200KW感应加热电源主电路设计

200K W感应加热电源主电路设计

辽宁工业大学

电力电子技术课程设计（论文）题目：200KW感应加热电源主电路设计

院（系）：电气工程学院

专业班级：电气133

学号：130303087

学生姓名：陈夹夹

指导教师：

起止时间：2015-12-24至2015-1-3

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院教研室：电气

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要

感应加热技术在金属冶炼、铸造、锻造透热、弯管、烧结、表面热处理、铜焊以及晶体生长等行业得到了广泛的应用。

本文针对感应加热装置的需要，对加热电源的主电路进行设计。引入该电源使得加热电源的各方面性能都得到一定的改善。可以跟踪负载的频率，提高装置的效率，从而达到节能和节时的双重目的。

本次课题主要对200KW感应加热电源主电路进行分析确定了整体方案，它包括整流电路、滤波电路、逆变电路的设计。用三相桥式整流电路对三相工频交流电进行整流，输出通过滤波电路做滤波处理。然后，通过对感应加热电源工作原理的分析，确定以IGBT作为功率开关器件的电压型逆变作为本次设计的逆变电路。通过整体方案计算了系统的参数以及进行了器件的选择，并通过对设计的主电路的仿真分析验证了设计的可行性。

关键词：感应加热；IGBT；整流；逆变器

目录

第1章绪论 (1)

1.1感应加热技术概况 (1)

1.2本文设计内容 (1)

第2章感应加热电源主电路设计 (3)

2.1感应加热电源主电路总体设计方案 (3)

2.2具体电路设计 (3)

2.2.1 整流电路设计 (3)

2.2.2 滤波电路设计 (4)

2.2.3 逆变电路设计 (5)

2.3元器件型号选择 (8)

2.3.1 整流电路参数计算与选择 (8)

2.3.2 滤波电路参数计算与选择 (9)

2.3.3 逆变电路参数计算与器件选择 (9)

2.3.4 谐振槽路参数设计与选择 (9)

2.4系统仿真 (10)

2.4.1 MATLAB仿真软件简介 (10)

2.4.2 感应加热电源主电路波形仿真 (11)

第3章课程设计总结 (14)

参考文献 (15)

第1章绪论

1.1感应加热技术概况

感应加热来源于法拉第发现的电磁感应现象，也就是交变的电流会在导体中产生感应电流，从而导致导体发热。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，感应加热技术对工业部门的发展产生了巨大的影响。体积更小，重量更轻，高效节能，负载适应范围大成为感应加热装置发展的方向。它是利用处在交磁场中的导体内产生涡流和磁滞损耗作用于金属而引起热效应，在瞬时间产生大量的热能以此对工件表面或整体进行加热。与传统加热方式相比，感应加热技术具有很大的优势，如加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热等等。目前，感应加热技术广泛应用于淬火、锻造熔炼、锻造毛坯加热，金属表面热处理等行业中。

为了获得更高的电能转换效率，提高电能的利用效率，就要求电源装置具有较高的输入输出功率因数，并且实现电力电子的软开关，以降低开关损耗。近年来随着新型电子器件的发展与应用，高频电源的市场需求促进了新的功率器件的产生，同时新器件也会带来高频电源的发展，感应加热电源电路中的谐振逆变器通过功率器件来实现软开关的功能，所以感应加热电源会朝着大容量化、大功率与高频率相统一的方向发展，但是其中有些技术需要我们进一步解决。

随着电力电子技术和微电子技术以及现代控制技术的发展，感应加热电源的发展也逐步趋于成熟。目前，感应加热技术发展趋势：更加大功率化、大容量化和高频化；低功耗、高功率因数；控制智能化、数字化；加热技术无氧化；应用广泛化等。

1.2本文设计内容

本文的设计内容为200KW感应加热电源主电路设计，此次设计要实现的功能是：先将工频交流电通过整流器及滤波电路变成直流电，再将直流电转换为频率超过2000Hz以上得到的交流电。由此交流电驱动电磁线圈产生高频交变磁场。在被加热的金属工件内产生磁滞损耗和涡流损耗，产生热量而加热工件。

该电源应该提供一个在大范围内连续可调的电流，以驱动负载线圈产生一定的磁场。由于电源要应用于感应加热装置，所以电源的频率要在一定范围内可调。电源的负载为感应加热器，即负载呈感性。

感应加热电源的技术参数：输入三相电压380V,输入交流电频率45～65Hz,输出最大功率200KW，感应方式采用IGBT高频感应。