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摘要：本文分析了感应加热电源的原理，并了解了感应加热电源的现状，通过搜集资料找到了在电路中仿真感应加热电源系统的方法。目前通用的是三相交流电经过整流、滤波、逆变加热负载，频率跟踪作为负载反馈。按照本文的原始参数条件，选择了加热频率、确定了加热时间、感应加热器尺寸、加热功率，计算了电参数、冷却水。对电源主电路也进行了计算。之后选择用全桥IGBT模块作为逆变电路，负载选用RLC串联负载，通过锁相环作为频率跟踪，PID控制功率稳定。在MATLAB中的SIMULINK环境下建立了模块模型，并设定参数仿真。实验结果达到了预期效果，做到了闭环控制，验证了该设计的合理性。4419
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关键词： 感应加热电源； IGBT； 逆变器； 串联谐振
Design and Simulation of Low Power Induction Heating Power Using Matlab
Abstract：This paper analyzes the principle of induction heating power supply , and understand the status of the induction heating power supply. Through the collection of information found in the circuit simulation of induction heating power supply system.The current three-phase alternating current heating load through the rectifier, filter,inverter, frequency tracking as a load feedback. Parameters required in this article before.In accordance with the conditions of the original parameters,select the heating frequency, identified by the heating time,the size of an induction heater,heating power,to calculate the electrical parameters of the cooling water Choose full-bridge IGBT module as an inverter circuit,Select the series RLC load, phase-locked loop tracking, PID control power stability. And set the parameters of simulation in MATLAB SIMUSINK environment. Achieve the desired effect on the experimental results, so that the closed-Loop control to verify the reasonableness of the design.
KeyWords：induction heating power; IGBT; inverter; series resonance
目录
1 研究背景 1
1.1 感应加热电源的基本原理 1
1.2 国外感应加热技术的发展现状 2
1.3 国内感应加热技术的发展现状 3
1.4感应加热电源技术发展与趋势 4
1.5 MATLAB的简单介绍及其应用 5
2 感应器线圈部分的设计与计算 6
2.1 原始数据 6
2.2 加热时间的确定 6
2.3 加热所需的功率 8
2.4 磁场强度与磁通的计算 8
2.5 感应线圈匝数与电流的计算 10
2.6 截面积的计算 11
2.7 感应线圈冷却水的计算 11
3 感应加热电源工程设计与部分计算 15
3.1 线路滤波器的参数设计 15
3.2 输入滤波电容器容量C的计算 17
3.3 感应加热电源功率器件的选取计算 18
3.3.1 IGBT的简介与原理 18
3.3.2 三相桥式不控整流器功率器件相关参数计算 19
3.4 感应加热电源谐振槽路参数计算 20
3.4.1 串并联谐振电路的比较与选择 20
3.4.2全桥逆变电路基本工作原理 21
3.4.3 谐振槽路参数计算 23
3.5 锁相环频率跟踪 24
3.5.1 使用频率跟踪的意义 24
3.5.2 锁相环电路构造 24
3.6 PID控制模块 26
4实验仿真结果 28
5致谢 33
6参考文献 34
1 研究背景
1.1 感应加热电源的基本原理
感应加热是利用电磁感应原理，把坯料放在交变磁场中，使其内部产生感应电流，从而产生焦耳热来加热坯料的方法。具体操作方法为：工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电 (300HZ-300KHZ或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温皮上升到800-1000度，而心都温度升高很小。