20kW／300kHz高频感应加热电源

以功率ＭＯＳＦＥＴ为开关元件，采用多管并联方式研制出２０ｋＷ／３００ｋＨｚ高频感应加热电源。本文对该电源的逆变电路、控制电路、多管并联驱动等问题做了研究和试验。

200kW/400kHz固态高频感应加热电源

随着大功率半导体器件的发展,固态高频电源在容量和频率两方面都得到很大提高,除在一些特殊应用领域(如高频介质加热等行业)外,固态高频电源完全能取代电子管高频电源,而成为新一代感应加热电源的代表。本文以MOSFET作为逆变器的开关器件,以多管并联的方式开发出容量为50kW的单桥,然后以逆变桥并联的方式研制出200kW/400kHz的逆变器。设计了特殊的大功率驱动电路,实现了对器件多管并联的可靠驱动。采用PI控制的锁相环(PhaseLockedLoop,PLL)方法,实现了对负载频率的准确跟踪和对逆变状态的可靠控制,保证了逆变器的安全。采用高频变压器实现负载阻抗的匹配,不仅保证了逆变器的高输出功率,而且实现了逆变器之间的均流。

感应加热调功方式的探讨

通过对感应加热过程中几种常用的和新型的功率控制方法的比较 ,分析了每种方法的理论根据和各自的优缺点 ,提出了选择标准 。

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。

基于IGBT的100kHz高频感应加热电源研制

分析了用于感应加热电源的两种逆变器的优缺点。采用IGBT模块研制开发了100kHz/30kW的电流型感应加热电源。讨论了电路设计和控制,给出了实验结果。

大功率高频并联谐振逆变器拓扑结构研究

为了实现感应加热电源的高频化、高效率化及高功率输出能力,在双开关T型并联谐振逆变器拓扑结构的基础上,提出了以MOSFET作为开关的、由T型拓扑结构串联构成的双T型并联谐振逆变器电路结构形式。它能输出理想的正弦电压波形,开关元件工作在零电压开关(ZVS)状态,降低了开关损耗,使工作频率、效率和功率输出能力得以提高,且工作状态稳定、易控制。详述了电路的构成及工作原理,分析了电流、电压的关系,最后给出了实验结果。

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。

高频感应加热逆变电源的研究

介绍了以功率MOSFET为开关管研制的 5kVA/1 0 0kHz串联谐振式逆变电源 ,分析了其主电路工作原理以及控制电路中的功率调节和频率跟踪等问题。

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。

智能功率模块及其应用

介绍了智能功率模块 IPM的一些基本知识 ,进一步介绍了东芝公司生产的 MIG2 0 J10 6 L型 IPM的内部原理 ,并阐述了 MIG2 0 J10 6 L型 IPM的内部保护功能。同时还给出了 MIG2 0 J10 6 L型 IPM结合分立元件在电机驱动中应用的设计方案以及 MIG2 0 J10 6 L型 IPM结合单片机在变频器控制中的应用实例。

感应加热电源PDM波形的频率谱分析

脉冲密度调制(PDM)技术可用于调节感应加热电源的输出功率,其主要优点在于能够保证感应加热电源逆变器开关器件始终工作在零电压或零电流开关状态,然而PDM控制的负载电流波形含有多种谐波,分析了各种PDM波形的频率谱,得出了调制比D、负载的时间常数t和PDM序列长度T与PDM波形频率谱的关系。分析表明均匀脉冲密度调制技术控制脉冲序列对称性良好,产生的谐波最少。

数字中频感应加热电源的研究

针对传统模拟中频控制系统的不足,对新型数字中频控制系统进行了研究和设计。提出一种基于DSP DS80C320微控制器为控制核心,主开关元件采用IGBT的数字感应加热系统,设计了系统的主电路、控制电路的结构。针对串联型感应加热电源频率跟踪的要求,阐述了一种新型的数字锁相环(DPLL)控制方法,并对相位补偿与启动问题进行了探讨,最终给出了实验电路和实验结果。实际应用证明具有功率调节范围宽、频率变化小的优点,适用于在中频感应加热中的应用。

