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谐振式中频感应加热电源研究与设计
资料介绍
谐振式中频感应加热电源输出频率为400Hz～20kHz，电压幅值达到几千伏的单相交流电能，属于一类特种的工业电源，具有效率高、体积小、重量轻等优点，被广泛应用于熔炼、焊接、热处理、热锻造、外延加工等热加工工艺中。谐振式中频感应电源利用负载等效电路中RLC串联特征，使电路运行于谐振或者准谐振工况。 本文研究内容重点是串联谐振式全桥逆变中频感应加热电源。文章以20kHz/5kW中频电源为设计对象，给出了功率主电路器件的具体参数设计。文章对感应加热负载等效电路进行分析，得到了串联谐振无功补偿静态工作点的计算公式。通过对逆变器感性、容性、谐振三种工作模式的着眼于开关管器件软开关状态的原理分析，结合功率MOSFET开关特性研究了MOSFET吸收回路、驱动电路、死区时间的优化设计。控制系统设计了基于ATmega128单片机和集成锁相环CD4046的数字锁相环，实现了电源稳态工况下的频率闭环控制。功率控制采用移相PWM调功，通过对移相PWM调功原理的详细分析，得到了功率标么值与移相角的关系，并以此为理论基础，在ATmega128上使用分离式PI-P功率控制算法实现移相PWM功率闭环控制，使电源恒功率输出。电源启动采用它激转自激电子开关设计，电源它激频率启动，工作稳态后电源自动切换为自激状态。 最后，在MATLAB/simulink环境下建立了闭环移相控制的中频感应加热电源仿真模型，仿真结果验证了本文理论分析和控制方案的正确性。
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