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【6h】

大功率电磁炉串联谐振型逆变器设计与研究

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第1章绪论

1.1引言

1.2课题研究意义及课题来源

1.3国内外发展现状

1.4主要研究内容

第2章大功率电磁炉串联谐振型逆变器的总体设计

2.1谐振型逆变器

2.1.1谐振电路

2.1.2串联、并联谐振逆变电路比较分析

2.2逆变器运用于大功率电磁炉系统

2.3半桥逆变电路架构的分析

2.4本章小结

第3章大功率电磁炉串联谐振型逆变器硬件设计及控制方法研究

3.1串联谐振型逆变器主电路

3.2 LC滤波器的设计

3.3逆变电路参数计算

3.3.1功率器件的选取

3.3.2谐振电容、电感参数设计

3.4控制及驱动电路设计

3.4.1死区控制保护电路

3.4.2驱动与隔离电路

3.4.3直流侧电压、电流检测电路

3.5保护电路设计

3.5.1过流、过压保护电路

3.5.2高频电流检测保护电路

3.5.3吸收电路设计

3.6功率与频率控制方法

3.6.1频率控制方式

3.6.2软启动技术

3.7本章小结

第4章大功率电磁炉串联谐振逆变器模拟分析

4.1仿真软件IsSpice的系统介绍

4.2串联谐振逆变器的模拟

4.2.1不同频率切换下驱动信号与电流波形模拟

4.2.2零电压切换模拟

4.2.3谐振电容电压及负载电压、电流波形模拟

4.2.4移锅模拟

4.3串联谐振型逆变器工作原理模拟分析

4.4本章小结

第5章样机实验结果及分析

5.1实验波形分析

5.1.1驱动波形

5.1.2 IGBT电压及负载电流波形

5.2运行测试记录

5.3样机整体设计及实物图

5.3.1 EMI电磁干扰屏蔽技术

5.3.2实物图

5.4本章小结

第6章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

致谢

硕士研究生期间发表的论文

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摘要

商用大功率电磁炉一般在5-20kW,其需求量大,符合现在国家节能减排的政策导向,具有广阔的市场前景。谐振型逆变器是大功率电磁炉的关键组成部分,它的发展水平与感应加热技术和大功率电磁炉的发展、应用密切相关。本文基于设计减少电磁干扰,开发无污染、少污染的大功率电磁炉,对大功率电磁炉逆变器谐振模式展开研究,对串联谐振型逆变器的工作状态和运行过程进行了详细的理论和仿真分析,并完成了相应的软、硬件设计。主要内容如下:
   研究了串联、并联谐振型逆变器的工作特点,确定了大功率电磁炉串联谐振型逆变器总体方案,分析了串联谐振型逆变器的负载等效电路,完成了单相半桥电压型逆变器的架构设计。
   完成了大功率电磁炉串联谐振型逆变器主电路参数的计算及硬件电路的设计。根据系统的运行要求及主电路的结构特点,计算了LC滤波电路、谐振电容、谐振电感及功率器件IGBT的参数,并根据计算的参数对相关器件进行选型。根据系统的功率控制及电路保护需要,设计了死区控制保护电路、IGBT驱动与隔离电路、过流过压保护电路、高频电流检测保护电路及吸收电路,采用模糊控制方式对逆变器进行软启动设计。
   利用仿真软件IsSpice建立串联谐振型半桥逆变器的模型,进行仿真分析,确定串联谐振型半桥逆变器的谐振点,将其仿真调试数据引入到实际工程中,实践证明理论分析结果与实际工作状况一致。
   设计、制作了大功率电磁炉串联谐振型逆变器样机,并进行调试,实验结果分析、总结。在样机的制作过程中,从样机结构、机箱材料、元件摆放和PCB走线方面充分考虑了大功率电磁炉串联谐振型逆变器的EMI干扰问题。

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