中频感应加热电源的设计
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 ．
中频感应器的设计与计算
表2-4 几种常见金属坯料某些典型感应器的效率 坯料 类别 钢（＜Tc） 钢（＞Tc） 铜合金 铝 效率% ηt（电效率） 0.90-0.95 0.70-0.75 0.40-0.45 0.45-0.52 ηU（热效率） 0.90-0.96 0.75-0.85 0.90-0.92 0.90-0.95 η（总效率） 0.80-0.92 0.55-0.65 0.35-0.40 0.40-0.50
中频感应加热设备服务网 ｈｔｔｐ：／／ｚｐｇａｎｙｉｎｇｊｉａｒｅ．ｗｄｗｄ．ｃｏｍ 电话：１５２０２９６３２２７ ＱＱ：８７１９７３８０４
2-5螺线管感应器的参数计算
2-5-1螺线管感应器主要尺寸的确定
1、感应器内径D1
一般地，D1/D2=1.5-2.5 平均地，D1/D2=2
①为了获得高的电效率ηu，应尽量采用较小的D1/D2。
P= PT /η
（2-10）
只要求出PT、η，就可确定中频变频器的额定功率。 其实式（1-3）：Q=I Rt中的I R即PT。 Q=PT t （2-11）
2 2
Q又可以用C、Δ T、G的乘积来表达。 即： Q=C Δ T G （2-12）
中频
加 感应
热设
务 备服
网
ｔｐ： ｈｔ
／／
ｎｙｉ ａ ｇ ｐ ｚ
[注] Tc指居里温度。
从上表可以看出，钢在热锻时感应器的总效率可在0.55-0.65之间选取。
中
应 频感
加
备 热设
服
网 务
：／／ ｐ ｔ ｔ ｈ
ｚｐ
ｉｎｇ ｙ ｎ ａ ｇ
ｊｉ
ｄｗ ｗ ． ｅ ａｒ
ｄ．
电 ｃｏｍ
话
２０２ ５ １ ：
９６
基于DSP的数字化中频感应加热电源仿真研究
０ 引言
随 着工 业 的不 断 发 展 ，感 应加 热 领 域 对 高 品
质 电源设 备 的 需 求 日益 增 多 ，提 高 中频 感 应 加 热
电源 性能 的研 究 也越 来 越 受 到关 注 。但 是 由于 我
国 传统 的 中频 电源 在 控 制 方面 还 是 采用 模 拟控 制
为 主 ，存 在 功率 因素 底 、可 靠 性 差 等 缺点 ，严 重
阻碍 了中频 电源的发 展 。 为 了弥 补传 统 中频 电源 控制 方面 存在 的 问题 ，
图 １ 中 频感 应 加 热 电 源 基 本 结构
本文 提 出 了基 于 ＤＳ Ｐ数 字控 制 方法 ，通 过 采用 数 字控 制 方法 可 以以提 高 系统 频率 跟 踪 的稳 定 性 和
技术 领域 有着广 泛的 应用 。
算 其 整 定值 。即通 过 将 计 算 得 到 的 系统 匹 配 寄 存
器 与检 测 频率 的 差值 与设 定 的 相 比较 ，判 断 采取
何种控 制算 法 。 ３２ 死 区控 制 ．
由于 电压 型 串联 谐振 电路 的直 流 侧 可 以 等效 为 直 流 电压 源 ，如 果 上 下桥 臂直 接 通 路 会 发 生短
试 验 证 明基 于 ＤＳ Ｐ的数 字化 中频感 应 加 热 电
源 的可 行 性 和 有效 性 ，并 将其 应 用 在 已开发 的某 些工业 控制 中，取得 了良好 的试 验效 果 。
串联谐振 。这种主 电路整体 结构简单 可靠 。
２ 数字控 制 电路结构
选用 Ｔ 公 司生产 的 Ｔ ３０ Ｆ ４７型 ＤＳ Ｉ ＭＳ ２Ｌ ２０ Ｐ作 为 控 制 处理 器 ，它主 要 具 有 以下 特 点 ：采 用高 性
项目五 中频感应加热电源的原理与检修
②30≤ α ≤150°° 当触发角α ≥30°时，此时的电压和电流波形断续，各个晶闸管的 导通角小于120°，α =60°的波形。
3）基本的物理量计算 ①整流输出电压的平均值计算：
当0°≤ α ≤30°时，此时电流波形连续，通过分析可得到：
载阻抗的影响。 4）当电路出现故障时，电路能自动停止直流功率输出，整流电
路必须有完善的过电压、过电流保护措施。 5）当逆变器运行失败时，能把储存在滤波器的能量通过整流电
路返回工频电网，保护逆变器。
（3）平波电抗器 平波电抗器在电路中起到很重要的作用,归纳为以下几点：
1）续流 保证逆变器可靠工作。 2）平波 使整流电路得到的直流电流比较滑。 3）电气隔离 它连接在整流和逆变电路之间起 到隔离作用。 4）限制电路电流的上升率di/dt值，逆变失败 时，保护晶闸管。
（4）控制电路 中频感应加热装置的控制电路比较复杂，可以包括以下几种：整流触发电路、
逆变触发电路、起动停止控制电路。 1）整流触发电路
整流触发电路主要是保证整流电路正常可靠工作，产生的触发脉冲必 须达到以下要求：
