收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

感应加热电源负载感应器模型与恒频调功研究

徐应年  
【摘要】: 能源和环保问题日益严重,世界各国在开发新能源、治理环境的同时,大力提倡节能、环保。固态感应加热电源因其高效、环保将得到更加广泛应用。感应加热理论虽然已经成熟,但是在工程应用中还有些问题需要解决,本文对被加热物体为空心圆柱体的负载感应器等效模型和串联谐振逆变电源恒频功率调节方式进行了深入研究。本文的主要研究内容如下: 采用解析法推导了被加热物体为空心圆柱体负载感应器等效数学模型;通过求解被加热物体空心圆柱体涡流场分布,推导了被加热物体等效电阻R_b和等效电抗X_b解析表达式;并对(?)r_1/δ≥10(r_1:空心圆柱体内径,δ:透入深度)时的R_b和X_b进行了简化,简化后的R_b和X_b计算公式中不再含有贝塞尔函数,公式更加简单;指出当(?)r_b/δ≥10且w≥4(w:空心圆柱体厚度)时被加热物体等效电阻R_b和等效电抗X_b相等。 推导了负载感应器等效电阻R和等效电抗X计算公式,并对其进行了仿真(采用ANSOFT MAXWELL 2D/3D有限元仿真软件进行仿真)和实验验证,仿真和实验结果表明本文推导的负载感应器数学模型正确,负载感应器等效电阻和等效电抗计算公式准确。本文推导的负载感应器等效电阻和等效电抗计算公式物理意义明确,计算公式简单,使用方便,具有较大的工程应用价值。 从磁场角度定性分析了负载感应器等效电阻和等效电感大小与线圈匝数N、流过线圈的电流频率f、被加热物体的导磁率μ_r以及感应加热线圈半径r_3之间的关系,指导感应线圈的设计和被加热物体材料的选择;指出当被加热物体为不锈钢时,从负载感应器电效率的角度来讲,应选用铁素体或马氏体不锈钢。 采用微分方程法推导出了采用恒频移相调功方式和恒频不对称电压消除法功率调节方式时,串联谐振逆变电源实现零压开通的最小归一化开关频率f_(emin)函数关系;并与采用傅立叶级数法推导得到的最小归一化开关频率f_(emin)解析表达式进行对比,仿真和实验结果表明采用微分方程法推导的最小归一化开关频率f_(emin)准确。 详细分析了串联谐振逆变电源的两种恒频率功率调节方式的工作模态;从最小归一化开关频率f_(emin)、效率以及功率调节范围等方面对串联谐振逆变电源的两种恒频率调功方式进行了对比,指出恒频移相调功方式调功范围宽,适合应用在直流母线电压变化范围大,宽范围调功场合,恒频不对称电压消除法调功范围窄。当调功范围为(0.25-1)P_n(P_n为额定功率),采用恒频不对称电压消除法调功方式时电源效率比采用移相调功方式时高,尤其频率高采用MOSFET管时更是如此。 最后从主电路拓扑、负载匹配方式和散热器选取等方面给出了4kW串联谐振逆变电源的详细设计思路。产品长期运行结果表明,设计的串联谐振逆变电源工作可靠,效率高(电效率和热效率乘积高达90%),与电热丝加热方式相比,效率提高近30%。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王健;王宏;王越喜;;感应加热用IGBT超音频电源[J];电源技术应用;2001年03期
2 陈为升;;感应加热电源的电路结构及调功控制策略分析[J];科技资讯;2006年03期
3 张宏艳;李光叶;陈跃;;基于模糊控制的感应加热电源功率器件保护方法[J];科学技术与工程;2008年19期
4 杨青;沈锦飞;陆天华;;倍频式感应加热电源控制系统的研究[J];电力电子技术;2010年09期
5 杨宗璞;宋书中;马建伟;朱锦洪;;Fuzzy-DPLL在感应加热电源中的应用与研究[J];电力电子技术;2010年09期
6 陈维,黄辉先;一类感应加热电源输出功率的最优PI控制[J];电工技术杂志;2002年07期
7 刘庆丰;王华民;冷朝霞;;感应加热用IGBT电压源逆变器工作方式分析[J];电力电子技术;2006年01期
8 金天均;;弹簧钢丝感应加热生产线的研制[J];新技术新工艺;2006年06期
9 付焕森;吴雷;蒋峰;韦凯;;一种新的模糊控制方法在感应加热电源中的仿真分析[J];工业加热;2008年03期
10 李贺;彭咏龙;李亚斌;;分时控制MOSFET高频感应加热电源[J];通信电源技术;2008年05期
11 张智娟;李和明;彭咏龙;;感应加热电源CCL静电耦合负载匹配电路分析[J];华北电力大学学报(自然科学版);2008年05期
12 赵华;王庆贤;蒋明艳;;高频电源功率控制器的设计与研究[J];科技创新导报;2009年09期
13 熊磊,朱洁;几种感应加热电源调功方式的比较[J];科技广场;2005年06期
14 段海雁;张光先;;感应加热电源中的频率跟踪技术[J];电焊机;2007年02期
15 高寒;;感应加热电源的调功方式探讨[J];科技经济市场;2007年04期
16 刘庆雪;刘宁;公茂法;;控制感应加热电源功率稳定的模糊控制方法[J];电子质量;2007年08期
