高频感应加热电源的设计.pdf

高频感应加热电源的设计.pdf

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AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterTheDesignoftheHigh-FrequencyInductionHeatingPowerSupplyByZhendongZhangSupervisor：

ProfPingLiuIntegratedCircuitEngineeringCollegeofInformationEngineeringMay2014学位论文原创性声明Y2540吣7069本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。

本声明的法律责任由本人承担。

学位论文作者：

张振袈日期：

20c4,年岁月_z7日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。

根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。

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保密论文在解密后应遵守此规定。

学位论文作者：

手k搋彖日期：

2014年岁月2了日摘要摘要本文以高频感应加热电源为主要研究对象，介绍了感应加热技术的背景知识和基本原理，阐述了感应加热电源的发展近况、未来趋势和优势特点。

分析对比了串、并联两种谐振回路及其对应的逆变器拓扑结构，结合本文的要求，选择串联谐振逆变器。

分析了串联谐振逆变器的三种工作状态，确定弱感性为实际工作的最佳状态。

本文给出了感应加热电源的整机设计，计算了主电路中整流桥、滤波电容、电源线路滤波器、开关管及谐振回路的参数，并且设计了负载匹配变压器、电流采样互感器和辅助电源。

为了消除加热过程中负载参数的变化对谐振频率的影响，设计了一种基于CC4098的频率跟踪电路，采用模拟控制电路配合SG3525PWM集成电路，比较容易地实现频率自动跟踪。

设计了功率调节电路控制负载功率。

设计了驱动电路，控制功率开关管的开通与关断，隔离了主电路和控制电路。

还设计了保护电路，保证了电源的正常运行。

本文最后给出各个功能模块的实验波形图，结果证明频率跟踪电路具有较稳定的频率跟踪性能，且在满足电源中逆变部分工作于弱感性状态方面达到理想效果。

本设计达到了预期的要求。

关键词：

感应加热串联谐振频率跟踪功率调节驱动电路AbstractAbstractThemainresearchobjectofthisthesisist11e1lighfrequencyinductionheatingpowersupplyFirstofallintroducethebackgroundknowledgeandthebasicprincipleofinductionheatingtechnologyandexpoundthedevelopmentsituation，futuretrendsandadvantagesAfteranalysisandcomparisonofthetworesonantcircuitandtheftinvertertopologystructure，accordingtotherequirements，selecttheseriesresonantinverterAnalyzingthethreekindsofworkingstatesoftheseriesresonantinverter,choosetheweaksensibilityforthebestpracticalworkingstateThenpresentthewholemachinedesignofinductionheatingpowersupplyandfigureouttheparametersofbridgerectifiers，filtercapacitor,powerlinefilter,powerswitchingdeviceandresonantcircmtinthemaincircuitanddesigntheloadmatchingtransformer,currenttransformerandauxiliarypowersupplyTheloadparameterchangeseffectontheresonancefrequencyintheprocessofheating，inordertoeliminatetheinfluence，designafrequencytrackingcircuitbasedonCC4098，thecircuitadoptingtheanalogcontrolcircuitwithSG3525PWMintegratedcircuit，canCKITyoutthefrequencyautomatictrackingeasilyDesignthepowercontrolcircuittocontroltheloadpowerDesignthedrivingcircuitwhichCannotonlycontrolthepowerswitchingdeviceonandoff,butalsoinsulatethemaincircuitandthecontrolcircuitAlsodesigntheprotectioncircuit，toensurethenormaloperationofpowerFinallypresenttheexperimentalwaveformsofeachfunctionmoduleTheresultsshowthatthefrequencytrackingcircuithasstablefrequencytrackingperformanceandcanachievetheidealeffectwhentheinverterworksinweakemotionalstateThereforethisdesignreachestheexpectedrequirementKeyword：

inductionheating，seriesresonance，frequencytracking，powercontroldrivingcircuit目录目录摘要IAbstractI1绪论111感应加热技术的背景知识和基本原理一liiI感应加热技术的背景知识11i2感应加热技术的基本原理212感应加热电源的发展近况和未来趋势。

3I2I感应加热电源的发展近况3122感应加热电源的未来趋势313感应加热电源的优势一414本文的主要工作一52感应加热电源整机结构和拓扑结构分析对比621整机结构及各功能单元分析一622谐振回路分析722i串联谐振回路7222并联谐振回路923逆变器拓扑结构分析及比较1123i串联谐振逆变器1i232并联谐振逆变器12233串、并联谐振逆变器对比1324串联谐振调功方式对比1526串联谐振逆变器工作状态分析17251感性状态17目录252容性状态17253纯阻性状态1826本章小结183主电路设计和参数计算1931主电路原理图1932参数计算19321整流桥19322滤波电容20323电源线路滤波器21324功率器件选择22325谐振回路参数计算2333负载匹配变压器的设计2334电流采样设计2635辅助电源设计2836本章小结294控制电路的设计3041频率跟踪电路30411SG3525同步介绍31412过零检测32413CC4098脉冲整形3342功率调节电路3443驱动电路3744保护电路40441过压与欠压保护4