感應(yīng)加熱技術(shù)主電路拓撲結(jié)構(gòu)及控制原理解析方案

1.引言：

感應(yīng)加熱技術(shù)具有加熱溫度高、加熱效率高、速度快、加熱溫度容易控制、易于實現(xiàn)機械化、自動化、無空氣污染等優(yōu)點，現(xiàn)在感應(yīng)加熱電源已廣泛用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等工業(yè)過程。

根據(jù)功率調(diào)節(jié)量的不同感應(yīng)加熱電源有多種調(diào)功方式，調(diào)頻調(diào)功是通過改變逆變器工作頻率從而改變負載輸出阻抗以達到調(diào)節(jié)輸出功率的目的[1]。這種調(diào)功方式控制比較簡單，可以對電路的工作頻率進行直接控制，而且能對功率連續(xù)調(diào)整。本文正是基于調(diào)頻調(diào)功這種方式，由PWM控制芯片SG3525控制實現(xiàn)的加熱電源。

2.主電路拓撲結(jié)構(gòu)和控制原理：

2.1 主電路結(jié)構(gòu)：

本文設(shè)計的感應(yīng)加熱電源為串聯(lián)諧振式全橋IGBT逆變電源，其逆變主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。輸入采用三相AC/DC不控整流，輸出采用負載串聯(lián)諧振式全橋DC/AC逆變電路。整流輸出的電壓經(jīng)高壓大電容C1濾波，逆變器主開關(guān)器件Q1、Q2、Q3、Q4為IGBT,D1、D2、D3、D4為反并聯(lián)二極管。

圖1 主電路結(jié)構(gòu)圖

2.2控制原理

調(diào)頻控制的原理就是：通過改變逆變器開關(guān)頻率來改變輸出阻抗以達到調(diào)節(jié)輸出功率的目的。串聯(lián)諧振等效電路圖如圖2所示。

圖2 負載等效電路圖

負載等效阻抗為Z=1/jωC +jωL+R ;則|Z|=

=

，其中f=1/（2π）諧振頻率。f=f0時，負載等效阻抗最小，|Z|=R，此時功率輸出最大；f >f0時，負載呈感性，且頻率越大感抗越大，功率減?。籪

圖3 負載功率雖負載工作頻率變化的曲線