钢轨焊接接头感应加热电源三维数学模型及其控制策略研究

钢轨焊接接头必须进行焊后正火处理以提高接头性能,感应加热正火方式相对于火焰加热正火方式具有自动化程度高、正火质量稳定、作业环境好等优势,在钢轨现场焊接接头正火中越来越得到认可。重点研究了钢轨焊接接头感应加热电源的交流侧调功的PFM、PWM、PFM&PWM三种控制方法,通过建立三种控制方法的数学模型和MATLAB三维可视化分析,发现PFM&PWM控制方法在功率开关器件的开关损耗和功率调整过程中频率变化方面具有优势。基于此,提出了基于PFM&PWM控制方法的钢轨焊接接头感应加热电源的控制策略,并结合数学模型说明了其控制轨迹,同时,设计了基于TMS320F28335 DSP芯片的软硬件,实现了该控制策略的控制波形。为钢轨焊接接头感应加热电源的优化控制提供了理论支持,有助于提高钢轨焊接接头的性能和稳定性。

接触轨融冰用电磁感应加热电源应用研究

开发了一种接触轨融冰用中频感应加热电源,输入为380 V/50 Hz的三相正弦交流电,输出为频率固定中频20 kHz,功率大小可调。首先分析了该中频感应加热电源系统的工作原理及产生的伴随效应,其次介绍了感应加热电源的结构,提出了一种基于移相PWM调功与频率跟踪相结合的复合控制方案,最后,建立了电源MATLAB/Simulink仿真模型和试验模型,通过仿真结果和试验结果证明了所开发的中频感应加热电源的可行性。

含感应加热电源的电网电压畸变信号智能判别研究

感应加热电源运行过程中,受光伏电网周边环境扰动的影响,造成线路谐波引起电压畸变。提出含感应加热电源的光伏电网母线电压畸变信号判别方法,以期保证光伏电网的稳定运行。建立谐波耦合导纳矩阵模型,完成含感应加热电源的电网电压畸变情况分析;通过波形包络阈值线在时域、小波域、频域上提取电网电压扰动信号特征;基于支持向量机方法完成电压畸变信号的判别。实验结果表明,所提方法在单一扰动信号和多种扰动信号情况下,均具有较高的电压畸变信号识别正确率和效率。

大功率感应加热电源IGBT驱动电路设计与实现

IGBT驱动信号同步性是影响并联均流的关键因素。以采用并联扩容的1000 kW并联谐振感应加热电源为研究对象,设计了其IGBT驱动电路。首先通过DSP产生逆变桥的2路IGBT驱动信号;其次通过门电路实现驱动信号重叠时间设定,并利用驱动器将信号扩展为24路;最后通过2SP0115T2C0驱动模块及其外围电路实现了驱动信号的功率放大、隔离和IGBT的过流保护等功能。测试结果表明所设计的驱动电路信号同步性较好,信号间最大时延20 ns,具有较好的工程设计参考价值。

倍频式IGBT高频感应加热电源的研究

倍频式感应加热电源负载输出频率为功率开关管工作频率的二倍,且功率开关器件工作时具有软开关特性,在需要高频应用的场合很有意义。文中以IGBT来实现倍频式高频感应加热电源,比较了不同频率比下的电路工作状态,得出电路工作在断态下更适合电路功率调节的结论。详细分析了断态下电路工作状况,得出直流等效电阻与交流负载等效电阻的关系,并给出了选取电路参数的经典方法。根据该方法设计了一台样机,通过实验验证了理论分析及参数选取方法的正确性。

感应加热电源无相差频率跟踪控制电路

对感应加热电源无相差频率跟踪控制电路的频率跟踪方法、相位补偿及起动问题进行了理论分析和实验研究；给出了实验结果。

基于新型移相控制的感应加热电源的研究

针对电压型感应加热电源频率跟踪的要求 ,提出了一种新型的移相控制策略。这种策略逻辑明确 ,控制性能优越 ,实现简单、可靠。针对在实现过程中的关键问题 ,提出新的解决方法。所有的分析都得到实验验证。

PI调节逆变式IGBT感应加热电源频率自动跟踪技术

针对感应加热过程中谐振频率不断变化的问题 ,采用以SG35 2 5A为核心的感应加热电源 ,检测电源输出电压与输出电流之间的相位差大小 ,并以此信号作为PI调节的输入 ,通过该调节器控制感应加热电源的工作频率 ,实现了系统谐振频率的自动跟踪。该方法具有跟随速度快、频率跟踪准确、电路设计简单、工作可靠等优点。对上述方法的原理、电路设计以及实验结果等做了详细的分析和介绍。

高频LLC感应加热电源及降低开关损耗策略研究

该文针对高频感应加热电源迅速发展的现状,通过对LC谐振回路特点进行简要分析,并结合电源结构特点进行讨论高频电源的特点及出现的问题。在此基础上,采用LLC谐振回路作为负载谐振拓扑。根据其工作特点采用输出电压和电容电压相位角作为锁相控制变量,同时为解决某些负载下LLC电源开关角度较大的问题,提出一种LLLC谐振回路,该方案通过加入的电感可以很好地降低开关角度,提高电源效率。最后根据给出理论结果完成实验,得到令人满意的效果。

