可控硅中频电源补偿回路设计与重载启动系统实现

摘要

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。

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要研究工作

1.4 本章小结

2 并联谐振中频电源结构及工作过程

2.1 引言

2.2 可控硅中频电源的结构

2.3 中频电源整流过程

2.4 并联谐振逆变过程

2.5 并联谐振启动过程

2.6 本章小结

3 可控硅并联谐振启动系统研究

3.1 引言

3.2 典型启动系统分析

3.3 预充磁预充电系统分析

3.4本章小结

4 预充磁预充电启动系统设计

4.1 引言

4.2 实验对象及其参数分析

4.3 预充能量的计算

4.4 补偿回路元件参数选取

4.5 本章小结

5 启动控制的设计与实现

5.1 引言

5.2 启动系统控制流程

5.3 整流脉冲控制策略设计

5.4 启动控制实现与分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文或专利

B 作者在攻读硕士学位期间取得的工作成果目录