晶闸管半桥逆变中频感应电炉系统及其节能原理的研究

【摘要】：随着感应加热理论和感应加热设备的不断完善与发展,感应加热的应用领域和应用范围也不断扩大。在人们环保意识日益增强的今天,大功率、低谐波、节能的感应加热电源设备成为业界所关注的热点课题。近三年国内电炉企业主要以仿造美国应达公司产品为主,缺少系统理论基础。为此,本文进行了晶闸管半桥串联谐振感应电炉系统与节能原理的研究。主要研究工作如下: 一、分析了感应加热的原理,研究了感应电炉加热时炉内电流的分布规律及负载参数的变化;在分析并联谐振感应电源工作特点及特性的基础上,给出了整流电路、滤波电路以及逆变电路的各参数的计算公式。 二、详细研究了半桥串联逆变电路的工作过程,在此基础上得出了流过感应圈的电流波形。每组输出波形为双正弦波反相位连接,称为“W”波形。该波形在每个晶闸管导通周期内,完成两个周期的波形变换,使感应圈的频率倍增。同时,本文还对该电流波形进行了理论推导和MATLAB仿真,证明了分析的正确性。 三、研究了半桥串联逆变电路的功率调节方式。设计了逆变器的触发、保护电路,保证半桥串联逆变电路可靠稳定的工作。 四、从主电路、感应圈等值电路、工作波形谐波含量、调功方式、功率因数、品质因数、运行的可靠性等方面对比了并联和串联两种逆变电路,证实了串联谐振电路的节能性。 五、对串联谐振电炉系统进行实际波形检测和节能对比试验,结果验证了理论推导。 本文在研究半桥串联逆变电源流过感应圈的电流波形的基础上,采用理论分析和现场实验,证实了串联谐振感应电源节能的优点。鉴于目前厂家和用户对感应电源的节能性、环保性和高效性的要求越来越高,所进行的研究将促进新型感应电源的研发。 【关键词】：感应加热 串联谐振 半桥逆变 节能
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM924
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 课题的研究意义7-8
• 1.2 中频电源的发展概述8-9
• 1.3 感应加热用中高频电源的发展趋势探讨9-10
• 1.4 课题研究内容10-11
• 第二章 感应加热基本原理与并联谐振电源分析11-26
• 2.1 感应加热基本原理11-13
• 2.1.1 感应加热11-12
• 2.1.2 感应加热电流三大效应12-13
• 2.2 负载电路13-16
• 2.2.1 负载磁场13-14
• 2.2.2 负载电阻14-15
• 2.2.3 加热过程中负载参数的变化15-16
• 2.3 并联谐振电源主电路16-26
• 2.3.1 整流电路16-21
• 2.3.2 滤波电路21
• 2.3.3 逆变电路21-26
• 第三章 串联谐振感应加热系统研究26-45
• 3.1 串联逆变主电路26-28
• 3.1.1 半桥串联逆变工作原理26-27
• 3.1.2 半桥串联逆变电路调功原理27-28
• 3.2 半桥逆变波形求解28-34
• 3.2.1 上臂晶闸管导通区间28-32
• 3.2.2 下臂晶闸管导通区间32-34
• 3.3 波形仿真和实验分析34-37
• 3.4 现场测试波形图37-39
• 3.5 半桥串联逆变电路的设计原理39-43
• 3.5.1 逆变触发电路的设计39-41
• 3.5.2 控制电路的设计41-43
• 3.6 双供电或三供电电源43-45
• 第四章 节能特性分析45-55
• 4.1 逆变主电路对比分析45
• 4.2 中频电炉等值电路分析45-47
• 4.2.1 中频电炉感应器等值电路45-46
• 4.2.2 熔炼运行状态和感应电炉负载的变化46-47
• 4.3 感应电源的调功原理47-49
• 4.3.1.逆变电路波形47-48
• 4.3.2 功率调节方式48-49
• 4.4 节能原理总结49-52
• 4.4.1 从进线功率因数分析节能49
• 4.4.2 从谐振方式分析节能49-51
• 4.4.3 从逆变主回路功率因数不同分析节能51-52
• 5.4.4 从感应圈空载电流不同分析节能52
• 4.5 能耗对比实验和结果52-53
• 4.6 感应电炉的运行可靠性53-54
• 4.6.1 电路启动53
• 4.6.2 逆变电路换流53
• 4.6.3 逆变工作的稳定性53-54
• 4.7 节能小结54-55
• 第五章 课题总结55-56
• 参考文献56-59
• 硕士期间发表的论文59-60
• 致谢60-61
• 附录 逆变电路图61

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