中频感应加热电源的设计及原理
全固态中频感应加热设备原理
全固态中频感应加热设备原理全固态中频感应加热是一种在工业中广泛应用的加热技术，它具有自动化、可靠性强、加热过程温度控制精确的优点，在食品、医药、塑料、汽车制造等行业得到广泛应用。
全固态中频感应加热设备以交流电源作能源，通过中频变压器将其调节为可感应加热的中频电流，再经加热（长短线圈）、控制等装置，达到加热的目的。
全固态中频感应加热设备的工作原理是：通过中频变压器将交流电源端电压调节为可感应加热的中频电流，中频电流经过加热（长短线圈）、控制等装置，使得加热物体的表面产生涡流感应，从而将中频电能转化为热能，使被加热物体的表面温度提高，达到加工的要求。
中频感应加热具有快速加热、热分布均匀、热效率高、温度控制精度高、操作简单、寿命长等优点，使得它成为现代工业加热领域中被广泛使用的新型加热方式。
使用全固态中频感应加热设备的注意事项：1.使用前必须根据被加热部件的尺寸、材料等参数，确定加工工艺及加热装置的参数，避免过热或加热不足的情况发生；2.在使用过程中，需要对电磁元件及控制器的运行状态进行实时监控，如发生异常，及时调整参数或进行维护，以防止加热不足或过热情况发生；3.由于全固态中频感应加热设备具有高存在电磁辐射，因此在运行过程中需要做好防护措施，以保证人员和设备安全；4.作过程中，需要严格按照操作规程进行，避免违规操作造成不良影响；5.加热过程中，需要定期检查加热装置的整体情况，及时发现受损的部件，及时进行维修或更换以确保加热效果；6.于特殊材料，例如聚氨酯、塑料、纤维等，在使用全固态中频感应加热设备的时候，需要根据材料的特性调整参数，避免热贴或焦化等不良影响发生；7.对于对温度要求较高的材料，使用全固态中频感应加热设备加热时，控制温度过程可采用联动式控温系统，以保证温度的精确性；8.于涉及大规模加热的工程，可设计多台全固态中频感应加热设备联动工作，同时满足效率要求。
以上是全固态中频感应加热设备的原理和注意事项，虽然它已经在工业加热领域广泛应用，但是当使用时，我们仍然要注意相关注意事项，以保证加热质量及安全性。
中频加热原理
中频加热原理中频加热是一种常见的加热方式，它利用电磁感应原理将电能转化为热能，广泛应用于金属加热、熔炼、热处理等工业领域。
中频加热原理简单易懂，下面将为您详细介绍中频加热的工作原理和特点。
1. 电磁感应原理。
中频加热的核心原理是电磁感应，即利用交变电流在导体中产生的涡流来实现加热。
当导体置于交变电磁场中时，导体内部将产生涡流，涡流会使导体发热，从而实现加热的效果。
这种加热方式不需要接触导体，因此可以实现对金属的局部加热，避免了传统加热方式中可能出现的热量浪费和热损失。
2. 工作原理。
中频加热设备主要由电源系统、感应线圈和工件组成。
电源系统产生中频交变电流，经过感应线圈产生交变磁场，工件在交变磁场中产生涡流，从而实现加热。
中频加热设备可以根据工件的材质、形状和加热要求进行调节，实现精准的加热控制。
3. 特点。
中频加热具有许多优点，例如加热效率高、加热速度快、加热均匀等。
与传统的火焰加热和电阻加热相比，中频加热可以大大提高加热效率，减少能源消耗。
此外，中频加热还可以实现对金属的局部加热，避免了整体加热时可能产生的变形和损坏。
4. 应用领域。
中频加热广泛应用于金属热处理、锻造、熔炼、焊接等工业领域。
在金属热处理中，中频加热可以实现对金属的局部加热，提高了生产效率和产品质量。
在金属锻造中，中频加热可以实现对工件的局部加热，减少了能源消耗和生产成本。
在金属熔炼和焊接中，中频加热可以实现对金属的快速加热和精准控制，提高了生产效率和产品质量。
总结，中频加热作为一种高效、节能的加热方式，已经成为工业生产中不可或缺的技术手段。
通过深入了解中频加热的工作原理和特点，可以更好地应用这一技术，提高生产效率，降低能源消耗，实现可持续发展。
中频感应加热设备的设计
中频感应加热设备的设计引言中频感应加热设备是一种常见的工业加热设备，通过电磁感应原理将电能转换为热能，广泛应用于金属材料的加热、熔化、焊接等工艺中。
本文将详细介绍中频感应加热设备的设计原理、设备组成以及关键技术要点。
设计原理中频感应加热设备的工作原理基于法拉第电磁感应定律：当导体处于变化磁场中时，会在内部产生感应电流。
设备通过线圈产生变化的高频电磁场，导体进入电磁场后，感应电流在导体内部产生摩擦热，从而实现加热效果。
设备组成中频感应加热设备主要由以下组成部分构成：1. 电源装置电源装置是中频感应加热设备最关键的组成部分，它负责提供稳定的高频电能。
常见的电源装置包括中频电源、功率电源和电容器等。
中频电源通过变压器将市电的低压高频电流转换为设备所需的高压高频电流，功率电源则提供稳定的电能供给线圈工作，而电容器则用于存储电能以供应设备瞬时需求。
2. 线圈线圈是中频感应加热设备的核心部件，它由绝缘材料包裹的铜导线组成。
线圈内通有高频电流，通过线圈的电流在导体中产生变化的磁场，从而实现感应加热效果。
线圈的设计要考虑到导热性能、电流容量以及加热均匀性等因素。
3. 冷却系统中频感应加热设备在工作过程中会产生大量的热量，需通过冷却系统及时散热。
常见的冷却系统包括水冷系统和气冷系统。
水冷系统通过与线圈接触的水管吸热并带走热量，起到冷却的作用；气冷系统则通过风扇或风道将热风吹散，降低设备温度。
4. 控制系统中频感应加热设备的控制系统用于监控和调节设备的运行状态和参数，保证设备的稳定工作。
常见的控制系统包括温度传感器、电流传感器、PLC控制器等。
温度传感器用于监测被加热物体的温度，电流传感器用于监测线圈电流，PLC控制器则用于根据监测到的参数进行智能控制和调节。
设计要点在中频感应加热设备的设计过程中，需要注意以下几个要点：1. 加热物体的选择不同的加热物体具有不同的导热性能和电磁感应特性，因此在设计过程中需要根据实际工艺需求选择合适的加热物体。
上海中频感应加热设备原理
上海中频感应加热设备原理
上海中频感应加热设备是利用中频电流通过电感线圈产生的电磁感应效应，将电能转化为热能的装置。
其工作原理如下：
1. 中频感应加热设备主要由电源、电容器、电感线圈和加热工件组成。
2. 电源提供高频电流，经过电容器进行滤波和电压调节后，将中频电流送入电感线圈。
