高频感应加热电源分时控制方式的研究

摘要

IGBT等大容量、高频器件的出现,带动了电力电子装置向大容量化和高频化的发展趋势。但是,现有大容量功率器件的开关频率有限,使得电力电子装置的工作频率大幅度提高受到很大约束。所以,研究在单个电力电子装置频率有限的前提下如何实现电力电子装置的高频化是十分有意义的,也是一个研究热点。本文主要以感应加热电源为研究对象,通过以分时控制为控制策略来实现感应加热电源的高频化。在对分时控制基本工作原理分析的基础上,通过分析三桥并联的各种分时方式,得出了一种较优的控制策略,解决了传统的死区设置问题,降低了对开关器件的要求。在此基础上,探讨了多桥并联分时控制的电源合成规律。以三桥并联为例,研究了对多桥并联分时控制工作状态有重要影响的输出耦合变压器的漏感影响、逆变器功率管开路故障诊断及故障处理等问题。此外,对三桥并联分时控制电源的启动问题也进行了初步探讨。通过MATLAB/Simulink仿真分析,验证了控制方案的可行性。在此基础上,设计了输出耦合变压器、IGBT的驱动电路和基于DSP-TMS320F2812的控制程序。通过模拟实验,验证了本文理论分析的正确性以及所选控制策略的可行性。由于该分时策略能很好地实现高频感应加热电源,降低开关器件频率,解决了同一桥臂开关管的死区问题。所以本文所做的研究具有较好的实用价值。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 分时控制感应加热电源研究现状

1.3 本文的主要工作

2 多桥并联分时控制的理论分析及仿真研究

2.1 高频感应加热电源

2.2 传统分时控制的基本原理

2.3 改进分时控制方式的研究

2.3.1 三桥并联的分时方式

2.3.2 多路逆变桥并联组合方案选择

3 分时控制下各桥间相互干扰的研究

3.1 漏感对单桥电源的影响

3.2 传统分时控制下漏感对电源工作状态的影响

3.3 改进分时顺序下漏感对电源工作状态的影响

4 多桥并联分时控制开路故障及启动研究

4.1 逆变桥开路故障诊断

4.1.1 故障信号的提取

4.1.2 逆变桥开路故障的仿真分析

4.2 三桥并联分时控制电源的启动

5 基于DSP的三桥并联分时电源控制系统设计

5.1 主电路及硬件电路原理

5.1.1 DSP外围电路

5.1.2 IGBT驱动电路的设计

5.1.3 输出耦合变压器的设计

5.2 软件设计

5.2.1 系统总流程图

5.2.2 扫频式半压启动

5.2.3 故障判断及处理

6 实验结果与全文总结

6.1 实验背景及试验结果

6.2 全文总结

致谢

参考文献