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晶闸管半桥逆变中频感应电炉系统及其节能原理的研究

作　者: 崔景萍
导　师: 邹黎
学　校: 山东理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 感应加热串联谐振半桥逆变节能
分类号: TM924
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 52次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
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

晶闸管半桥逆变中频感应电炉系统及其节能原理的研究

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