3. 电感线圈是由多个线圈绕制而成的，当中频电流通过时，会在线圈周围产生强磁场。
4. 加热工件（如金属材料）放置在电感线圈内部或附近，当工件与磁场相互作用时，会产生涡流。
5. 涡流在工件内部流动时，会引发材料的分子运动和摩擦，产生局部加热效应。
6. 加热工件的温度可以通过调节电源输出功率和时间来控制，并可实现精确的温度控制。
中频感应加热设备具有加热响应快、传热效率高、加热均匀性好等优点，广泛应用于金属加工、热处理、塑料加工等领域。
项目五 中频感应加热电源的原理与检修
②30≤ α ≤150°° 当触发角α ≥30°时，此时的电压和电流波形断续，各个晶闸管的 导通角小于120°，α =60°的波形。
3）基本的物理量计算 ①整流输出电压的平均值计算：
当0°≤ α ≤30°时，此时电流波形连续，通过分析可得到：
载阻抗的影响。 4）当电路出现故障时，电路能自动停止直流功率输出，整流电
路必须有完善的过电压、过电流保护措施。 5）当逆变器运行失败时，能把储存在滤波器的能量通过整流电
路返回工频电网，保护逆变器。
（3）平波电抗器 平波电抗器在电路中起到很重要的作用,归纳为以下几点：
1）续流 保证逆变器可靠工作。 2）平波 使整流电路得到的直流电流比较滑。 3）电气隔离 它连接在整流和逆变电路之间起 到隔离作用。 4）限制电路电流的上升率di/dt值，逆变失败 时，保护晶闸管。
（4）控制电路 中频感应加热装置的控制电路比较复杂，可以包括以下几种：整流触发电路、
逆变触发电路、起动停止控制电路。 1）整流触发电路
整流触发电路主要是保证整流电路正常可靠工作，产生的触发脉冲必 须达到以下要求：
①产生相位互差60º的脉冲，依次触发整流桥的晶闸管。 ②触发脉冲的频率必须与电源电压的频率一致。 ③采用单脉冲时，脉冲的宽度应该大与90º，小于120º。采用双脉冲
3）起动、停止控制电路 起动、停止控制电路主要控制装置的起动、运行、停止。一般由 按纽、继电器、接触器等电器元件组成。
（5）保护电路 中频装置的晶闸管的过载能力较差，系统中必须有比较完善的保 护措施，比较常用的有阻容吸收装置和硒堆抑制电路内部过电压， 电感线圈、快速熔断器等元件限制电流变化率和过电流保护。 必须根据中频装置的特点，设计安装相应的保护电路。
中频感应加热电源的设计
中频感应加热电源的设计
1.电源输出功率和频率：根据加热要求确定电源的输出功率和频率。
输出功率一般由加热负荷大小决定，频率一般选择在1kHz~20kHz之间，
根据不同的加热要求进行调整。
2.电源结构设计：电源的结构设计主要包括整流、逆变、振荡等电路
的设计。
整流电路用于将交流电转换成直流电，逆变电路用于将直流电转
换成交流电，振荡电路用于产生中频振荡信号。
3.电源控制系统设计：电源控制系统主要包括开关控制电路、保护电
路和自动控制电路等。
开关控制电路用于控制电源的开关，保护电路用于
保护电源和负载不受损坏，自动控制电路用于实现加热功率的调节和温度
等参数的监测和控制。
4.效率和功率因数：设计中频感应加热电源时，需要考虑电源的效率
和功率因数，以提高电源的能量利用率和减少对电网的电能需求。
5.冷却系统设计：中频感应加热电源在工作过程中会产生大量的热量，需要通过冷却系统将热量排出，以保证电源的正常工作和寿命。
6.控制方式：中频感应加热电源的控制方式有手动控制和自动控制两种。
手动控制方式需要人工操作电源的开关和参数调节，自动控制方式通
过传感器和控制器实现对加热过程的自动控制。
7.安全性设计：中频感应加热电源设计中需要考虑安全性问题，包括
过载、短路、过流、过热等保护措施的设计，以及对电源和负载的绝缘和
接地等安全措施的实施。
综上所述，中频感应加热电源的设计需要考虑输出功率和频率、电源结构、电源控制系统、效率和功率因数、冷却系统、控制方式、安全性等方面的因素。
通过合理的设计和选择，可以提高电源的性能和工作效率，满足不同加热需求的要求。
中频感应加热电源工作原理
中频感应加热电源工作原理
中频感应
当通过导体环路所包围的磁通量发生变化时，环路中就会产生感应电势，同样，处于交变磁场中的导体，受电磁感应的作用也产生感应电势，在导体中形成感应电流（涡流），感应电流克服导体本身的电阻而产生焦耳热，用这一热量加热导体本身，使其升温、熔化，达到各种热加工的目的，这就是中频感应加热的原理。
中频感应加热优点
加热速度快
氧化脱炭少由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，加热效率高，工艺重复性好。
加热均匀。
中频感应加热电源 原理
中频感应加热电源原理中频感应加热电源是一种常用的加热设备，它利用中频电流的感应作用将电能转化为热能。
该电源的工作原理主要包括电源单元、谐振电路、功率变换单元和控制单元等几个关键部分。
电源单元是提供电能的装置，通常由三相交流电源和整流电路组成。
交流电源通过整流电路将交流电转化为直流电，然后进一步进行滤波，以保证电源稳定。
谐振电路是中频感应加热电源的核心部分，它由电容器和电感器组成。
谐振电路的作用是将直流电转化为中频交流电，并将其输出到功率变换单元。
功率变换单元主要由功率开关管和输出变压器组成，其作用是将中频交流电通过功率开关管的控制进行变换，使其达到所需的电压和电流。
功率开关管可以根据负载的变化来调整输出功率，从而实现对加热过程的控制。
输出变压器则是将电源提供的中频交流电转化为适用于加热设备的高电压和高电流。
控制单元是中频感应加热电源的智能化部分，它通过传感器实时监测加热过程中的温度、电流和电压等参数，并根据设定的加热要求进行调节。
控制单元可以实现加热功率的精确控制和加热时间的设定，从而提高加热效率和产品质量。
中频感应加热电源具有许多优点。
首先，它具有高效率和节能的特点。
由于中频电流只在工件表面产生感应加热效应，因此加热效率较高，可以减少能量的浪费。
其次，中频感应加热电源具有快速加热和均匀加热的特点。
由于电磁感应的作用，加热速度快且加热均匀，可以提高生产效率和产品质量。
此外，中频感应加热电源还具有操作简便、自动化程度高等特点，可以提高工作环境的安全性和操作的便利性。
中频感应加热电源广泛应用于金属加热、焊接和热处理等领域。
在金属加热方面，中频感应加热电源可以用于钢铁、铜、铝等金属材料的加热和熔炼。
