UN=2～3Ud=1026～1539V因此可选定额定电压为1500V的SKM100GB123D IGBT。

电力电子课程设计--小功率晶闸管整流电路

工业大学课程设计报告书课程设计名称：电力电子技术专业：自动化班级：120302学生姓名：庆指导教师：谢幕君日期：2014 年 1月17 日目录1.2.3.3.13.2 ·3.2.13.2.23.2.33.2.43.3 ·3.3.13.3.24.5.···一. 课程设计目的电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要的实践教学环节。

它与理论教学和实践教学相配合，可加深理解和全面掌握《电力电子技术》课程的基本容，可使学生在理论联系实际、综合分析、理论计算、归纳整理和实验研究等方面得到综合训练和提高，从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力。

因此，通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1）加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识，提高学生综合运用所学知识的能力；2）培养学生根据课程设题的需要，查阅资料和独立解决工程实际问题的能力；3）学会仪器的正常使用方法和调试过程；4）培养分析、总结及撰写技术报告的能力。

二、主要技术参数：1、 220V 交流供电电源；2、电路输出的直流电压和电流的技术指标满足系统要求。

3、电路应具有一定的稳压功能，同时还具有较高的防治过电压和过电流的抗干扰能力。

触发电路输出满足系统要求。

4、负载为并励直流电动机，型号为Z232 ，电机参数为：型号额定功率额定电压额定电流额定转速最高转速Z2-320.8kw220V 5.1A750r/min1500r/min三、课设方案的选择与确定3.1 系统总设计框图.保护电路电源触发电路整流电路负载电路3.2 方案论证3.2.1 对电气控制系统的技术要求：1、电源电压：交流220V/50Hz2、输出额定电压： 220V3、输出额定电流： 5.1A3.2.2 主电路的选择：根据课题要求正确选择主电路形式；单相相控整流电路主电路有单相半波、单相桥式全控、单相桥式半控等。

晶闸管并联谐振中频加热电源的基本结构及工作原理

逆变电路的结构电路原理图逆变电路的结构电路原理图如图2-1所示：图2-1 单相电流型逆变电路原理图桥臂串入4个电感器，用来限制晶闸管开通时的电流上升率d i/d t。

VT1～VT4以1000～5000Hz的中频轮流导通，可以在负载得到中频电流。

采用负载换流方式，要求负载电流要超前电压一定的角度。

负载一般是电磁感应线圈，用来加热线圈的导电材料。

等效为R、C串联电路。

并联电容C，主要为了提高功率因数。

同时，电容C和R、L可以构成并联谐振电路，因此，这种电路也叫并联谐振式逆变电路。

工作原理输出的电流波形接近矩形波，含有基波和高次谐波，且谐波的幅值小于基波的幅值。

波形如图2-2所示。

图2-2 单相电流型逆变电路波形图基波频率接近负载谐振的频率，负载对基波呈高阻抗。

对谐波呈低阻抗，谐波在负载的压降很小。

因此，负载的电压波形接近于正弦波。

一个周期中，有两个导通阶段和两个换流阶段。

t1～t2阶段，VT1，VT4稳定导通阶段，i o=I d；t2时刻以前在电容C建立左正右负的电压。

t2～t4：t2时刻触发VT2，VT3，进入换流阶段。

L T使VT1，VT4不能立即关断，电流有一个减小的过程。

VT2，VT3的电流有一个增大的过程。

4个晶闸管全部导通。

负载电容电压经过两个并联的放电回路放电。

L T1～VT1～VT3～L T3～C，另一条：L T2～VT2～VT4～L T4～C。

t=t4时刻，VT1，VT4的电流减小到零而关断，换流过程结束。

t4～t2称为换流时间。

t3时刻位于t2～t4的中间位置。

为了可靠关断晶闸管，不导致逆变失败，晶闸管需要一段时间才能恢复阻断能力，换流结束以后，还要让VT1，VT4承受一段时间的反向电压。

这个时间称为tβ=t5-t4，tβ应该大于晶闸管的关断时间t q。

为了保证可靠换流。

应该在电压u o过零前tδ=t5-t2触发VT2，VT3。

tδ称为触发引前时间，tδ=tβ+tγ，电流i0超前电压U0的时间为：tφ=tβ+0.5 tγ。

电力电子课程设计报告-晶闸管集成触发电路设计.docx

电力电子课程设计报告-晶闸管集成触发电路设计.docx电力电子课程设计报告班级：学号：姓名：目录一、晶闸管对触发脉冲的要求 (1)二、锯齿波移相触发电路原理 (2)三、KJ006集成触发电路的内部结构 (4)四、 KJ006 集成触发电路的工作原理及各管脚波形 (4)五、 KJ006典型接线图 (7)六、实验结果 (7)七、自我评价 (12)八、参考文献 (12)九、附录 (13)题目要求：晶闸管集成触发电路设计一、晶闸管对触发脉冲的要求1.1、BTA06简介本课程设计应用的是BTA06系列的晶闸管，BTA / BTB06 T / D / S /可控硅系列是高性能的玻璃钝化PNPN 器件，这些器件是适用于一些需要高灵敏度的应用。

其特点是：GT I =10mA ，H I =15mA,1.2、晶闸管对触发电路的要求触发信号可以使交流、直流或脉冲，脉冲信号只能在门极为正、阴极为负时起作用。

触发信号的电压波形有多种形式。

（1）、触发信号应有足够的功率（电压与电流）触发电路输出的触发电压和触发电流，应大于晶闸管的门极触发电压和门极触发电流。

在触发信号为脉冲形式时，只要触发功率不超过规定值，触发电压、电流的幅值在短时间内可大大超过额定值。

（2）、触发脉冲要具有一定的宽度，前沿要陡触发脉冲的宽度一般应保证晶闸管阳极电流在触发脉冲消失前达到擎住电流，使晶闸管能保持通态，这是最小的允许宽度。

（3）、触发脉冲的移相范围应能满足变流装置的要求触发脉冲的移相范围与主电路形式、负载性质及变流装置的用途有关。

如三相半波电阻性负载时，要求移相范围为150，而三相桥式全控电阻性负载要求移相范围为120。

（4）、触发脉冲与主回路电源电压必须同步为了使晶闸管在每一周期都能重复在相同的相位上触发，保证变流装置的品质和可靠性，触发电路的同步电压与主回路电源电压必须保持某种固定的相位关系。

（5）、应有良好的抗干扰性能。

温度稳定性及与主电路的电器隔离触发电路通常采用单独的低压电源供电，因此为了避免之间的干扰，应与主电路进行电气隔离，常用的方法是在触发电路与主电路之间连接脉冲变压器但此类变压器需要专门设计。