KW感应加热电源主电路设计.docx

辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题比200N感应加热电源主电路源计院（系）：电气工程学院专业班级:电气侬学号：130303087学生姓名，陈夹夹指导老师：起止时间：20151224至201513课程设计（论文）任务及评语学号130303087学生姓名陈爽夹专业班级电气133课程设计（论文）JB0200KV,应加热电源主电电设计课，完成的设计任务及功能、量求、技术实现功能先将沟通电通过整流电路变成直流电，再将H流电通过逆变器转换为沟通电,躯动电超注图产生高软交变磁场,从而在被加热的金属工件内产生磁滞损耗和涡流损耗.产生耕10从而达到加热电源的功能.设计任务1、方案的经济技术论证.2、导践、开关、络断器、汲取电路选择.3、整流电路设计。4,逆变电路设计.5、谐振柚路参数设计.6.确定各器件的详细型号.7.绘制相关电路图.8、进行MAnAB仿岗。要求1'文字在100O字左右.2、文中的理论分析及计算要正确.3、文中的图表工整、规范.4、元湍件的选择符合要求.U输入电压三相380Y.2、输入沟通电瞌率45-65HZ.3、输入域大功率200kw.4、采纳品闸管中疑感应或IGBT高版感质方式均可.第1天:集中学习I第2天：收集资料I第3天:方案论证：第I天：导线、开关、熠断澎、汲取电路透托：第5火：整流机泄波电路设计及器件选择；第6天：逆变电路设计及器件造抨：第7天:谐振槽路参数设计：第8天：确定中频变压器变比及容疥；第9天：MAT1.AB仿真.、总结并排写说明书:第10天：答辩指导老怵评语及成果平常:论文质技：答辩，总成果：指导老师签字：年月日院（系）:电气工程学院教研空：电气注：成果：平常20论文侦fit60%答辨20%以百分制计算感应加热技术在金融冶炼'铸造、温造透热、弯管'烧结、表而热处理、铜焊以及晶体生长等行业得到泛的应用.本文科对感应加热装置的须要，对加热电源的主电路进行设计。引入该电源使得加热电源的各方面性能都得到肯定的改衿.可以跟踪负我的频率,提S5装置的效率，从而达到节能和节时的双兔目的.本次课JS行要对200KU短应加热电源主电路进行分析fi定/整体方案.它包括整流电路、池波电路、逆变电路的设计,用三相桥式整流电路对三相工领沟通电进行整流，输出通过池波电路做i波处理.然后,通过对唠应加热电源工作原理的分析,确定以IGBT作为功率开关器件的电Jksl逆变作为本次设计的逆变电路.通过整体方案计算了系统的参数以及进行了网件的选择,并翔过对设计的主电路的仿典分析验证了设i的可行性,关键词：遒应加热：IGBT:整流：逆变器第1章绪论11.1感应加热技术概况11.2本文设计内容1第2章感应加热电源主电路设计32.1 感应加热电源主电路总体设计方案32.2 详细电路设计32。2.1整流电路设计32. 2.2漉波电路设计42。2,3逆变电路设计52.3元器件型号选择82.3.1整流电路参数计算及选择82。3。2滤波电路参数计算及选择92。3.3逆变电路参数计算及器件选择92.3.4谐振槽路参数设计及选择92,4系统仿真102。4.INAT1.AB仿真软件简介102.4.2感应加热电源主电路波形仿真11第3章课程设计总结14参考文献15第1章绪论1.1感应加热技术概况空应加热来源于法拉第发觉的电极感应现象，也就是交变的电流会在导体中产生感应电流.从而导致导体发热.近几十年以朱、地着科学技术的提高以及更先进器件的发展及应用,感应加热技术对工业部门的发展产生了巨大的影府.体积更小.型员更轻而效节能负我适应他用大成为修应加热装置发展的方向.