中频感应加热设备的设计--毕业论文设计

中频感应加热设备的设计--毕业论文设计

辽宁工程技术大学

摘要

感应加热电源具有加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热，易于实现机械化和自动化等优点，目前已在金属熔炼、工件透热、淬火、焊接、铸造、弯管、表面热处理等行业得到了广泛的应用。

本设计研究了中频感应加热及其相关技术的发展、现状和趋势，并在较全面的论述基础上，对2.5kHz/250kW可控硅中频感应加热电源的整流电路以及控制电路进行了设计。本文设计的电源电路可用于大型机械热加工设备的感应加热电源。整流电路采用三相桥式全控整流电路，其电路结构简单，使电源易于推广；控制策略选用双闭环反馈控制系统，改善了信号迟滞的缺点，为以后研制大功率、超音频的感应加热电源打下了基础。

关键词：可控硅中频电源；感应加热；逆变；保护电路

中频感应加热设备的设计--毕业论文设计

辽宁工程技术大学

Design of Induction heating power of medium

frequency

Abstract

Induction heating power is equipped with lots of advantages such as high heating efficiency, fast speed ,good controllability, which is prone to make heating of high and partial temperature ，and realize mechanization and automation. At present metal melting, work piece heat penetration, quenching, welding, casting, elbow piece, surface heating processing has been widely applied.

Induction heating of medium frequency and development, current situation, and tendency related technology has been studied，and have made quite comprehensive and in the profound elaboration foundation, this article has carried on the design to main circuit and the inversion control of the 2.5kHz/250kW silicon-controlled rectifier intermediate frequency induction heating power. This design is used for big facility of mechanical heating processing. Structure of rectification circuit is easy, which makes power popularized easily. Three-phase bridge rectification circuit is used in Rectification circuit. Rectification circuit uses feedback control of two closed loop, improving the disadvantages. The foundation for inventing induction heating power of big power and super audio is made.

Key words：Controllable silicon medium power Induction heating Inverter Protect circuit

中频感应加热设备的设计--毕业论文设计

辽宁工程技术大学

目录

1.绪论 (1)

1.1 感应加热电源的特点和应用 (1)

1.2 感应加热电源的发展阶段 (2)

1.3 感应加热电源发展的主要因素 (3)

1.4 感应加热电源的发展趋势 (3)

2.感应加热电源 (5)

2.1 基本工作原理 (5)

2.2 基本结构 (6)

3.整流电路设计 (7)

3.1 整流电路的分类 (7)

3.2 整流电路的选择 (7)

3.3 三相桥式全控整流电路 (8)

3.4整流电路的参数设计 (11)

4.控制电路设计 (12)

4.1 控制电路系统的概述 (12)

4.2 控制电路的结构与原理 (12)

4.3 控制电路的作用 (15)

4.4 控制策略 (16)

4.5 2.5kHz/250kW感应加热电源控制电路结构 (19)

4.6 控制触发回路频率跟踪调节 (20)

4.6.1 触发要求 (20)

4.6.2 频率跟踪电路 (20)

4.7 过流和过压的保护电路 (20)

5驱动电路的设计 (24)

5.1 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）对驱动电路的要求 (24)

中频感应加热设备的设计--毕业论文设计

辽宁工程技术大学

0 5.1.1门极电压对开关特性的影响及选择 (24)

5.1.2门极串联电阻G R 对开关特性的影响及选择 (25)

5.2 IGBT 过压的原因及抑制 (25)

5.3 IGBT 的过流保护 (26)

5.3.1设计短路保护电路的几点要求 (27)

5.4 集成光电隔离驱动模块HCPL-316J (27)

5.4.1器件特性 (27)

5.4.2芯片管脚及其功能介绍 (28)

5.4.3内部逻辑电路结构分析 (28)

5.4.4器件功能分析 (29)

5.4.5驱动电路的试验和注意问题 (30)

6 辅助直流稳压电源 (31)

6.1 三端固定稳压器 (31)

6.2 本次设计用的的电源 (32)

6.2.1 18伏，15伏稳压电压电源 (32)

6.2.2 ±12伏，±5伏双路稳压电源 (32)

6.2.3元器件选择及参数计算 (33)

7 硬件调试 (34)

8 结论 (35)

致谢 (37)

参考文献 (38)

附录一 整体电路原理图 (39)

附录二控制电路PCB (40)

中频感应加热设备的设计--毕业论文设计

辽宁工程技术大学

绪论

1.1 感应加热电源的特点和应用

感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量对工件进行加热的。由于感应加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热，易于实现机械化和自动化等优点，已在熔炼，铸造，弯管，热锻，焊接和表面热处理等行业得到广泛的应用。在国外，感应加热技术已日趋成熟。在铸造方面，正在迅速发展双联熔炼工艺，即利用中频炉保温改性，进行球墨铁或合金钢的精密浇铸；在锻造方面，利用感应加热实现快速透热热锻，其材料利用率可达85%，锻件表面光洁度可小于50μm；在焊接，淬火方面，国外一方面致力于开发大功率全固态高频电源，一方面致力于开发高度自动化的热处理成套处理系统。我国铸件用量大，而铸造行业仍以冲天炉熔炼为主，温度及成分波动大，废品率高。目前，我国较好的铸造业废品率也在6%～15%间，而一般铸造厂的废品率高达30%。随着我国电力供应的改善，环保要求的提高，发展和扩大感应加热的规模，在大型企业推广双联熔炼工艺，改造我国铸造行业是符合我国煤炭资源丰富特点的一条有效途径。这项改造工程不但涉及到保温炉的设计制造，双联熔炼工艺的最佳化控制系统设计，还涉及到大功率中频感应加热电源等。同样地，在锻造，焊接，淬火热处理方面全面推广国外先进技术，改造我国传统产业是必然趋势。

近年来在某些高新技术的研究开发中也使用了感应加热。上述这些先进技术的推广和发展均与感应加热电源技术的研究和发展密切相关。

1

中频感应加热设备的设计--毕业论文设计

辽宁工程技术大学

1.2 感应加热电源的发展阶段

1）在50年代前，感应加热电源主要有:工频感应熔炼炉，电磁倍频器，中频发电机组和电子管振荡器式高频电源。50年代末可控硅的出现则标志着固态半导体器件为核心的现代电力电子学的开始。硅晶闸管的出现推动了感应加热电源及应用的飞速发展。至今，在中频（500Hz～10kHz）范围内，晶闸管中频感应加热装置已完全取代了传统的中频发电机组和电磁倍频器。在高频范围内，由于晶闸管本身开关特性等参数的限制，给研制该频段的电源带来了很大的技术难度，它必须通过改变电路拓扑结构才有可能实现。2）70年代末到80年代初，现代半导体微机集成加工技术与功率半导体技术的结合，为开发新型功率半导体器件提供了条件，相继出现了一大批全控型电力电子半导体器件，极大地推动了电力电子学发展，为固态超音频，高频电源的研制提供 …… 此处隐藏：3237字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……