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基于可编程逻辑器件的高频感应加热电源的研究

马庆强  
【摘要】:高频感应加热电源在现代工业中有着广泛的应用。基于高频感应加热电源具有加热效率高、速度快等一些特殊的优点,对其进行研究具有特别重要的意义。针对目前能源短缺的现状,研制高频感应加热电源提高能源利用效率势在必行。 本文首先对感应加热电源的基本原理、发展现状等做了简要概述。接着介绍了感应加热电源的基本结构组成,分析了感应加热电源两种不同类型的主电路结构形式及其各自的优缺点,阐述了串联谐振型感应加热电源的调功方式。在此基础上确定了本文的设计方案。设计了感应加热电源的主电路并计算了各个组成部分器件的参数,同时对主电路做了MULTISIM仿真,为以后的实验奠定了基础。本文中着重分析研究了电源控制电路的原理及其具体实现方法,给出了详细的硬件电路设计原理图和各自的工作原理说明;并且设计了高频感应加热电源的驱动及保护电路。最后给出高频感应加热电源的实验结果及结论。 本文重点之一是阐述感应加热电源移相调功式逆变电路控制技术。重点之二是在高频感应加热电源中应用软开关技术。重点之三,即本课题的首要创新点,是基于现代数字电子设计技术,以可编程逻辑器件和单片机相结合的方式设计系统控制电路模块,如区别于模拟电路锁相环的全数字锁相环(DPLL)的设计、PWM信号发生器等。并对各模块进行软件仿真且把各模块整合到系统中进行了实验验证。该点的意义在于实现了高频感应加热电源由模拟电路控制系统向数字化控制的转变。 本文以串联谐振型感应加热电源为研究对象,研制最大输出功率为40KW、输出振荡频率范围在20~80KHz的高频感应加热电源。以实验验证了本文设计方案的可行性及可靠性,性能指标基本达到了系统设计的要求。为以后研制更高输出频率、更高输出功率的高频感应加热电源奠定了基础,但通过实践发现在该设计方案中仍存在需要解决的问题。


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