数字锁相控制的igbt感应加热电源精品

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1、第34卷第6期电子器件Vol．34No．62011年12月ChineseJournalofElectronDevicesDec．2011DigitalPhase-LockedControlIGBTInductionHeatingPower*SUNJuan，TANGZhenan，CHENYi(SchoolofElectronicScienceandTechnology，DalianUniversityofTechnology，DalianLiaoning116024，China)Abstract:Designforaintermediatefr

2、equencypowersupplyin20kHz/10kW．Inthepowersupply，athree-phaseuncontrolledrectifierandtheseriesresonanceinverterisapplied．Theparametersofmaincircuit’sdevicesaregivenandthroughsimulinksimulationprovidesbasisforexperimentdevice．ThenaccordingtotherequirementsofIGBT，wechoosetheIG

3、BTdrivingcircuitSKHI22AandresearchindetailonIGBTdrivecircuitanditsperipheralcircuitdesign．Aphase-lockedcontrolisrealizedwiththeintegratedphase-lockedloopCD4046andthedigitalsignalpro-cessorDSP，sothattheloadpowerfactorofthepowersupplycanbealwayskepttounity．Thisdigitalphaseloc

4、kedloophashighstability．Experimentresultsshowthefeasibilityofthisdesign．Keywords:inductionheatingpower;IGBT;uncontrolledrectifier;inverterEEACC:8540;2570Bdoi:10．3969/j．issn．1005－9490．2011．06．021数字锁相控制的IGBT感应加热电源*孙娟，唐祯安，陈毅(大连理工大学电子科学与技术学院，辽宁大连116024)摘要:以20kHz/10kW中频电源为设计对象，设

5、计了采用三相不控整流和串联谐振逆变器的IGBT淬火感应电源。给出了其功率主电路器件的具体参数并通过Simulink仿真为实验装置提供了依据;根据IGBT的驱动要求，选择驱动器SKHI22A详细研究了IGBT的驱动电路及其外围电路的设计;锁相控制电路由CD4046和DSP共同实现，使逆变器的工作频率锁定于槽路的固有谐振频率，稳定性高。实验结果验证了该设计的正确性。关键词:感应加热电源;IGBT;不控整流;逆变器中图分类号:TM924．5文献标识码:A文章编号:1005－9490(2011)06－0690－05感应加热表面淬火是利用感应电流通过工

6、件产处理器DSP实现了一种快速、稳定的锁相控制。生热效应，使工件表面局部加热继之快速冷却的技1系统电路设计术。淬火后，工件心部仍保持淬火前的韧性，而表面具有高硬度，高耐磨性的优点。淬火的核心部分是感主电路由三相不控整流、滤波器、串联负载谐振应加热电源。本文设计的中频电源适用于较大直径单相全桥逆变及谐振负载电路L、C、R等部分构成，轴类、中大齿轮的淬火。感应加热电源要求电力半导系统框图如图1所示。体功率器件具备高压、大电流、工作频率高、功耗低等指标，普通的功率器件很难实现。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)

7、的出现为解决这一问题提供了新的办法。IGBT结构与MOSFET相似，只是多了一个P+层引出作为发射极。它兼有双极型晶体管和场效应晶体管的特点，控制时有MOSFET的特点，即电压型控制器件，开通关断特性好、速度快;导通时具有双极型晶体管的特点，即电压电流容量大、压降小。本文以20kHz/10kW中频电源为设计对象，采用西门康型号为SKM100GB12T4G的IGBT作为感应电源图1系统总框图开关器件，选用先进的集成驱动模块SKHI22A来驱整流部分采用二级管不控整流LC滤波电路，利用动IGBT，另外，采用集成锁相环CD4046和数字信号二极管的

8、正向导通、反向阻断特性自然整流，无需任何收稿日期:2011－06－30修改日期:2011－07－18第6期孙娟，唐祯安等:数字锁相控制的IGBT感应加热电源691控