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基于非对称电压与CPDM控制的感应加热电源的研究

作　者: 高成琳
导　师: 周跃庆
学　校: 天津大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 感应加热 非对称电压控制 PDM CPDM SEPP
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文首先介绍了感应加热的发展史、感应加热的基本原理、特点及其应用等感应加热的基本知识,感应加热的国内外发展现状及其发展趋势等。介绍了感应加热电源的拓扑结构,分析了串联谐振逆变器和并联谐振逆变器,并进行了比较和选择,对串联谐振逆变器的负载特性进行了分析,并针对串联谐振逆变器对其常用的直流侧和逆变侧调功方法进行了研究。提出了非对称电压控制方法,并对其进行研究和分析,分析了它的基本原理和软开关实现条件。引进和介绍了传统脉冲密度调制(PDM)方法以及针对PDM缺点而提出的改进型复合PDM,即CPDM调功方法,对其原理进行了研究。提出了一种新型的电压型多路谐振的ZCS-PWM单端推挽式(Single-Ended Push Pull,SEPP)高频逆变器,介绍了它的拓扑结构及其功率控制方案--非对称电压控制与CPDM控制相结合的新型的控制方法。进行了工作原理的分析,并通过仿真证明了理论分析的正确性以及此调功方法的优越性。在一定调功范围内对其进行恒频率下的非对称电压控制,为了实现低功率范围内的软开关,扩大软开关的工作范围,在低功率段引入PDM控制方案。进而使用非对称电压控制与PDM控制相结合的控制方法,能够很好的实现整体调功范围内的软开关。最终鉴于CPDM相对于PDM的优越性,实现非对称电压控制与CPDM控制相结合的控制方法来调功,使得调功精度更高,而且能够实现轻载时电流的连续。总的来说,此SEPP电路拓扑结构简单,器件少,成本低,效率高,连续调功范围大,开关损耗小,开关噪声小,软开关工作范围宽等。最后进行了控制回路的设计,包括锁相环的设计及其实现方法,IGBT驱动电路的设计,过压保护电路、过流保护电路和缺相保护电路的设计等。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 感应加热技术的基本知识  8-10
    1.1.1 感应加热的发展史  8
    1.1.2 感应加热基本原理  8-9
    1.1.3 感应加热的特点及其应用  9-10
  1.2 感应加热技术的发展现状和趋势  10-11
    1.2.1 国内外感应加热技术的发展现状  10
    1.2.2 感应加热技术的发展趋势  10-11
  1.3 论文选题的意义及其主要工作  11-13
    1.3.1 论文选题的意义  11
    1.3.2 论文的主要工作  11-13
第二章 感应加热电源拓扑及其调功方法分析  13-23
  2.1 感应加热电源的拓扑结构  13
  2.2 串并联逆变器的拓扑分析及比较与选择  13-16
    2.2.1 串联谐振逆变器  13-14
    2.2.2 并联谐振逆变器  14-15
    2.2.3 串并联逆变器的比较和选择  15-16
  2.3 串联逆变器的负载特性分析  16-18
    2.3.1 负载等效电路  16
    2.3.2 串联谐振负载特性分析  16-18
  2.4 串联谐振感应加热电源常用调功方式的分析  18-23
    2.4.1 直流侧调功方法  18-19
    2.4.2 逆变侧调功方法  19-23
第三章 非对称电压控制方法与CPDM 的研究  23-36
  3.1 非对称电压控制方法的研究分析  23-29
    3.1.1 非对称电压控制方法的基本原理  23-26
    3.1.2 软开关的实现条件  26-29
  3.2 CPDM 调功控制方式的研究  29-36
    3.2.1 传统PDM 调功  29-31
    3.2.2 CPDM 模式控制原理  31-36
第四章 基于非对称电压与CPDM 相结合控制的新型逆变器的研究  36-52
  4.1 新型ZCS 软开关PWM-SEPP 逆变器电路  36-38
  4.2 非对称电压控制与CPDM 控制相结合的调功方案  38-40
  4.3 工作原理分析  40-43
  4.4 仿真实验结果  43-52
第五章 串联谐振逆变器控制回路的设计  52-62
  5.1 控制回路的整体设计  52-53
  5.2 锁相环的设计  53-58
    5.2.1 锁相环的基本原理  53-55
    5.2.2 CD4046 的结构及原理  55-56
    5.2.3 锁相控制的实现  56-58
  5.3 逆变器驱动电路的设计  58-60
    5.3.1 IGBT 栅极驱动设计的原则  58-59
    5.3.2 IGBT 驱动电路  59-60
  5.4 保护电路的设计  60-62
    5.4.1 过压保护电路  60
    5.4.2 过流保护电路  60-61
    5.4.3 缺相保护电路  61-62
第六章 总结和展望  62-64
  6.1 总结  62
  6.2 展望  62-64
参考文献  64-67
发表论文和参加科研情况说明  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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