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一款并聯(lián)諧振逆變電源的電路設(shè)計(jì)

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:955次  |  2019年12月31日  

【電源網(wǎng)分享】在現(xiàn)代工業(yè)的金屬熔煉、彎管,熱鍛,焊接和表面熱處理等行業(yè)中,感應(yīng)加熱技術(shù)被廣泛應(yīng)用。感應(yīng)加熱是根據(jù)電磁感應(yīng)原理,利用工件中渦流產(chǎn)生的熱量對(duì)工件進(jìn)行加熱的,具有加熱效率高,速度快,可控性好,易于實(shí)現(xiàn)高溫和局部加熱,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。隨著電力電子學(xué)及功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展,感應(yīng)加熱電源基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)不斷的完善,一般由整流器、濾波器、逆變器及一些控制和保護(hù)電路組成。逆變器在感應(yīng)加熱電源中起著十分重要的作用,根據(jù)逆變器的特點(diǎn),逆變電源又分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種。本文提出了一種應(yīng)用于感應(yīng)加熱的并聯(lián)諧振逆變電源設(shè)計(jì)方案,針對(duì)其主電路、斬波電路及逆變器控制電路等進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。


電路構(gòu)成及設(shè)計(jì)


電源的系統(tǒng)框圖為圖1所示,三相交流電壓通過(guò)不控整流及濾波電路后轉(zhuǎn)換為直流電壓,該電壓被送到直流斬波器進(jìn)行斬波調(diào)節(jié),變?yōu)楣β士烧{(diào)節(jié)的近似恒流源后輸入逆變器,之后控制感應(yīng)加熱負(fù)載。直流斬波控制部分則通過(guò)傳感器檢測(cè)斬波輸出的電流信號(hào),經(jīng)PI調(diào)節(jié)器,控制PWM的輸出脈寬,從而改變斬波輸出電流的大小,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。逆變器控制部分采用鎖相環(huán)頻率跟蹤電路控制逆變器的工作頻率,產(chǎn)生高頻觸發(fā)脈沖,驅(qū)動(dòng)逆變電路中功率器件的通斷。


主電路


1、并聯(lián)諧振逆變電源的主電路由三相不控整流橋、直流斬波器、電流源并聯(lián)諧振逆變器和負(fù)載匹配電路四部分組成(圖2)。


這里采用不控整流加斬波構(gòu)成直流電流源,主要是考慮到其具有保護(hù)速度快以及高頻斬波帶來(lái)的濾波器尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。斬波器和逆變器中的主功率器件(VT與VT1、VT2、VT3、VT4)均采用IGBT管。逆變器橋臂的每一個(gè)IGBT上均串聯(lián)一個(gè)二極管,通過(guò)IGBT的正向電流也將全部通過(guò)串聯(lián)二極管,這就要求串聯(lián)二極管能夠通過(guò)很大的正向電壓和承受很高的反向電壓,因此VD1~VD4選用的是快速恢復(fù)二級(jí)管。逆變器通過(guò)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)有規(guī)律地切換,在負(fù)載側(cè)得到一定頻率的交流電流,其頻率由開(kāi)關(guān)的動(dòng)作頻率決定,由于是電流源供電,逆變器輸出電流近似為方波,負(fù)載對(duì)基波分量呈高阻,壓降較大,而三次及三次以上諧波產(chǎn)生的壓降較小,可近似認(rèn)輸出電壓(即電容C兩端電壓)為正弦波。


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