徐冰[1]2009年在《基于神经元PID控制的双逆变器高频感应电源》文中进行了进一步梳理感应加热电源是利用电涡流对工件加热的一种装置,由于具有诸多优点而在工业中得到了广泛的应用。目前,国内中频电源已经非常成熟,高频电源在频率、容量等方面还有待提高。因此本文针对高频电源进行了理论分析和研究,主要内容包括以下几点:本文设计的高频感应加热电源采用了电压型PWM整流器,通过对其直接电流控制策略的研究,得到了叁相电压型PWM整流器的数学模型,搭建了仿真模型,得到了相关的曲线。采用PWM整流不仅减小了网侧电流的谐波,实现了网侧电流的正弦化,而且提高了输入功率因数。根据传统的PID控制理论和神经网络理论,本文设计出了一种单神经元PID控制器,该方法是通过神经网络的自学习能力在线调整PID控制器的参数,它兼顾了神经网络和传统PID控制的优点。本文将单神经元PID控制器应用在逆变器的移相调功控制策略中,并采用频率跟踪技术,保持电源的输出功率稳定,提高了系统的控制精度和可靠性。由于感应加热电源所加热工件的复杂性,使得单个逆变桥的高频感应电源难以适应,因此本文提出双逆变器结构,通过实验结果证明两个逆变器可单独工作,也可协调工作,且可以调节各逆变器输出功率的大小。
王小玲[2]2008年在《基于PWM整流器的多逆变器高频感应电源》文中指出从上个世纪开始,感应加热开始兴起并很快得到广泛应用。由于感应加热是非接触式的,加热温度高,具有相当高的加热效率,同时感应加热容易实现对温度的控制,作业环境好,能加热复杂形状的工件,因此感应加热电源正成为我国研究的热点问题。本文从以下几个方面对感应加热电源做了研究:在电源的拓扑结构上,针对传统感应加热电源多采用晶闸管相控整流或二极管不控整流存在晶闸管相控整流深控时功率因数低,谐波大,以及在二极管整流下谐波电流大的缺点,把PWM整流器引入到感应加热电源中,以减少谐波污染,提高功率因数,从而提高感应加热电源的效率。在控制方式上,传统感应加热电源多采用模拟电路控制,控制精度不高,灵活性较差,系统可靠性低。本文引入基于dsPIC30F6010的数字控制方式,使其不仅能跟踪负载频率,还可对逆变器的输出功率进行移相式调节,以提高系统的控制精度和可靠性。由于感应加热负载的参数随加热温度而变化,具有不确定性和非线性,故采用模糊PI控制器对逆变器的电压进行闭环调节。把多逆变器引入到感应加热电源中,使其满足感应热处理一体化的自动生产线和工件加热的批处理要求,提高了生产效率。本文完成了整个系统硬件和控制系统软件的设计,对电源进行了仿真,主要的研究结果在生产导卫辊的高频电源设备中得到了很好的应用。
张旭[3]2014年在《基于IGBT的串联谐振式感应加热电源的研究》文中研究表明感应加热电源因其节能、高效、易于控制等优势在工业领域应用越来越广泛。随着电力电子技术的发展,高频化、高精度、高效率、高功率因数和数字智能化成为了感应加热电源发展趋势。本文以基于IGBT的感应加热电源为研究对象,完成一台20kHz/30kW串联型感应加热电源。本文首先介绍了感应加热的物理基础和感应加热电源的发展现状及趋势,对比感应加热电源各种调功方式和两种典型感应加热电源逆变拓扑的优缺点,确定了Buck斩波调功和串联谐振电压型逆变拓扑的系统方案。本文重点对串联谐振电压型逆变桥控制时序、逆变桥的死区时间和功率因数角进行研究设计,采用控制逆变器工作在最佳死区时间保证电源可靠运行,负载工作在弱感性状态；同时,对串联谐振负载匹配进行了研究分析,采用可降低补偿电容谐振电压的电磁耦合法进行电源负载匹配,并完成匹配变压器的方案设计。在控制策略上,采用基于DSP控制器TMS320F28335的电压、电流和功率闭环调功方式,实现更准确快速的功率调节；采用电流过零检测和数字PI控制调节方式,实现对负载固有频率的自动跟踪,从而确保在整个加热过程中负载保持在弱感性谐振状态。在上述分析基础之上,本文详细阐述了串联谐振型感应加热电源工作原理及设计方法,分析了主电路拓扑设计和关键器件选型、负载匹配方案以及系统损耗等关键问题。最终成功研制出了一台高性能的30kW/20kHz的串联谐振型感应加热电源,试验结果及现场运行情况表明,该电源的电气性能达到了预期目标要求,输出性能稳定,功率因数高,热稳定性好,满足蓝宝石现场应用要求。
