串联型感应加热电源的自动负载匹配技术

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1、第43卷第8期电力电子技术V01．43No．82o09年8月PowerElectmnicsAugust，2009串联型感应加热电源的自动负载匹配技术李亚斌，彭咏龙，刘永丰(华北电力大学，河北保定07l0o3)摘要：分析了串联型【古l态高频感应加热电源的]作原理，阐述了脉宽移相自动负载匹配技术的工作原理和实现方法。采用该匹配技术可以使高频感应加热电源一‘直保持网侧的高功率因数、低谐波、高效率，从而提高固态高频感应加热电源对负载变化的适应能力。关键词：感应加热：电源；功率数／负载匹配中图分类号：TM924．5；TM86文献标识码：A文章编号：l0o0一lo0

2、X(2009)08一O042—02Technique0fAutO-lOad-matchingOfSeriesInducti0nHeatingPOwerSupplyLIYa-bin，PENGY0ng—l0ng，LIUYong～feng、(r『『j舢ec￡mP0靴rf／ne瑙，8∞d071003，nⅡ)Abstract：The0perati0nprincipleofhighfequencysolid—stateinductionheatingpowersupplyisana1yzed，andtheprinci—pleandIalizati0nofauto—l

3、()ad—matchingbased()nphase—shift(Ps)andpulse—width—modulation(PwM)techniquearlestud—ieddetailedly．Theauf0一load—matchil】gtechniquecanmakethehighfequencys()lid—sta【einducti0nhea【ingpowersupplytokeepthehighpowerfla【．tor，highemcjency，lowl1aI1110njcsandhjghadaptjvecapacjtywjthloadchan

4、ging．KeywOrds：inductionhea“ng；p0wel’supP1y；p0werfactor／auto一1oad—matching1引言行效率、功率因数大于0．9和最佳负载匹配状态。固态高频感应加热电源以其高效、节能、高品质2串联型固态高频感应加热电源等优点在金属热处理等行业得到了广泛应用川。目前，串联型固态高频感应加热电源是一种典型的单固态高频感应加热电源正朝着高频、大容赶、智能化相电压型谐振逆变器，其原理图和输出电压、电流波方向快速发展．而负载阻抗匹配技术是感应加热电形如图1所示。源的关键技术I2_负载阻抗匹配技术是使负载阻抗等于电源

5、额定阻抗的方法和措施。当感应加热电源和负载处于匹配状态时．其输出电压、电流可同时达到额定值，进而满功率输出，此时感应加热电源具有最高的电效率和利用率．并且其运行稳定性和安全性也得以提高：如果感应加热电源与负载不匹配，不仅其效率降低、电源容量得不到充分利用，而且感应加热电源的图l串联型嘲态高频电源原理图及工作波形运行安全性和稳定性也变差。由于同一台电源在加串联型固态高频感应加热电源的工作频率取决热不同负载时．负载的折射等效阻抗差别很大，常规于谐振槽路的固有谐振频率，其最佳的工作状态为的负载匹配方法．如改变匹配变压器的变比(串联零电压换流模式(zVS)，可通

6、过定角控制锁相电路型)、改变谐振槽路参数(并联型)等都有很大的局限来实现。此时：①器件是零电压、零电流开通，开通损性．因此研究采用电子手段实现高频感应加热电源耗很小；②器件是零电压、非零电流关断，但由于器件的关断电流很小，并且是零电压，因此关断损耗也的自动负载匹配，这对提高电源效率和运行稳定性很小：③不存在二极管反向恢复问题，由寄生杂散电有重要的现实意义。感引起的过电压很小。采用电子手段实现负载匹配的方法主要有脉冲密度调节【3j和移相调节两种．其各有优缺点。在此3脉宽移相控制技术脉宽移相控制技术结合了PWM和PS的优点．采用脉宽移相控制技术，完成串联型固

7、态高频感应加在调节电源功率的同时，保证电源的逆变开关器件热电源的自动负载匹配设计。该方法可以使电源在一直工作于最佳的zVS．不仅实现了负载匹配，而且不改变匹配变压器变比的情况下，始终处于最高运提高了电源运行的稳定性和安全性。定稿日期：2o09—02—243．1脉宽移相控制的原理分析作者简介：李亚斌(J97O一)，男，河北蔚县人，博士，研究方向为对于如图l所示的逆变器结构来说，当不采用电力电子技术。脉宽移相时，VQ，，VQ，的触发脉冲完全相同，VQ，42串联型感应加热电源的j动负载匹配技术VQ的也完全相同，两组脉冲在相位上互差l80。，逆变器输出电压为占空

8、比D=50％的方波。如果将VQ。，VQ作为定桥臂，将VQ，VQ构成的动态桥臂的触