高效节能多供电中频感应加热电源设计研究

【摘要】： 随着人们环保意识的提高以及铸造、冶金等工业行业对大功率感应加热设备需求,研究开发大功率、高效、环保的感应加热用电源设备成为业界所关注的热点技术课题。 本课题旨在研究新型高效节能大功率感应加热电源,与合作单位共同研究提出一机三炉感应加热电源装置。此电源装置改变了传统上的一拖一电源的限制,可以极大地提高冶金铸造行业的工作能力。电源整流部分采用12脉波不可控整流方式,使得网侧功率因数可达0.95,电网谐波污染小。逆变部分用KK管组成的半桥串联谐振电路,解决了传统并联谐振启动难等问题。利用AVR单片机作为核心控制处理器,采用数字PI调节算法进行功率调整,对负载匹配进行实时监控,实现了逆变的数字控制,改变了传统模拟电路复杂、维护难、功率控制不方便的弊端。整套一机三炉装置的控制系统,利用PC机作上位机,通过CAN总线来控制三台AVR逆变控制器,实现对现场信息的实时监控功能。 整套系统不仅能够提供大功率电能输出,而且具有功率输出任意可调、启动方便,功率因数高、谐波少,对公用电网的污染小的特点。本课题所研究的感应电源装置无论对能源环境还是工业生产实际需求都有很大的现实意义。 【关键词】：中频电源 串联谐振 一机三炉 逆变数字控制器 CAN总线
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 中频电磁感应加热技术发展历程8-9
• 1.2 课题的来源及研究意义9-11
• 1.3 国内外研究现状11-12
• 1.4 本论文研究内容12-13
• 1.5 本论文的工作13-14
• 第二章 中频感应加热系统主电路研究14-36
• 2.1 电磁感应加热原理14-18
• 2.1.1 感应加热原理及应用14-16
• 2.1.2 中频感应炉和工频感应炉性能对比16-18
• 2.2 感应加热中频电源主电路18
• 2.3 整流电路分析设计18-27
• 2.3.1 三相全控桥整流电路工作过程19-20
• 2.3.2 变压器的磁势平衡关系研究20-21
• 2.3.3 交流侧谐波和功率因数21-24
• 2.3.4 12脉波整流电路24-27
• 2.4 逆变电路部分分析设计27-35
• 2.4.1 逆变电源感应加热基本原理实现27-29
• 2.4.2 串联逆变负载特性29
• 2.4.3 逆变主电路设计29-33
• 2.4.4 可控器件选择33-34
• 2.4.5 快速晶闸管的保护34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 串联逆变数字控制器设计36-54
• 3.1 逆变数字控制电路36-38
• 3.1.1 逆变模拟控制和单片机数字控制比较36
• 3.1.2 AVR 单片机简介36-38
• 3.2 串联感应加热对数字控制电路要求及总体结构设计研究38-41
• 3.2.1 串联感应加热对逆变控制电路要求38
• 3.2.2 功率调整控制策略38-39
• 3.2.3 基于AVR 的数字控制电路总体结构39-41
• 3.3 数字PI 调节41-44
• 3.3.1 数字PI 调节算法41-43
• 3.3.2 数字PI 算法的改进43-44
• 3.4 数字控制器硬件设计44-48
• 3.4.1 相关数值采集44-45
• 3.4.2 中频电流过零检测电路45-46
• 3.4.3 晶闸管脉冲驱动电路46-48
• 3.5 软件设计48-53
• 3.5.1 开机启动48-49
• 3.5.2 功率调整49-51
• 3.5.3 双窄脉冲产生程序设计51-52
• 3.5.4 其他功能模块52-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第四章 整套装置控制系统54-64
• 4.1 KGPS-DX 高效节能环保一机三炉成套设备54-55
• 4.2 PC 机功能55-56
• 4.2.1 功率分配策略55-56
• 4.2.2 系统监视保护56
• 4.3 功率分配通信56-63
• 4.3.1 CAN 总线概述57-59
• 4.3.2 硬件设计59-61
• 4.3.2.1 CAN 控制器驱动器选择59-60
• 4.3.2.2 通信线路设计60-61
• 4.3.3 接口软件设计61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 参考文献66-69
• 硕士期间发表的论文及参与科研项目69-70
• 致谢70-71
• 详细摘要71-73

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