IGBT超音频串联移相调功感应加热电源的研究
igbt串联均压技术的研究
最后研究了栅极驱动端均压技术，给出了三种改善 IGBT 串联运行时集-射极电压不均衡的 具体解决措施：阻容二极管有源均压、变压器耦合均压和有源钳位均压。通过仿真和实验研究 发现，均压电路的参数会同时影响电路的均压效果和开关损耗，因此设计参数时需要在二者之 间进行折中考虑。
南京航空航天大学 硕士学位论文
IGBT串联均压技术的研究 姓名：刘磊
申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动
指导教师：龚春英 20090101
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
绝缘栅双极晶体管(IGBT)是一种比较理想的全控型器件，在电力电子与电力传动领域得到 了广泛的应用。然而，在许多高压或超高压场合中，由于单个器件的耐压等级较低，导致其使 用受到限制。IGBT 串联使用是一种较为有效的提高耐压的方法。因此，研究 IGBT 串联均压技 术，具有十分重要的意义。
关键词： IGBT，串联 IGBT，功率端均压，栅极驱动端均压
I
IGBT 串联均压技术的研究
Abstract
The Isolated Gate Bipolar Transistor(IGBT) is a sort of more ideal full-controlled electronic device. It is widely used in the field of power electronics and motor drives. However it can’t accommodate engineering requirement in some high voltage or ultrahigh voltage cases for the lower withstand voltage of a single device. The serial use of IGBT provides a shortcut method to improve withstand voltage capability. So researching the voltage balancing techniques of series-connected IGBTs has very important significance.
中频感应加热电源的设计及原理
2
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
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
超高频感应加热电源主电路元件选择和设计方案
个人资料整理仅限学习使用摘要..................................................................... Abstract . (I)1绪论................................................. 错误！未定义书签。
1.1感应加热的发展及应用01.2 感应加热技术国内外现状及其发展趋势11.2.1 国外现状11.2.2 国内现状21.2.3 现代感应加热技术发展趋势22感应加热原理及其主要拓扑结构分析与应用 (4)2.1基本原理42.1.1 感应加热原理42.1.2 基于感应加热的效应52.2 感应加热系统组成及分析72.3 逆变电源拓扑基本结构及其特性83主电路元件的选择和设计 (11)3.1功率开关器件的选择及参数设定113.2 EMI滤波环节的设计133.3共模抑制电路的设计143.4整流器设计163.4.1电路结构163.4.2 工作原理163.5 电容桥臂的选择183.6 缓冲电路的设计193.6.1缓冲电路的设计193.6.2负载谐振电路参数的分析计算21参考文献： (22)摘要近几十年以来，随着科学技术的提高以及更先进器件的发展与应用，对感应加热逆变电源的发展产生了巨大影响，体积更小、重量更轻、电路简单、高效节能、携带方便、负载适应范围大成为感应加热装置发展的方向。
感应加热技术在国外发展比较迅猛，尤其是欧美和同本等国家，在资金和技术等方面更具有优势，所以他们在感应加热领域，对于高频和超高频产品的开发方面基本上代表了感应加热技术上的最高水平.但是对小工件的热处理，需要感应加热装置功率更加集中，输出频率更高，频率的提高对感应加热效率的提高具有显著意义。