①产生相位互差60º的脉冲，依次触发整流桥的晶闸管。 ②触发脉冲的频率必须与电源电压的频率一致。 ③采用单脉冲时，脉冲的宽度应该大与90º，小于120º。采用双脉冲
3）起动、停止控制电路 起动、停止控制电路主要控制装置的起动、运行、停止。一般由 按纽、继电器、接触器等电器元件组成。
（5）保护电路 中频装置的晶闸管的过载能力较差，系统中必须有比较完善的保 护措施，比较常用的有阻容吸收装置和硒堆抑制电路内部过电压， 电感线圈、快速熔断器等元件限制电流变化率和过电流保护。 必须根据中频装置的特点，设计安装相应的保护电路。
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
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。
中频感应加热电源 原理
中频感应加热电源原理中频感应加热电源是一种常用的加热设备，它利用中频电流的感应作用将电能转化为热能。
该电源的工作原理主要包括电源单元、谐振电路、功率变换单元和控制单元等几个关键部分。
电源单元是提供电能的装置，通常由三相交流电源和整流电路组成。
交流电源通过整流电路将交流电转化为直流电，然后进一步进行滤波，以保证电源稳定。
谐振电路是中频感应加热电源的核心部分，它由电容器和电感器组成。
谐振电路的作用是将直流电转化为中频交流电，并将其输出到功率变换单元。
功率变换单元主要由功率开关管和输出变压器组成，其作用是将中频交流电通过功率开关管的控制进行变换，使其达到所需的电压和电流。
功率开关管可以根据负载的变化来调整输出功率，从而实现对加热过程的控制。
输出变压器则是将电源提供的中频交流电转化为适用于加热设备的高电压和高电流。
控制单元是中频感应加热电源的智能化部分，它通过传感器实时监测加热过程中的温度、电流和电压等参数，并根据设定的加热要求进行调节。
控制单元可以实现加热功率的精确控制和加热时间的设定，从而提高加热效率和产品质量。
中频感应加热电源具有许多优点。
首先，它具有高效率和节能的特点。
由于中频电流只在工件表面产生感应加热效应，因此加热效率较高，可以减少能量的浪费。
其次，中频感应加热电源具有快速加热和均匀加热的特点。
由于电磁感应的作用，加热速度快且加热均匀，可以提高生产效率和产品质量。
此外，中频感应加热电源还具有操作简便、自动化程度高等特点，可以提高工作环境的安全性和操作的便利性。
中频感应加热电源广泛应用于金属加热、焊接和热处理等领域。
在金属加热方面，中频感应加热电源可以用于钢铁、铜、铝等金属材料的加热和熔炼。
在焊接方面，中频感应加热电源可以实现金属材料的局部加热，从而实现高效的焊接。
在热处理方面，中频感应加热电源可以用于金属材料的淬火、回火和退火等工艺，以改善材料的性能和延长使用寿命。
中频感应加热电源是一种高效、节能的加热设备，其工作原理简单明了。
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
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
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。
一种新型中频感应加热电源的设计与实现
电压高， 功率大 ， 适用于冶炼及加热处理大中型工件
的生 产过程 。
图 １ 并 联 型 中频 感 应 加热 电源 原 理 图
串联式 和并 联 式两 种 电路组 成 形 式 不 同 ， 工 但
作 原理 相 同。 是将 三相交 流 电经 Ｓ Ｒ。 Ｃ 都 Ｃ ～Ｓ Ｒ 组成
① 作者简介： 于松林 男 １６ ９ ５年出生 １８ ９５年毕业于大同煤校 工程师 霍州
应 加热 电源 ， 方 面对 老产 品进 行 改造 ， 一 另一 方 面进
种 为 串联 式逆 变 回路 方式 ； 另一种 为并 联式逆 变 回
路方 式 ， 图 １ 两 种 组 成方 式 的 不 同之 处是 逆 变 回 见 。 路 ， 者是将 图 １中的 Ｌ 、４Ｋ Ｋ ４去掉 ， 前 ３Ｌ 、 Ｋ 、 Ｋ 分别 用
０ １０ ３４ ０
维普资讯
２０ ０ ７年 第 ６期
于松林 ： 一种 新型 中频 感应加 热 电源的设 计 与 实现
的全桥全 控整 流后输 出一 个 ＤＣ０ ～５０Ｖ的可 调直 ０ 流 电压 ， 出 电压 的高 低 由 电位 器 旋 钮 Ｗ１来 调 节 。 输 因电网 电压 的高低 波动 ， 因负 载的变 化而 引起 的逆 或 变输 出 电压 、 电流的变化 ， 由互感 器 Ｌ 和变 压器 Ｔ Ｈ ， 输 出的信号 反馈送 至 Ｃ ９０ ３ Ｆ７ ３ Ｂ的 Ｖｋ 和 Ｖ 【 ｆ。 ｎ 进行 Ｐ 运 算调 整 ， 出 电压 和 电流 稳定 。 输 图 １中的逆变 桥 由晶闸管 ｋ 。～ｋ 和 Ｌ ｋ ｋ 。～ Ｌ