杨林[4]2011年在《基于DPLL的高频感应加热电源的研究》文中研究表明针对传统感应加热电源频率跟踪电路模拟实现在快速性、准确性方面的不足以及功能单一的局限性,本文研制一套以高性能单片机为核心的智能数字化高频感应加热电源,实现对负载谐振频率的快速、准确跟踪,建立数字化人机交互系统,实现感应加热系统的信息化、智能化等功能,通过接口通讯电路实现感应加热的在线控制。并在数字化硬件平台的基础上,提出了改进的PFM功率控制方案和基于DPLL频率跟踪控制策略。本文在理论分析的基础上,给出了感应加热电源的整机设计方案,选择串联谐振式半桥逆变器。设计了以PIC18F4520作为核心的数字化控制系统,提高了电源的控制精度和动静态特性。设计了接口通讯电路,使加热过程能够实时在线控制。设计了数字化的人机交互系统,实现了感应加热电源功能的信息化、智能化,改善感应加热精度和工艺效果。在硬件设计方面,按照功能将电源划分为不同的电路模块;在软件设计方面,采用模块化的编程方法,使得控制软件条理清晰,便于维护。最后,基于所设计的感应加热电源试验平台,验证了电源扫频启动方法的性能;电源输入功率为5kW时,验证了改进的PFM功率控制方式可以获得良好的控制效果,频率跟踪控制系统达到了快速、准确跟踪频率的目的。
罗云萌[5]2012年在《高频感应钎焊电源技术研究》文中认为高频感应钎焊电源是利用电磁感应现象将电能转化为热能的一种加热方式，属于非接触式加热，具有加热速度快，加热效率高，工作环境好，可以实现局部加热等优点，广泛应用于各种刃具、钻具的焊接中。本文研究高频感应钎焊电源主电路拓扑形式，分析常用的两种负载连接方式：串联谐振型以及并联谐振型，并得出两种负载连接方式的优缺点；得出串联谐振电路一般由电压源供电，可通过控制开关管调节功率的大小，抗外界干扰能力强等优点，因此所涉及的电路负载采用串联谐振的方式连接。本文所设计的高频感应钎焊电源主电路采用MOSFET作为开关器件，利用脉冲密度调制（PDM）方法，可灵活的调节输出功率大小，脉冲占空比不变，易于实现数字化控制。研究了主电路及负载的工作原理，得出了当负载电路工作在谐振状态时，效率最高，输出能量最大，且品质因数Q值越大，产生热量越大。本文研究得出负载工作在谐振状态下输出功率最大，但当外界条件改变时，逆变器的工作频率不完全等于负载的固有频率时，谐振电路将偏离最佳工作点而使输出功率减小，因此得出锁相环电路的必要性；对锁相环的基本原理进行研究，设计了基于CD4046芯片的锁相电路，锁相环的输入为经过处理的采样电流波形，经过锁相环后使输出波形跟踪采样电流波形的变化，使电路工作在最佳工作点，从而使整个电源系统保持在输出功率最大的状态下。最后对设计的高频感应钎焊电源主电路及控制电路波形进行测量，并分析测试波形，结果表明：所设计的驱动电路工作在PDM调功方式下，调节方便；所设计的基于CD4046芯片的锁相环电路实现了锁相的功能，输入输出存在固定的相移，频率保持不变；所设计的主电路工作在弱感性状态下，开关应力小。
何婷[6]2013年在《单逆变桥同步双频感应加热电源的研究》文中提出感应加热是利用电磁感应原理在金属工件上产生感应涡流热效应对其加热的技术，相比于传统电阻炉、火焰炉等直接加热技术，具有加热均匀、热效率高、加热速度快、节能环保、安全可靠等明显优势。这项先进的技术被广泛地应用于冶金、机械加工、国防等多个部门中，对于提高能源利用率、促进可持续发展有着十分重要的意义。齿轮是现代机械中应用最广泛的元件，同步双频感应加热在齿轮等表面复杂工件的加热淬火应用上有着突出的优势。本文首先介绍了感应加热电源的应用背景和感应加热的基本原理，并总结了感应加热电源的发展历史、现状和未来。由两种单一频率的感应加热电源的结构和工作原理，对比分析双频感应加热电源的特点和优势，最终确定本文研究的同步双频加热电源的方案。在第一章最后给出了本文选题的意义和研究内容及研究难点。