它是利用处在交融场中的导体内产生涡流和磁沛损耗作用于金际而引起热效应，在瞬时间产生人业的热能以比对工件表面或整体进行加热。及传统加热方式相比,这应加热技术具有很大的优势,如加热效率高,速度快,可控性好，易于实现离福柔局部加热等等.目前,唠双加热技术广泛应用于淬火、锻造熔煤、锻造毛坯加热.金规表面热处理等行业中.为r获得更高的电能收换效率,提高电能的利用效率,就婴来电双装置具付较高的输入输出功率因故，并且实现电力电子的软开关，以降低开关损耗。近年来做着新型电子涔件的发展及应用.高频电源的市场雷求促进了新的功率器件的产生,司时新零件也会带来高吸电源的发展.感附加热电海电路中的谐振逆变器通过功率网件来实现软开关的功能,所以有梗加钻电源会朝着大容班化、大功率及高烦率相统一的方向发展,但是其中布.些技术家要我们进一步解决.随着电力电子技术和微电子技术以及现代限制技术的发展应加热电源的发幄也逐步期于成熟.目前，感应加热技术发展趋势：更加大功率化、大容量化和高频化：低功耗、Ift功率因致：限制智能化、数字化：加热技术无氧化：应用广泛化等.12本文设计内容本文的设计内容为200KW感应加热电源上电路设计,此次设计要实现的功能是:先将EMf沟通电沟过整流牌及滋波电路变成真流电，冉将直流电特换为续率超过2(X)OHZ以上得到的沟通电,由此沟通电驶动电槌燃圈产生而频交变磁场.在被加热的金属工件内产生碳滞损耗和湿流投«,产生熟圻而加热工件.该电源院当供应一个在大抬围内连续可阔的电淤.以第动负我线圈产生普定的礴场.由于电诃要应刖于感应加热装置,所以电泳的嫉率空在肯定莅阳内可iBJ.电源的负我为好应加热寄,即负我呈感性。这应加热电源的技术参数：输入三相电压38OV.输入沟通电频率45-65H,.fi出出大功率200KW.感应方式采纳IGBTlfMfM.第2章感应加热电源主电路设计2.1 感应加热电源主电路总体设计方案感应加热电源主电路原理图如图2.1所示本设计系统主电路采纳的是交直交结构,包括粕入皓流器.直流池波澎、逆变腓、沟通谑波器及隔掰变压器等扭成他分，整流浊波电路将粕入的沟通电转变为直流电,逆变电路中的逆变器输出的味宽调制波经1.C低通沙波电路泄去i频!EJi1.得到纯正的正弦波沟通电，再羟变压瑞闷闷变IK得到设计所要求的电流和疑率.均可谓的沟划电供应感应加热器的沟通线困从而利用感应加热线图产生的梭港挨耗和涡流投耗进行加热.2.2 详细电路设计2.3 2.1整流电路设计整流电路是电力电子电路中出现用早的一种.它的作用是将沟通电能变为直流电能供应百流用电设招。整流电路应用非常的广泛，例如直流电动机，电钝和电解电源，同步发电机泌Kb通信系统电源等.本设计不用整流变乐器而干脆由380V三相沟通接入再径渔为直流电源.常用的三相可控整流的电路有三根半波、三相半柱桥、三相全控桥、双反星形等。.从经济和适用角度分析,本设计果纳三相半控整流电路，本设计采纳三相桥式晶闸管半控整流电路,它具有如Mjt点：在肩动过程中,调整品网管的触发角.可以限制整流输出直流电压由低到高渐渐改变,这怦可以防止浪涌电流损毁整次军.实说了次启动:当电源出现故障时，可以封锁品闸管的触发信号,从而切断直流侧淤波电容的充电回路，关闭白流环节，以防止故障的进一步扩大.三相可控整流电路如图2.2所示.输入整流部分由三相品间管整流桥组成.在由附加耕电源开机启动时通过谓整品网管的导通角来实现代启动,限制冲击电流不超过电源满我时的额定电流.软启动结束后，可投J'整流桥的导通用ki大，此时相当于标准的快流桥,整流后通过电解电容Cd泄波得到平货的百流送到逆变器.高频浊波电容Ch用于供应再频无功电流的通路.电抗器1.d主要起限流作用.