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Cuk型功率因数校正大功率倍频式感应加热电源的设计

陈宝磊  
【摘要】:本文以倍频式高频感应加热电源为研究对象,介绍了感应加热电源的基本知识和国内外感应加热电源的发展历程。针对目前感应加热电源高频化和大容量化的发展趋势,本文设计了一种新型感应加热电源的主电路拓扑结构系统,采用二极管不控整流加Cuk型斩波直流侧调功的方式。同时分析了几种功率因数校正电路的原理与各自的优缺点,最后选择Cuk型功率因数校正电路,并分析了其电路的工作原理。 鉴于目前三相功率因数校正技术不是很成熟,设计中将三相交流电分成单相A-B、B-C、C-A进行单相功率因数校正后加以功率合成,以设计一个具体、实用的带APFC功能的有源功率因数校正器为例,分析了主电路的工作过程,最后通过MATLAB/PLECS仿真软件对主电路等效结构和分时控制方法进行仿真分析,验证了系统设计的正确性和有效性。 课题的创新点主要是:利用Cuk型功率因数校正直流侧调功—变压器功率合成控制策略实现频率提高、功率调节和容量扩充,仿真结果表明,经过Cuk型直流侧调功—变压器功率合成的方式能实现350kHz/300kW感应加热电源的设计,并采用高速芯片CPLD和DSP相组合的控制电路进行软硬件设计。 详细分析了硬件系统的具体实现方法。通过QuartusП软件对CPLD的各模块电路进行仿真综合,包括,数字锁相环(DPLL)、PWM脉冲发生电路,同时还设计了电压电流的信号采样电路、基于IR2113的驱动电路及各种外围保护电路等。 最后对论文中提出的几种设计方案进行了相关的实验,给出了关键电路的仿真和实验波形。通过实验验证理论的可行性和参数计算的正确性。


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