接着对单逆变桥同步双频感应电源的主电路结构进行了概括说明，详细分析了整流部分、逆变部分的工作原理及方案的选择，通过复合谐振电路的各元件的参数进行了简化计算，分析了复合谐振电路的特点。然后，基于理论分析的结果，在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立理想仿真模型，通过仿真波形的分析验证电路拓扑结构和参数的正确性。在此基础上，加入频率跟踪反馈电路，监测负载电路电流和电压相位，根据电流电压相位差实时改变信号源的输入频率，从而调整负载谐振电路的工作频率，使负载电路能够快速响应，稳定工作在中频和高频谐振点上。再者，利用北京卅普科技有限公司现有的试验器材搭建开环试验样机，本文在第四章中详细地说明了各试验用元器件参数的测试方法及结果，并根据电路要求选择了谐振电路的元器件，并阐述了驱动信号电路板的搭建。回顾试验过程，分析了试验结果，该结果与理论及仿真分析结果基本吻合。最后，对本课题的单逆变桥同步双频感应加热电源的理论分析、仿真研究和实验验证进行了总结，针对理论设计和样机搭建中存在的问题及可改进的地方进行了说明，提出了相应的改善建议。
何强志[7]2017年在《可控硅中频电源补偿回路设计与重载启动系统实现》文中进行了进一步梳理并联谐振可控硅中频电源因效率高、加热速度快、频率可调等优点在加热行业占有重要地位,现今感应加热电源正朝着高频化和大功率化方向发展,但难于重载启动问题也变得越来越突出,尤其是电源服役一段时间特性参数变化后启动问题变得更加严重。基于上述技术背景,为了提高可控硅中频电源重载启动成功率,本文在不改变中频电源主电路结构的基础上,研究设计了辅助启动能量补偿回路,并对启动系统控制策略进行了设计,上机实验验证了启动系统及控制策略的合理性与有效性。在课题研究中完成以下工作:(1)基于对感应加热电源的结构、整流、逆变及启动过程基本原理的深入剖析,针对启动过程能量不足导致的停振现象进行仿真分析,总结了重载难以启动的原因,并给出了采用能量预充方法解决难于重载启动的思路与措施;(2)对目前存在的几种典型能源预充方案做了对比研究,得出了几种方案不满足本课题实际需求的原因,并基于对并联谐振感应加热电源工作原理及能量补偿的详细分析,确定了采用预充磁与预充电相结合的能量补偿启动方案;(3)基于对可控硅中频电源的参数特性分析,得到了研究对象的谐振回路的衰减因子及负载回路零输入状态下能量衰减规律,采用理论与工程经验相结合的方法,确定了负载回路预充电及电抗器预充磁的能量,设计了预充能量补偿回路,并完成了补偿回路的元器件选型设计。(4)研究了启动流程与可靠启动控制策略,设计了能量预充启动控制的步骤与流程,针对电网存在的高频干扰给出了干扰极限与控制策略,并对快速移相可能导致的脉冲丢失现象,提出了一种过零基准的限幅移相控制策略以满足快速移相的实时性要求。最后,工作现场多次启动试验的观测与分析验证了论文中可控硅中频电源补偿回路设计与重载启动系统实现的合理性、有效性与可靠性。
陈连业[8]2014年在《应用于感应加热电源的数字与模拟频率跟踪控制研究》文中研究说明随着高频感应加热电源的广泛应用,频率跟踪控制的重要性越来越凸显。针对感应加热电源中传统模拟频率跟踪控制电路频率跟踪范围小,而数字频率跟踪控制电路硬件成本高,程序复杂不易实施等问题,本文提出了一种基于STM32单片机、CD4046和SG3525的数字模拟复合频率跟踪控制电路的方法。通过数字模拟复合频率跟踪控制的方法,克服了传统频率跟踪控制电路频率跟踪范围窄电子元器件易磨损,数字频率跟踪控制电路价额昂贵,研发成本高等缺点。论文首先通过搭建高频感应加热电源主电路回路,介绍并分析了几种调功方案,并针对本文进行针对性的选择,给出了实现频率跟踪的硬件和软件设计方案。通过Matlab/Simulink仿真及搭载实验,结果表明,运用该数字模拟复合式频率跟踪控制方法能够实现对频率快速准确的跟踪,频率跟踪范围广,硬件成本低,结构简单,易于实现。