17 刘庆雪;刘宁;公茂法;;控制感应加热电源功率稳定的模糊控制方法[J];制造技术与机床;2007年10期
18 裘鑫龙;;感应加热在弹簧钢丝生产线上的应用[J];工业加热;2008年03期
19 王浩然;宋书中;马建伟;;基于FUZZY-DPLL的感应加热电源建模与研究[J];自动化技术与应用;2008年10期
20 李贺;彭咏龙;李亚斌;;分时控制MOSFET固态高频感应加热电源研究[J];华北电力大学学报(自然科学版);2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 熊文;刘惠康;唐兴隆;;PWM整流器在感应加热电源中的应用[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
2 熊文;刘惠康;唐兴隆;;PWM整流器在感应加热电源中的应用[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
3 徐建华;周慧;郄东生;姜耀中;;冷坩埚玻璃固化熔融装置——高频电源感应系统[A];放射性废物处理处置学术交流会论文集[C];2007年
4 马娟;周伟松;赵前哲;;串联谐振感应加热电源的关键技术研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
5 李文江;庄益诗;;基于TMS320C2812的PWM移相控制在感应加热电源中的应用[A];第18届全国煤矿自动化与信息化学术会议论文集[C];2008年
6 朱锦洪;马建伟;宋书中;石红信;;IGBT感应加热/钎焊电源及其控制技术研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
7 朱锦洪;马建伟;宋书中;石红信;;IGBT感应加热/钎焊电源及其控制技术研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
8 李玉江;;宝钢分公司3号热镀锌机组无芯锌锅感应加热及控制浅析[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(下)[C];2009年
9 徐军;彭咏龙;李亚斌;;DSP控制的串联型逆变器仿真研究[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(下册)[C];2008年
10 毕耀宗;;非晶软磁材料在高频变压器上的应用[A];第十届全国电除尘、第二届脱硫学术会议论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 李亚斌;固态高频感应加热电源控制技术的研究[D];华北电力大学(河北);2008年
2 李金刚;电压型负载谐振变换器谐振槽路参数优化设计与负载匹配的研究[D];西安理工大学;2007年
3 周香全;电流源型半桥式晶闸管中频电源[D];南开大学;2009年
4 徐应年;感应加热电源负载感应器模型与恒频调功研究[D];华中科技大学;2009年
5 韩素平;电磁感应加热在线样品前处理系统的设计及分析应用[D];中国科学技术大学;2009年
6 刘庆丰;基于多电平变换技术的高频感应加热电源的研究[D];西安理工大学;2008年
7 曾雨竹;对矩阵变换器若干问题的研究[D];浙江大学;2007年
8 张智娟;高频感应加热电压型逆变器功率控制研究[D];华北电力大学(河北);2010年
9 王正顺;纸张电磁干燥技术研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵志伟;串联型感应加热电源脉宽移相调功技术的研究[D];华北电力大学(河北);2010年
2 邢笠;三相逆变式高频感应加热电源的研究[D];吉林大学;2010年
3 时矗;移相调功式IGBT超音频感应加热电源的研究[D];西南交通大学;2004年
4 汪世平;倍频式IGBT高频感应加热电源的研究[D];浙江大学;2005年
5 干于;超音频感应加热电源的锁相控制策略[D];浙江大学;2005年
6 聂慧;基于IGBT的大功率中频感应加热系统研究[D];北京交通大学;2011年
7 王钢;基于DSP的80KHz感应加热电源闭环系统的研究与实现[D];西安理工大学;2005年
8 陈宝磊;Cuk型功率因数校正大功率倍频式感应加热电源的设计[D];江南大学;2011年
9 周军伟;并联型高频感应加热电源的研究[D];浙江大学;2005年
10 白平;超高频感应加热电源的研究[D];四川大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 江苏 沈亦飞;电磁灶设计制作的三个关键问题[N];电子报;2001年
2 本报记者 梁红兵;汇能:要建家电变频控制器规模生产基地[N];中国电子报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978