限制流过整流桥电力：极针的电流尖峰.坎普囱他的功率因数.am-1.-U图2.2整流电路2.2.2滤波电路设计近年来,驰若电力电子技术的发展.各种低电力电子器件在：业生产和人们日常生活应用日益广泛.因此谐波和无功问虐也日益严峻.并引起了人们的日益关注.很多电力电子装置都要消耗无功功率,会对公用的电网带求如下不利防响：导致电流增大和视在功率增大.设需容量增加：设备和线路损耗增黑；导致电压波动大等.为了尽可能的减小上述向郎带来的影响,本次设计中,通过整流电路后输出的脓动直流通过逑波电路是输出电乐值超于稳定.迪波电路中,电解电容Cd逑波得到平稳的直流送到逆变器,高城沌波电容Ch用于供应高频无功电流的迪路，渔波电路如图2.6所示CK：=Cd图2.6港涯电路2.2.3逆变电路设计及整流相对应.把直流电变成沟通电成为逆变.逆变电路分为方源逆变和无源逆变两类.通常状况下,不加特别说明.逆变电路部是指无源逆变电路.而无阈逆变电路又包含电压型和电源型逆变两种.本设计采纳单相电压型全桥逆变电路.它共有4个掂骨,可以看成由两个半桥电路组合而成.把桥号1和4作为对.桥臂2和3作为另对,成对的两个桥臂何时导通,两对交普导通各导通180度.全桥逆变电路是单相逆变电路中应用量为广泛的.其电路具有如下特点：（1）直流网为电JK源.或并联行大电容,相当于电压源,直流偏电压基本无脉动,直流网路中现低阻抗：（2）由于直流电压源的钳位作用,沟通制输出电压波形为矩形波，并且及例我阻抗比无关:而沟通Mfi出电流波形和相位因负我阻抗状况的不I可而不I司；（3当沟通便为阻!力负我时须要供应无功功率.直流MJ电容起到线冲无功能fit的作用：为了给沟通偏向直流才反馈的无功能fit供应通道,逆变桥各督那并联了反愫：板管,电压型全桥逆变电路如图2。3所示.电压型逆变电路倒我分析:电容及例我理联构成了电压型逆变器的依我电路，如图2.4所示，由图2.4可知,负我阻抗为：(2-1)图2.3电压型逆变电路图2.4电压型分载电路负我阻抗的模为:(2-2)当hnZ5)=0«.WIX.电路发生谐振.设谐推用舔率为回.(23)则回=国由于习=日.故谐振叛率为:(24)品质因数:(2-5)则电感和电容上的电Jk分别为:<2-6)<27)可见.电路发生串联谐振时外部电源电压全部加在电PIl上，电上的电压和电容上的电压大小相等.方向相反,Il大小等于外部电缶的Q倍.因此我们也经常把：1；联谐振称为电压型谐振,Q为谐振电路的品质因数当今逆变电源限制广泛的采纳了S叫M正弦脓加宽度调制法.它是调制波为正弦波,我波为三角波或锯齿波的一种脉冲宽度调制法.由于三角波或锯齿波的上下宽慢是线性改变的波形.因此它及两制波相交时,就可以得到一组帼值相等,而宽度正比调制波的函数值的矩形脉冲序列用来等效调制波,用开关录取代模拟状，并通过时逆变器开关管的通断限制，把直流电变成沟通电.SpwM调制的工作原理：冲珏等效原理，大小、波形不相同的冷脉冲变量作用于惯性系统时,只要它的的冲fit即变衣时时间的积分相等,其作用效果基本相同.正弦波脓冲宽慢谓制波形就足及正弦波等效的系列等喇不等宽的矩形脉冲波形.依据采样限制理论,脓冲频率越,SITnl波形越接近正弦波,逆变器输出电压为SIlWM波形时，其低次谐波得到很好搜抑断和消退，高次谐波乂能简单泄去，从而可得到咐变率极低的正弦波输出电压.依招财宽两制的特点,逆变零主电路的开关器件在其输出电压半周内要开关N次,而器件本身的开关实力及由电跻的结构及其换流实力行关,所以，应用脉宽用制技术时必定受到肯定条件的制约，主要有下列两点：)JF关叛率.电力电子器件的开关频率受到其固有开关时间和开关投耗的限制,为了使逆变器输出尽量接近正