所以，提高感应加热的功率和频率，一直是感应加热领域研究的重点与需要解决的难点。
超高频感应加热的突出特点为：利用IGBT功率器件设计的超高频逆变电源，可连续工作，可靠性高；重量轻，体积小，操作携带方便；效率高，功耗低，更加节能；可加热物体体积更小，可加热超小型器件；加热更加集中，加热均匀。
大功率IGBT模块并联特性及缓冲电路研究
大功率IGBT模块并联特性及缓冲电路研究1. 本文概述随着现代电力电子技术的快速发展，大功率绝缘栅双极晶体管（IGBT）模块在电力系统、工业控制、新能源等领域中发挥着越来越重要的作用。
特别是在高电压、大电流的应用场合，单个IGBT模块往往难以满足系统的功率需求，将多个IGBT模块并联使用成为了一种常见的解决方案。
IGBT模块在并联运行时会出现诸如均压均流问题、热平衡问题以及开关特性不一致等问题，这些问题不仅影响系统的稳定性和可靠性，还可能缩短模块的寿命。
本文针对大功率IGBT模块并联运行时的特性和问题展开研究，重点分析并联模块之间的电压和电流分配不均的机理，以及由此引发的热平衡问题和开关特性不一致现象。
进一步地，本文将探讨缓冲电路的设计和优化，以解决并联运行中的这些问题。
缓冲电路能够有效地抑制电压和电流的峰值，降低开关过程中的损耗，从而提高系统的效率和可靠性。
本文将通过理论分析和仿真验证，提出一种适用于大功率IGBT模块并联运行的缓冲电路设计方案，并对该设计方案的性能进行评估。
本文的结构安排如下：介绍IGBT模块的基本原理和工作特性，以及并联运行时的问题和挑战分析并联模块间电压和电流分配不均的机理，以及热平衡问题和开关特性不一致现象的产生原因接着，详细阐述缓冲电路的设计原理和优化方法通过仿真实验验证所提出缓冲电路设计方案的有效性和可行性总结全文并提出进一步的研究方向。
2. 模块基础理论绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是一种高压、大电流的功率半导体器件，广泛应用于电力电子装置中。
IGBT模块的工作原理涉及三个基本过程：导通、截止和开关。
在导通状态下，IGBT作为一个功率开关，允许电流流过而在截止状态下，则阻止电流流过。
IGBT的开关速度和效率是其关键性能指标。
当IGBT模块并联使用时，可以实现更高的功率输出。
模块间的并联特性对整体性能有显著影响。
利用sg3525实现调频控制的感应加热电源
利用SG3525实现调频控制的感应加热电源1.引言：感应加热技术具有加热温度高、加热效率高、速度快、加热温度容易控制、易于实现机械化、自动化、无空气污染等优点，现在感应加热电源已广泛用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业过程。
根据功率调节量的不同感应加热电源有多种调功方式，调频调功是通过改变逆变器工作频率从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的[1]。
这种调功方式控制比较简单，可以对电路的工作频率进行直接控制，而且能对功率连续调整。
本文正是基于调频调功这种方式，由PWM控制芯片SG3525控制实现的加热电源。
2.主电路拓扑结构和控制原理：2.1 主电路结构：本文设计的感应加热电源为串联谐振式全桥IGBT逆变电源，其逆变主电路结构如图1所示。
输入采用三相AC/DC不控整流，输出采用负载串联谐振式全桥DC/AC逆变电路。
整流输出的电压经高压大电容C1滤波，逆变器主开关器件Q1、Q2、Q3、Q4为IGBT,D1、D2、D3、D4为反并联二极管。
图1 主电路结构图2.2控制原理调频控制的原理就是：通过改变逆变器开关频率来改变输出阻抗以达到调节输出功率的目的。
串联谐振等效电路图如图2所示。
图2 负载等效电路图负载等效阻抗为Z=1/jωC +jωL+R ；则|Z|= =，其中f=1/（2π）谐振频率。
f=f0时，负载等效阻抗最小，|Z| =R，此时功率输出最大；f >f0时，负载呈感性，且频率越大感抗越大，功率减小；f<F0时，负载呈容性，且频率越小容抗越大，功率减小[2]。
图3为负载功率随频率变化的曲线(图中f0为负载谐振频率；f为负载工作频率；P0为负载谐振状态下的功率；P为负载工作时的功率。
图3 负载功率虽负载工作频率变化的曲线3 控制电路设计3.1 SG3525简介SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片。