有逆变 失 败 和 垂 直 桥 臂 两 晶 闸 管 （ ｋ、ｋ ｋ 。ｋ 或 ｋ ， ｋ、 ｋ ｋ）直 通两 种 故 障 的 双重 保 护 功能 。 种 逆变 器 触 两 发脉 冲的产 生和加 热线 圈 Ｌ Ｌ与补偿 电容 Ｃ Ｃ的谐 振
针对中频感应加热装置的电气设计
针对中频感应加热装置的电气设计作者：杜艳孙振亮李玲芬林占伟来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2014年第04期摘要：随着科技的发展，感应加热技术作为一种新型清洁、高效的加热能源，越来越多地应用于人们的生产生活当中。
针对中频感应加热装置的需要设计了一种感应加热电源。
主电路部分采用交-直-交结构，包括有整流桥、直流滤波、逆变桥以及相关保护电路。
先将50Hz三相交流电经过整流滤波变成平滑的直流，再经过由两个IPM功率模块构成的逆变桥，将直流变成脉宽输出的交流电，得到要求的交流电。
控制电路部分采用8751单片机为主控芯片，以SG3525为PWM发生器，ADC0809作为A/D转换芯片。
为了实现选择功率输出，还做出了中断键盘电路。
为了防止溢出又加上了看门狗电路。
编程部分，主要绘出了主程序流程图、A/D 采样流程图、键盘流程图以及除法程序流程图。
关键词：中频感应加热装置电气设计0 引言在一些新兴的加热方式中，利用电能加热最为瞩目。
最为常见的就是让电流流过电阻产生热量的加热方式。
这个方法虽然简单，但是由于是接触性加热，存在造成金属物质氧化、加热不均匀等缺点。
为适应现代生活和工业生产逐步提高的加热要求。
人们研究了一种新的加热方式-利用磁场和电场进行非接触式的加热。
这种方式没有以上方式所具有的缺点。
满足现代高品质的家庭生活和高效率的工业生产的要求，具有很大的市场前景。
1 感应加热目前存在的缺点以及问题①对加热设备的要求成本高：传统的加热设备结构简单，成本低廉。
但是感应加热设备需要高性能的电源支持，所以目前来讲成本是高昂的。
而且由于设备复杂度提高，也不利于无故障生产。
②产生电磁污染：从表面上看，感应加热设备似乎对环境没有污染。
但是它却会产生一种人眼看不到的，而且常常会被忽视的污染——电磁污染。
虽然目前的科学技术仍然无法确定电磁污染到底对人体的危害有多大，但是目前的共识是对人体肯定有害。
所以人们必须对电磁污染抱有足够的重视。
中频电磁感应加热器设计
摘要本文以感应加热为研究对象，简要介绍了感应加热的基本原理和特点，阐述了感应加热技术的现状及其发展趋势。
本文主要研究了感应加热器的设计方法。
感应加热器是利用工件中的涡流的焦耳效应将工件加热，这种加热方式具有效率高、控制精确、污染少等特点，在工业生产中得到了广泛的应用。
如何设置感应线圈的参数使之满足被加热工件中性能要求普遍关注的问题。
传统的设计方法是利用线圈在整个电路中的等效电阻地位，利用一系列电磁学公式计算出线圈的性能参数。
然而这种基于实验的系统设计方法却耗时费力，并且测量成本高。
因此，近似模拟方法对于感应加热器的设计和研究具有重要意义。
本文的主要工作是建立感应加热器的近似设计方法。
从感应加热理论的一系列经过实验数据修正过的理论曲线为依据，根据工艺要求得出相关物理参数，并通过计算得到感应器的设计参数。
关键词：第一章绪论1.1 国内外感应加热的发展与现状随着现代科学技术的发展，对机械零件的性能和可靠性要求越来越高，金属零件的性能和质量除材料成分特新外，更与其加热技术密不可分。
例如，加热速度的快慢不仅影响生产效率而且影响产品的氧化程度，局部温度过冷或过热可能导致产品变形甚至损坏等。
由于感应加热具有热效率高，便于控制等优点，目前在金属材料加工，处理等方面得到广泛应用。
在工业发达国家，感应加热研究起步较早，应用也更为广泛。
1890年瑞士技术人员发明了第一台感应熔炼炉——开槽式有芯炉，1916年美国人发明了闭槽式有芯炉，感应加热技术开始进入实用化阶段。
1966年，瑞士和西德开始利用可控硅半导体器件研制感应加热装置。
从此感应加热技术开始飞速发展，并且被广泛用于生产活动中。
在我国，感应加热技术起步比较晚，与世界发达国家相比存在较大的差距。
直到80年代初，感应加热设备才有一定的应用，但因其与其它加热方式相比在节能和无环境污染等方面的显著优势，近几年来得到了长足的发展，已经广泛应用于钢铁、石油、化工、有色金属、汽车、机械、和军工产品的零部件热处理方面，且随着感应加热技术的进一步发展，其市场应用前景将越来越广阔。
