真空镀膜感应加热电源研究与设计

摘要

在现代工业加热领域，感应电源凭借其稳定可靠，高效节能，安全环保的特性一直占有举足轻重的地位。本文设计了一套真空镀膜感应加热电源组，通过采用锁相环技术实现负载谐振及软开关环境。设计中软开关技术的运用，大幅度地减小了开关损耗和开关器件的电磁干扰，而负载谐振的实现又使得电源功率因数得到提高。在设计中，摒弃了三相整流后的大容量滤波电容器，进一步提高了功率因数，并减弱开机冲击电流。控制部分主要采用PI控制技术，更好的实现了恒功率、恒电流、恒电压的模式选择。与此同时，整个电源组具有高抗干扰性，输出稳定、可靠性高、结构紧凑等优点。
　　本文根据课题设计指标，首先对主电路的拓扑方案进行了分析比较，在深入了解真空镀膜感应加热电源要求基础上，选用全桥电压型串联谐振拓扑作为逆变拓扑，并对升频式移相功率调节工作过程进行了分析；接着根据感应加热负载阻抗匹配的原理，对阻抗匹配变压器进行了设计；通过对主电路参数的计算，对相关器件进行选型，并分析了控制芯片STM32F103，完成了软件控制部分的设计，且做到了软开关的实现；然后进行了IGBT驱动电路的分析，并总结了设计经验；与此同时针对电源组的电磁干扰产生机理，提出了较好的抑制方法和隔离措施。
　　最后，对整个主电路进行了静态仿真，分析了其仿真结果，表明方案的选择是合理可行的，通过各个模块电路的多次现场调试，最终完成了整台真空镀膜感应加热电源的设计。

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第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 课题的主要任务

1.4 全文结构

第二章 感应加热基本理论与方案选择

2.1 基本原理

2.2 电磁效应与热效应

2.3 逆变拓扑分析与选择

2.4串联谐振功率调节方法

2.5 本章小结

第三章 感应加热负载阻抗匹配分析与设计

3.1 感应加热阻抗匹配原理介绍

3.2 电磁耦合阻抗匹配方法分析与设计

3.3 本章小结

第四章 功率回路与控制电路设计

4.1 功率回路电路参数设计

4.2 控制电路及软件设计

4.3 IGBT驱动电路分析与设计

4.4本章小结

第五章 感应加热电源电磁兼容性设计

5.1 电磁干扰产生机理与抑制方法

5.2 感应加热电源电磁干扰分析及抑制

5.3 本章小结

第六章 实验结果与总结

6.1 主电路静态仿真结果

6.2 样机调试波形与总结

6.3 现场测试数据与波形

6.4 本章小结

第七章 全文总结及工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果