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高频感应加热逆变电源扩容技术的研究

周庆红  
【摘要】:感应加热是利用电磁感应原理对工件进行加热的一种装置,其功率密度在被加热 工件内的分布可方便地通过频率的选择和感应线圈的合理设计而得到。各种新型自关 断器件工艺的日渐成熟,为高频感应加热电源的实现提供了元件基础,近年来高频 感应加热电源在工业上已得到越来越广泛的应用。目前在研究和开发高频电源的同 时,装置功率容量的提高也是亟待解决的问题之一。本文以满足单晶硅工艺生产需要 为出发点,研究探讨基于功率MOSFET主器件、工作频率为1MHz-2. 5MHz范围的高频 感应加热电源功率容量的提高问题。 本文首先对几种常见的适合高频的主电路拓扑结构进行比较,选择了ZVS串联 谐振逆变器作为主回路拓扑结构;为了提高负载品质因数,对负载补偿元件参数进 行了计算:接着对新型自关断器件功率MOSFET的结构和工作原理进行了简单的介 绍,给出了功率MOSFET开关及导通期间允许功耗的详细计算方法,并结合器件特 性对其驱动电路利缓冲电路进行了研究和设计;从提高逆变电源输出功率的角度出 发,本文对兆赫级工作频率下的功率MOSFET双管并联、三管乃至多管并联时电流分 配不均问题进行了理论分析、仿真,给出了引线电感的计算方法,分析了引线电感对 开关器件工作状态的影响,提出了一套行之有效的均流措施,并对双管和三管并联 进行了实验验证:最后将锁相环路与主电路结合起来并辅助缓冲环节对感应加热电 西女理工人学倾卜学位论文 源进行了总体设计用l仿真,为今后该类电源装置的设计调试提供了良好的前期准备。 关键i司:高频串联i皆振逆变器 多管并联扩容 主:本课题研究背景为陕西省科技研究发展计划项日(200 IKO6一G4)


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