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。
中频电磁感应加热器设计
中频电磁感应加热器设计中频电磁感应加热器是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的加热设备。
其主要特点是加热效率高、操作稳定、加热均匀等，被广泛应用于金属熔炼、热处理、烘干等领域。
本文将介绍中频电磁感应加热器的设计要点和关键技术。
首先，中频电磁感应加热器的设计要点之一是选取合适的工作频率。
一般中频电磁感应加热器的工作频率在1kHz到100kHz之间，选择合适的频率可以提高加热效果。
频率过低会导致加热器体积庞大、功率损耗大；频率过高会导致加热效率下降、设备成本增加。
因此，在设计中频电磁感应加热器时，需要综合考虑加热物质的导电性和加热深度等因素，选取合适的工作频率。
其次，中频电磁感应加热器的设计关键技术之一是电路设计。
中频电磁感应加热器主要由功率电源、逆变器和感应线圈等组成。
功率电源是提供电能的源头，逆变器负责将直流电能转换为交流电能，感应线圈则负责产生磁场。
在电路设计时，需要考虑功率电源的输出功率、逆变器的工作效率和稳定性，以及感应线圈的参数选择和布置方式等。
第三，中频电磁感应加热器的设计还需要注意冷却系统的设计。
由于加热过程中会产生大量热量，为了保证设备的正常运行，需要设计有效的冷却系统进行热量排放。
一般可以采用风冷或水冷方式进行冷却，具体选择要根据加热器的功率和工作环境来确定。
同时，还需要设计适当的温度控制系统，监测和控制加热温度，以保证加热质量和安全性。
最后，中频电磁感应加热器的设计还需考虑安全性和可靠性。
在设计中，需要遵循相关的国家标准和安全规范，确保电路设计合理、绝缘性能良好、接地可靠等。
此外，还需要进行充分的试验和验证，确保设备的性能稳定可靠，安全使用。
综上所述，中频电磁感应加热器的设计是一个综合考虑电磁感应原理、电路设计、冷却系统、安全性和可靠性等多个方面的过程。
只有合理设计并注意以上关键要点和技术，才能保证中频电磁感应加热器的高效、稳定和安全运行。
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。
GBT中频感应加热电源的研究
（ 北 电力 大 学 电气与 电子 工 程 学院 ，河 北 保 定 ０ １ ０ ） 华 ７０５
摘 要 ： 分析并联 型逆 变器的工作 状 态的 基础上 ，提 出 了电压 、 电流双 闭环 整 流控 制 方 法 ；设 计 了一种 在 锁相 电路 与 定角控 制 相结合 的逆 变器频 率跟踪 方 法 ；对ＩＢ 中频感应加 热 电源 易产生 的常 见故障 进行 了分 ＧＴ
ＷＡＮＧ Ｙｏ ｇ ｉ ｇ Ｐ ｎ ｘ ｎ ， ＥＮＧ Ｙｏ ｇｌｎ ＬＩ ｂ ｎ ｎ ｏ ｇ， Ｙａ ｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｌ ｔ ｃｌ ｎ ｌｃｒｎｃ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｎｏｔ ｈｎ ｌｃ ｉ Ｐ ｗｅ ｎｖ ｒｉ ， Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅ ｒ ａ ａ ｄＥ ｅｔ ｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ ， ｒ Ｃ ｉａＥｅ ｔ ｃ ｏ ｒ ｉｅｓ ｙ Ｅ ｃｉ ｏ ｎ ｈ ｒ Ｕ ｔ
第 ｌ卷 第 ２ ４ 期
２ １ ２ ０１ 年 月
奄 泾 敷 左 阕
ＰＯ Ｗ ＥＲ Ｕ ＰＰＬＹ Ｓ ＴＥＣＨ Ｎ Ｏ ＬＯ ＧＩ Ｓ Ｎ Ｄ ＰＰＬＩ Ｅ Ａ Ａ ＣＡ ＴＩ Ｎ Ｓ Ｏ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ２ １１ ． Ｆｅ ｂ ２０１ １
ＩＢ 中频感应加热 电源的研 究 ＧＴ
功 率器 件 的容 量 要 求 较低 ，逆 变 桥 易 并联 扩 容 ，
对 负 载适 应 能 力 强 等 优 点 ，所 以在 感 应 加热 电源
析 ，并设 计 了相应 的保 护措 施和 保护 电路 。研 制 了１ Ｏｗ ／ ｋ ｚ ｋ Ｏ ８ Ｈ并联 型 中频 感应加 热 电源 ，验 证 了所设 计
控 制 方法 的正 确性和 有 效性 。