感应加热电源的PWM-PFM控制方法

叙述了一种电压源供电的串联感应加热负载的PWM PFM混合控制方法 ,并给出了实现的方法和实验电路。这种方法具有功率调节范围宽、频率变化小的优点 。

脉冲式感应加热电源频率跟踪技术的研究与实现

为解决传统感应加热电源中搜索谐振频率慢和频率跟踪实时性差的问题,提出一种改进型全数字定角频率跟踪技术,以满足脉冲涡流热成像对激励电源的特殊要求。首先,介绍脉冲式感应加热电源系统及工作原理,在此基础上对改进型定角频率跟踪技术进行详细的理论分析;然后,建立系统控制参数与系统稳态、动态性能的数学表达式,进一步分析品质因数、起动频率和频率步进值对系统动态响应特性的影响;最后,对基于脉冲式感应加热电源系统进行实验,并对改进型全数字定角频率跟踪技术的性能进行验证。结果表明:该频率控制系统具有搜索谐振频率快、实时跟踪能力强、稳定性好等优点,仿真和实验结果验证了该频率跟踪技术的有效性和可行性。

双闭环控制感应加热电源设计与仿真分析

针对目前20kHz/10kW感应加热电源开关功耗大的缺点,提出了一种基于DSP的容性移相PWM和PFM控制的设计方案。确定以全桥IGBT逆变为主拓扑电路,采用PID和DPLL相结合的双闭环控制策略,对系统进行SIMULINK平台仿真建模。在开环和闭环条件下对仿真结果进行对比分析,实现了负载频率自动跟踪和功率闭环控制。仿真系统到达恒定功率输出的时间为0.2ms,功率因数近似为1,且无周期跳变的现象。改善系统动态特性和稳定控制的同时,验证了该方案的可行性和有效性。

感应加热电源的发展

回顾了感应加热电源的应用、技术发展动态及今后电源发展趋势 ,包括新的功率半导体器件及电路拓扑技术对电源技术发展的影响。

感应加热电源频率跟踪控制的研究

为减小逆变器功率器件的开关损耗,提高装置输出效率,应该控制逆变器的工作频率实时跟踪负载谐振频率,确保开关器件工作在零电压零电流开关(ZVZCS)状态。介绍了在感应加热电源中采用TMS320F2812实现超音频频率跟踪的数字锁相环(DPLL)方法,给出了实现DPLL的算法。并对基于该芯片的DPLL频率跟踪控制的原理进行了分析。最后给出了相应的仿真波形和感应加热电源样机的实验波形,验证了该方法的正确性。

160kW/30kHz超音频感应加热电源的研究

采用全控型电力半导体器件IGBT,研制了160kW/30kHz并联逆变式超音频感应加热电源。提出了一种新颖的零压启动限幅的他激转自激方法;设计了适用于并联谐振逆变器的IGBT驱动电路,顺利解决了驱动信号时间补偿问题。

锁相技术在感应加热电源中的应用

实现了一种由ＣＤ４０４６集成锁相环设计的应用于感应加热电源的无相差频率跟踪控制系统，并就锁相瞬态性能进行了重点分析与设计，还就控制系统的相位补偿等问题进行了分析讨论。将该系统用于１０ｋＷ－５０ｋＨｚＩＧＢＴ超音频串联感应加热电源样机中，使控制回路更加简单、可靠，电源运行良好。

FUZZY-PLL复合控制策略在感应加热电源中的应用

提出一种采用模糊-锁柏环（FUZZY－PLL）复合控制策略的感应加热电源控制方法。仿真及实验结果表明，采用FUZZY－PLL复合控制的感应加热设备具有快速动态性能和高精度稳态性能的特点。

新型晶闸管中频感应加热电源

分析了一种新型晶闸管中频感应加热电源主回路和控制电路的结构及工作原理 。

基于模糊RBF网络高频感应加热电源控制的研究

由于高频感应加热电源负载阻抗是一个多变量、复杂且非线性的控制对象,无法建立精确的数学模型。因此将基于模糊RBF神经网络的PID控制器应用到高频感应加热电源的控制中,它结合了传统PID、神经网络和模糊控制的优点,同时克服了传统PID控制器的不足,实现参数的自动实时调节。并通过仿真验证了该控制方法具有较好的鲁棒性和适应性。

单逆变桥同步双频感应加热电源的研究

加热齿轮等表面凹凸复杂的金属工件时,采用同步双频感应加热电源有淬火均匀、加热效率高等优势。研究了单逆变桥和复合谐振电路构成的同步双频感应加热电源,分析同步双频感应加热电源的电路结构,对电路元件参数进行了理论计算,并利用PSCAD软件进行仿真研究,在仿真中进一步设计了同步双频频率跟踪反馈电路,使逆变桥稳定工作在负载电路的中频和高频谐振频率上。采用MPS系列MOSFET高频感应加热电源搭建实验平台,对开环电路进行实验,其结果验证了单逆变桥同步双频感应电源结构和参数的正确性。