平板式电磁感应加热技术研究与实现

【摘要】：电磁感应加热因其环保、高效、易控等优势已广泛应用在各行各业，尤其是板式感应加热厨具已经落户千家万户。但是，工业、商业中板式电磁感应加热技术大多应用在一些粗犷的恒温恒功率加热装置当中而且存在温度的死区以及线圈受热电感量易变性的问题。因此研究板式感应加热温度的均衡性以及提高其高可靠性锁相频率跟踪控制技术具有重大的意义。 本文将板式电磁感应加热系统分为电磁驱动电源模块和磁热耦合两部分来研究。首先，分析了电磁场基础理论、感应加热技术、电磁场的测量技术。Saber软件仿真了驱动电源的主参数结构电路。对于双PWM以及隔离驱动电路进行了可靠性的分析，且为了最大功率的输出对于感应线圈受热电感量易变的特性结构进行了锁相频率跟踪控制策略技术的研究。制作了3.5kW的样机，测试了主逆变电路以及频率跟踪信号，为磁热耦合的研究提供了高可靠的电磁驱动技术。 其次，磁热耦合部分的研究本文重点分析了影响磁热耦合的参数包括线圈的拓扑结构、线圈的线径以及感应工件的高度、驱动频率、电感量、板式导体等。同时，对于不同的线圈的拓扑结构进行了相应的涡流场、温度场理论分析，且采用红外热成像技术对感应线圈映射理论进行了实践性的验证；提出已被广泛应用的饼状线圈的板式感应加热装置的温度非均衡性的事实，并采取静态法磁耦合测量技术绘制出饼状线圈感应磁场的分布情况，证明其温度的非均衡性。 最后，提出解决板式感应加热温度均衡性的方法，并实际测量相应的感应线圈拓扑结构的磁场均衡性分布的事实。这就为平板式电磁感应加热领域提供实际的参考价值。这也为平板式电磁感应加热装置首次应用在SMD行业领域提供基本的理论分析和参考的意义。