关键 词 ： 感应 加热 ；Ｉ Ｔ Ｇ ；中频 ；过 压保护 Ｂ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ０ ＧＢＴ ｅ ｕ — ｅ ｕｅ ｙＩ ｕｃ ｉ ｎ Ｈ ｅ ｔｎｇＰｏ ｅ ｐｐｌ ｓ ａ ｃ ｎＩ Ｍ ｄｉ ｍ Ｆｒ ｑ ｎｃ ｎｄ ｔｏ ａ ｉ ｗ ｒＳｕ ｙ
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LOGO
总结
? 对中频感应加热及其相关技术的发 展、现状和趋势做了一个比较全面 的论述,由于时间和各方面条件的 限制, 仅对中频感应加热电源主电 路中整流电路以及感应加热电源的 控制电路进行了设计.
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确定电流额定值I
I2 ?
t
?
I
2 R
t?
I ? ? ? IR ? 2 ? 1.3? In ? 2 ? 115.83 ? 1.3 ? 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
中频电源控制原理
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U1?U
给定 电压
Ut
Us 整流控 电压调 制角调a 节器 节器
可控 Ud 滤波 整流 电路
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逆变 负载
变路 电路
f
Tc
电压反 馈电路
U0
Ud d1
逆变触脉冲形 发电路成电路
LOGO
系统控制的采用
P I Us ? U P I
调
调
节 ＋节
Ur
整 控
流 制
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角调
节
器
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电压反馈
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温度反馈
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路电波滤
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逆 变 电 路
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整流电路设计
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? 二极管电压额定值 取波动系数为1.3，安全系数=1.5
VRRM ? UAC ? 2 ? 1.3? ?
VRRM ? U AC ? 2 ? 1.3? ? ? 380? 2 ? 1.3? 1.5 ? 1047.774V
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谢谢 各位老师 指导
感恩的心
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有你！
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感应加热电源的基本工作原理
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感应加热电源的基本结构
三相整流器
滤波器
逆变器
整流器控制电路
逆变器控制电路
负载
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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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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设计目的
分析中频感应加热电源原理，主 要研究中频感应加热电源主电路中的 整流电路与中频感应加热电源的控制 方法，为以后研制大功率、超音频感 应加热电源打下基础。
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感应加热电源介绍
? 中频的频率 ? 感应加热电源的优点 ? 国内外发展现状 ? 影响感应加热电源发展的主要因素 ? 感应加热电源的发展阶段 ? 感应加热电源的未来趋势