1.2感应加热电源的应用最早对钢件表面进行淬火是在 1972 年,应用感应加热技术,使零件集聚了高硬度、高韧性及耐磨性的优点。如齿轮、活塞等部件的应用。如今,各式各样的商用、家用微波炉、电磁灶都普遍渗透在人们日常生活中。表1 1 罗列了感应加热电源各技术对应频率参考事例。表 1-1 中罗列了部分经典用途,相应的电流频率范围仅供参考。实际工作生产中,由于条件、性能要求的不同,应综合考虑,只有在理论与实践相结合下得出的频率数值才最佳。1.3感应加热电源发展现状及趋势虽然在1831 年就知道了电磁感应原理,然而感应加热技术直到20 世纪 30年代才被认识并研究。1930到1950年期间,感应加热技术发展慢、水平低,直到50年代晶闸管(SCR )被发现,感应加热装置才有了新的起色,这时候加热电流频率能从工频扩展到中频。60 年代的门极可关断晶闸管(GTO)避免了强迫换流电路,这是感应加热电源的又一次变革。MOSFET 、IGBT 分别在70 年代、80年代诞生,它们的出现使得感应加热电源的加热电流频率达到了MHz 级,并逐步趋于模块式、标准化。我国大约是 1950 年左右开始高频感应加热的研究。目前我国感应加热技术与发达国家的还相差甚远,其主要原因在于:(1)半导体组件限制着加工设备和制造工艺水平;(2)外国阻碍我国工业现代化发展。不过,近十几年来,我国感应加热的发展状况正日渐好转,各种商用、民用电磁加热产品如雨后春笋。有关材料显示, 国内有近 400 家厂家在生产感应加热产品, 产值过百亿元。 总体来看,国内感应加热电源技术还应不断大力提高。1000kW、400kHz 是外国逆变感应加热电源IGBT 的水平。美国近来报道的水平是 1000kW\50kHz,MOSFET 感应加热电源为400kW\400kHz。
1.4 本文的工作内容本文结合自身实际及课题需要,设计一个 20kW/20kHz的电源。具体研究内容如下几方面:(1)讲述高频感应加热电源的背景、发展、意义。(2)对感应加热电源涉猎到的谐振及逆变电路结构做了分析。(3)本论文以 20kW/20kHz 工业电磁炉为研究对象,制定了总体设计方案。选取了2PD315作为 IGBT 地驱动芯片,并进行相关主电路参数的计算。(4)以51单片机为硬件基础。对桥式移相逆变器的工作原理及模式(移相PWM控制芯片:UC3895)进行介绍并附主程序流程图。
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