模糊控制在感应加热电源调功中的应用研究

在比较各种感应加热电源功率调节方式的基础上,介绍了一种基于模糊控制的移相调功方式。研究了模糊控制技术在感应加热电源调功中的应用。与传统的控制策略相比,模糊控制具有不依赖控制对象精确的数学模型,较强的鲁棒性,控制方式简便等优点。采用高速IGBT开关器件设计了一台10kW/30kHz的感应加热电源样机。试验结果表明,该样机可获得良好的动态特性,具有稳态精度高,功率调节范围宽,工作稳定可靠的优点。

智能功率模块在VVVF变频器中的应用

智能功率块内装驱动和保护电路，使产品设计更方便。ＶＶＶＦ变频器是一典型的应用实例。选用智能功率块时，要根据智能功率块过流动作电流来确定其峰值电流。在设计外围电路时，应设计相应的缓冲吸收电路，并根据需要设计规定的独立控制电源。

一种高性价比共地变频调速控制器的设计

阐述了PWM变频调速的基本原理,分析了传统隔离方案的变频调速控制器的典型拓扑,给出了采用共地方案实现的变频调速控制器原理,并对其硬件设计进行了详细的分析。实验结果表明:采用共地方案可以达到简化硬件电路的设计,有效降低硬件成本,并能够获得较好的控制效果,文中最后给出了不同频率下的实验波形。

基于DSP的矿井电机车调速系统的设计

针对传统电机车串联电阻调速时消耗能量大、效率低的缺点,设计了以DSP为控制核心的直流电机车的调速系统。该系统主电路采用三相桥式逆变器和整流电路,利用SVPWM控制技术和反馈跟踪控制策略,实现了转速和电流的双闭环控制。实验表明,该系统具有调速范围宽、抗干扰性强等特点,能够较好地解决传统电机车效率低的问题。

基于DSP 150 V/50 Hz高品质单相逆变电源的设计

针对某型导弹供电电压精度高、频率波动小的特殊要求,采用TMS320LF2407A型DSP为主控芯片、全桥逆变智能功率模块(IPM)为主电路、SPWM为控制方法研制了一个150 V/50 Hz高品质单相逆变电源。应用积分分离式数字PID调节器提高了电源动态响应速度和输出电压的品质,使得电源在额定负载(15 A)时,输出电压和频率的稳定度分别达到1%和0.03%。实际应用结果表明,该电源具有硬件电路简单,输出波形品质高,输出电压稳定,动态性能好等优点。

PDM感应加热电源中品质因数对负载电流的影响

介绍了脉冲密度调功(Pulse Density Modulation,简称PDM)的原理,由于PDM在品质因数较小时,负载电流波动很大,因此采用均匀PDM方法进行改进,推导出品质因数与谐振周期数的关系。通过给定品质因数,可以很方便地计算出一个工作周期内的最小脉冲密度,从而避免过小的电流流过负载,使负载电流连续,保证对负载谐振频率进行可靠跟踪。经过仿真和试验验证了该分析的正确性。

模块化SPWM逆变器及其遥控/群控功能的设计和实现

研制了由IGBT驱动芯片IR2132以及智能功率模块IPM构成的SPWM逆变器,采用无线调制解调器亚当模块ADAM4550实现了点对多点的无线遥控/群控功能。SPWM信号由单片机和三相SPWM控制芯片SA4828产生,三相电压幅值可针对不平衡负载单独调节,可以提供3种输出波形的选择。本文论述了模块化SPWM逆变器的设计和实现过程,对涉及到的难点和关键技术问题提出了相应的解决方案。实验结果表明,具有遥控/群控功能的逆变器系统设计合理,运行可靠。

无刷双馈电机模糊直接转矩控制系统研究

针对传统直接转矩控制方法控制无刷双馈电机(BDFM)存在的转矩脉动大、开关频率不固定等问题,提出了一种基于DSP的模糊直接转矩控制策略。利用模糊控制系统设计软件Win FACT进行了模糊控制器设计,并将其转换为C程序代码后移植到DSP中,实现了无刷双馈电机模糊直接转矩控制系统的软、硬件设计。试验结果表明,该控制方法在保持传统直接转矩控制优点的基础上,能够有效减小转矩脉动,改善直接转矩控制的性能。