在焊接方面，中频感应加热电源可以实现金属材料的局部加热，从而实现高效的焊接。
在热处理方面，中频感应加热电源可以用于金属材料的淬火、回火和退火等工艺，以改善材料的性能和延长使用寿命。
中频感应加热电源是一种高效、节能的加热设备，其工作原理简单明了。
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毕业设计论文
课
题：
中频感应加热电源的设计 机电与交通工程系 电气工程及其自动化 吴 科 虎 020120221 电气工程教研室 何 少 佳 高级实验师
院 （系） ： 专 业：
学生姓名： 学 号：
指导教师单位： 姓 职 名： 称：
题目类型： 理论研究
实验研究
工程设计√
工程技术研究
软件开发
1.1 感应加热的工作原理........................................................................................................ 2 1.2 感应加热电源技术发展现状与趋势................................................................................ 3
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
感应加热电源实现方案研究..................................................................................... 5
2.1 串并联谐振电路的比较.................................................................................................... 5 2.2 串联谐振电源工作原理.................................................................................................... 7 2.3 电路的功率调节原理........................................................................................................ 8 2.4 本课题设计思路及主要设计内容.................................................................................... 8
4
控制电路的设计.......................................................................................................... 19
4.1 控制芯片 SG3525A............................................................................................................ 19 4.1.1 内部逻辑电路结构分析............................................................................................... 20 4.1.2 芯片管脚及其功能介绍............................................................................................... 21 4.2 电流互感器...................................................................................................................... 23
2006 年 06 月 03 日
桂林电子工业学院毕业设计说明书
摘 要
中频感应加热以其加热效率高、速度快，可控性好及易于实现机械化、自动化等优 点，已在熔炼、铸造、弯管、热锻、焊接和表面热处理等行业得到广泛的应用。 本设计根据设计任务进行了方案设计，设计了相应的硬件电路，研制了 20KW 中 频感应加热电源。 本设计中感应加热电源采用 IGBT 作为开关器件，可工作在 10 Hz～10 kHz 频段。 它由整流器、滤波器、和逆变器组成。整流器采用不可控三相全桥式整流电路。滤波器 采用两个电解电容和一个电感组成Ⅱ型滤波器滤波和无源功率因数校正。 逆变器主要由 PWM 控制器 SG3525A 控制四个 IGBT 的开通和关断，实现 DC-AC 的转换。 设计中采用的芯片主要是 PWM 控制器 SG3525A 和光耦合驱动电路 HCPL-316J。 设计过程中程充分利用了 SG3525A 的控制性能，具有宽的可调工作频率，死区时间可 调，具有输入欠电压锁定功能和双路输出电流。由于 HCPL-316J 具有快的开关速度 （500ns） ，光隔离，故障状态反馈，可配置自动复位、自动关闭等功能，所以选择其作 为 IGBT 的驱动。 对原理样机的调试结果表明， 所完成的设计实现了设计任务规定的基本功能。 此外， 为了满足不同器件对功率需要的要求，设计了功率可调。这部分超出了设计任务书规定 的任务。 关键词：感应加热电源；串联谐振；逆变电路；IGBT
3
感应加热电源电路的主回路设计............................................................................ 9
