全数字中频感应加热电源设计.doc

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1、摘要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。AbstactThisdesignistheentiredigitalm

2、id-frequencyinductionheatingpowersource.Themaincircuitrectificationpartwithtransportedthree-phaseinthisdesignhasallcontrolledthelevelingcircuit,invertedtheelectriccircuittousethesingleiteminversionelectriccircuitsinepulsewidthtomodulate(SPWM),theloadisaantires

3、onancecircuit.ThispaperintroducesanewinversionandthreephasebridgerectificationcontrolcircuitbasedonPIC16F877microcontrollerforthyristormediumfrequencypowersupply.Meanwhilethehardwareandsoftwaredesignsarealsoprovided.Itisapprovedbyanalysingtheexperimentalresult

4、sthatthecircuitsoftlystartsthepowersupplyinthewayofsweeping-frequencyandzero-voltage,andwelltracksthetankresonantfrequencyinnormalworking.ThepoweradjustmentcanbemadebyadoptingSPWMcontroltechnologyinthesystem.Seriesresonanceandfrequencyfollowtechnologyareused.T

5、heIGBT,astheswitchdevice,canworkbetween10Hzto10kHzfrequencychannel,andbasedontheprincipleoftheeffects.KeyWords:inverter;induction;IGBT;singlechipcomputer;rectification.目录第一章全数字中频感应加热电源设计背景41.1感应加热的基本原理41.2全数字中频感应电源简介5第二章主电路的设计92.1可控硅工作原理92.2可控硅触发导通92.3整流电路的介绍1

6、02.3.1基本工作原理112.3.2电阻负载时三相桥式全控整流特性132.4逆变电路的介绍162.5负载电路的介绍212.5.1电流过零点检测212.6主电路的保护介绍222.6.1闸管的保护222.7主电路的计算及其器件选型252.7.1主电路计算部分25第三章控制电路的设计263.1PIC单片机介绍263.2LM339介绍31第四章软件部分设计334.1程序清单334.2流程图60总结64参考文献65外文翻译66A外文原文66B外文译文77致谢82附录83附录一元件明细表83第一章全数字中频感应加热电源设计背

7、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。感应线圈与被加热金属并不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。需要指出的是，感应加热的原理与一般电气设备中产生涡流引起发热的原理是相同的，不同的是在一般电气设备中涡流是有害的，而感应加热却是利用涡流进行加热的。为了将工件加热到一定温度，或使之熔化，要求工件中的感应电动势应尽可能的大。增加线圈中的电流，可以增加工件中的交变磁通，所以增加线圈中的电流就是加大电动势一个途径，近代感应加热设备中的电流最大可以达到几千甚至上万

8、安培。加大电动势的另一个途径是提高电流的频率，由于工件的感应电动势正比于磁通变化的速率，电流的频率越高，磁通就变化的越快，感应电动势就越大。从另一方面看，为了达到同样的加热效果，频率越高，磁通和电流就可以小一些，这可减少线圈中的铜耗，提高设备的电效率。近代感应加热除用工频（50Hz）电源外，还广泛采用中频（50～Hz）及高频（～）电源。为了进一步深入了解感应