其输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器；有过流保护功能；频率可调，同时能限制最大占空比[3]。
IGBT中频电源原理
IGBT 中频电源的原理工频加热技术与其它各种物理加热技术相比，确实具有较高的效率，但存在一些明显的不足。
在现代工业的金属熔炼、热处理、焊接等过程中，感应加热被广泛应用。
感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量进行加热的，它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热[1]。
随着电力电子技术的不断 成熟，感应加热技术得到了迅速发展。
本文设计的70KW /500HZ 中频感应加热电源采用IGBT 串联谐振式逆变电路，能够实现频率自动，电路结构简单，高效节能。
2.1 整流电路的设计中频电源采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担[2]。
根据设计要求：额定输出功率P =70KW ，输出频率f =500HZ ，进线电压U IN =380V ，取逆变器的变换效率η=0.9。
1） 确定电压额定值U RRM考虑到其峰值、波动、雷击等因I T(AV)=0.368×I d额定电压1600V ，额定电流200A 的整流模块。
2.2 逆变电路的设计逆变电路是由全控器件IGBT 构 成的串联谐振式逆变器，两组全控器件V 1、V 4和V 2、V 3交替导通，输出所需要的交流电压。
IGBT 的主要参数有最高集射极电压（额定电压）、集射极电流等[3]。
1） 确定电压额定值U CEPIGBT 的输入端与电容相并联，起到了缓冲波动和干扰的作用，因此安全系数不必取得很大，一般取安全系数α=1.1平波后的直流电压：E d =380V ×2×α=590V关断时的峰值电压：U CESP =(590×1.15+150)×α=912V式中1.15为电压保护系数， 150为L t i d d 引起的尖峰电压。
令U CEP ≥U CESP ,并向上靠拢IGBT 等级，取U CEP =1200V 。
IGBT半桥串联谐振高频感应焊接电源
IGBT半桥串联谐振高频感应焊接电源
张泰峰;宋圣阳;周香全;郭秉楠;李振超;苗雷星
【期刊名称】《南开大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(042)002
【摘要】针对传统高频感应焊接电源存在开关损耗大、功率因数低、大功率输出电路稳定性差的问题,设计一种以IGBT为开关管的半桥串联谐振高频感应焊接电源,并制造试验样机一台,实验结果表明该设计方案采用新颖频率追踪电路保证了开关元件在各种负载条件下可靠工作在零电流软开关状态,并且利用自动稳压电路使整机工作可靠性得到提高.
【总页数】5页(P77-81)
【作者】张泰峰;宋圣阳;周香全;郭秉楠;李振超;苗雷星
【作者单位】南开大学物理科学学院,天津,300071;南开大学物理科学学院,天津,300071;南开大学物理科学学院,天津,300071;南开大学物理科学学院,天
津,300071;南开大学物理科学学院,天津,300071;南开大学物理科学学院,天
津,300071
【正文语种】中文
【中图分类】TML
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基于SG3525调频控制的半桥串联感应加热电源
基于SG3525调频控制的半桥串联感应加热电源
乔攀科;毕淑娥
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2010(047)009
【摘要】介绍一种基于SG3525的半桥串联谐振感应加热电源.阐述了主电路的拓扑结构和控制电路的设计,利用SG3525产生PWM驱动波形,应用负载电流反馈闭环和PI调节实现了电源的调频调功,设计了PID算法,故障保护电路和人机交互,使得操作简单可靠.设计并制作了20kHz/10kW半桥串联谐振感应加热电源,通过加热注塑机进料筒试验,该电源输出电压波形良好,满足性能要求,改变了传统的加热方法,具有容易控制、热效率高、加热速度快等优点.
【总页数】5页(P58-62)
【作者】乔攀科;毕淑娥
【作者单位】华南理工大学,电力学院,广州,510641;华南理工大学,电子与信息学院,广州,510641
【正文语种】中文
【中图分类】TM924.5
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