3.1 主电路的主要设计元器件参数........................................................................................ 9 3.2 感应加热电源电路的主回路结构.................................................................................... 9 3.2.1 主回路的等效模型....................................................................................................... 10 3.2.2 整流部分电路分析....................................................................................................... 13 3.2.3 逆变部分电路分析....................................................................................................... 15 3.3 系统主回路的元器件参数设定...................................................................................... 16 3.3.1 整流二极管和滤波电路元件选择............................................................................... 16 3.3.2IGBT 和续流二极管的选择........................................................................................... 17 3.3.3 槽路电容和电感的参数设定....................................................................................... 18
桂林电子工业学院毕业设计说明书
Abstract
The Intermediate Frequency Induction Heating has been widely applied in melting, casting, bend, hot forging, welding, Surface Heat Treatment due to its advantages of high heating efficiency、high speed、easily controlled、easily being mechanized and automated. The scheme has made a plan of designs based on the task of design, designed corresponding hardware circuit and developed 20kW intermediate frequency induction heating power system. The thesis discusses the Choice of converter scheme in detail. Series Resonance Inverter has another name is Voltage Inverter. Its Output Voltage approaches square wave and load current approaches sine-wave. Inversion must follow the Principles of break before make and there is enough dead-time between turn-off and turn on in order to avoiding direct through in upper and lower bridges. The thesis discussed the Choice of converter scheme in detail as well as introduced the control circuit of this power source and its design principle. Develop 20kW intermediate frequency induction heating power system with switch element IGBT. Make a research on Converter Circuit, control circuit, driver circuit etc. The CMOS chip that is applied in the design is mainly PWM Controller SG3525A and optical coupler Drive Circuit HCPL-316J. The controlled feature of PWM Controller SG3525A is fully utilized in the process of design, which has wide adjustable operating frequency and dead time, input under voltage lock function and twin channel output current. The optical coupler Drive Circuit HCPL-316J is chosen as the driven of IGBT due to its functions, such as fast switch speed (500ns), optical isolation, the feedback of fault situation, wide operating voltage (15V～30V), automatic reset and automatic close down etc. Key words：Induction heating power supply; series resonance；inverse circuit；IGBT