王娅琦, 周伟松, 赵前哲[9]2013年在《同步双频感应加热电源的研究》文中进行了进一步梳理针对齿轮等具有凹凸结构的工件对感应加热淬火的特殊要求,同步双频感应加热电源应运而生。同步双频感应加热齿轮淬火不仅精简了齿轮的制造工艺,也降低了能耗,提高了效率。对感应加热电源及同步双频感应加热电源进行了研究,详细分析了同步双频感应加热电源的电路结构及应用优势,并进行了理论分析和仿真研究。采用1台MPS系列MOSFET高频感应加热电源以及1台IPS系列IGBT冲频感应加热电源搭建试验台,对一件12齿的齿轮工件进行同步双频感应加热的试验,验证了该双频拓扑结构和参数的正确性,得到的电路波形与仿真波形基本吻合。
徐正亚[10]2008年在《高频感应钎焊金刚石砂轮的基础研究》文中研究指明金刚石磨料具有硬度高、导热性、耐磨性好等优良的性能,因此金刚石工具在石材、硬质合金、玻璃、陶瓷等硬脆材料的加工中获得了广泛的应用。然而传统的多层烧结与单层电镀金刚石砂轮由于结合剂对金刚石磨粒的把持强度低且容屑空间小,金刚石工具的优势未得以充分发挥。钎焊金刚石工具由于实现了金刚石与活性钎料的冶金结合,因此钎料对金刚石磨粒有很强的把持力,且磨粒间容屑空间大。本课题利用感应钎焊工艺研制了磨粒有序排布的单层钎焊金刚石砂轮。本文完成的研究工作主要包括:(1)研制了一套感应钎焊工艺试验装置,根据感应加热设备与线圈间阻抗匹配的要求,通过实验测量及理论计算设计了相应的感应加热线圈,制作了感应钎焊气体保护装置。在分析强磁场干扰下热电偶输出电势信号的基础上设计了相应的信号调理电路,获得了准确的钎焊温度信号,结合模糊控制方法开发了基于虚拟仪器的感应钎焊温控系统,为研究金刚石感应钎焊工艺奠定了基础。(2)利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了钎焊工艺参数对金刚石界面化合物和微观结构的影响,结合不同钎焊工艺时金刚石磨粒的静态抗压强度及钎焊试样磨削花岗石的研究,获得了优化的钎焊工艺,磨削花岗石的实验同时也表明感应钎焊金刚石工具比炉中钎焊金刚石工具有更优异的加工性能。(3)研制了局部感应加热条件下连续感应钎焊金刚石砂轮的装置,利用带导磁体的平面线圈实现钎焊部位的局部加热,结合工件的连续旋转完成了金刚石砂轮的感应钎焊过程,该工艺的特点是砂轮表面钎料熔化区域窄,金刚石磨粒在钎焊时不易发生移位,易于获得磨粒有序排布的金刚石砂轮。(4)利用感应钎焊金刚石砂轮进行了硬质合金的磨削试验研究,并与同规格的电镀金刚石砂轮进行了对比实验。结果表明,单层钎焊金刚石砂轮较为锋利,相对于电镀金刚石砂轮有更长的工具寿命。对磨削过程中金刚石磨粒的磨损状态进行跟踪观察,结果发现钎焊金刚石的磨损机理主要是磨耗磨损,试验中未出现磨粒脱落,表明采用感应钎焊工艺制作的单层金刚石砂轮对磨粒有很强的把持力,有助于充分发挥超硬磨料本身的加工性能。
参考文献：
[1]. 基于神经元PID控制的双逆变器高频感应电源[D]. 徐冰. 兰州理工大学. 2009
[2]. 基于PWM整流器的多逆变器高频感应电源[D]. 王小玲. 兰州理工大学. 2008
[3]. 基于IGBT的串联谐振式感应加热电源的研究[D]. 张旭. 北京交通大学. 2014
[4]. 基于DPLL的高频感应加热电源的研究[D]. 杨林. 哈尔滨理工大学. 2011
[5]. 高频感应钎焊电源技术研究[D]. 罗云萌. 江苏科技大学. 2012
[6]. 单逆变桥同步双频感应加热电源的研究[D]. 何婷. 清华大学. 2013
[7]. 可控硅中频电源补偿回路设计与重载启动系统实现[D]. 何强志. 重庆大学. 2017
[8]. 应用于感应加热电源的数字与模拟频率跟踪控制研究[D]. 陈连业. 辽宁工程技术大学. 2014
[9]. 同步双频感应加热电源的研究[J]. 王娅琦, 周伟松, 赵前哲. 电力电子技术. 2013
[10]. 高频感应钎焊金刚石砂轮的基础研究[D]. 徐正亚. 南京航空航天大学. 2008
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