唐佳慧开题报告.doc

本科毕业设计开题报告 题 目： 三电平感应加热电源的设计 专 题： 院 （系）： 电气与信息工程学院 班 级： 自动化08-4 姓 名： 唐佳慧 学 号： 23 号 指导教师： 宣丽萍 教师职称： 副教授 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 ? 题 目 三电平感应加热电源的设计 来源 工程实际 1、研究目的和意义 传统的两电平逆变器的主要优点是主电路拓扑结构、控制策略和控制方法都比较成熟，但功率往往无法满足实际需求。多电平逆变器(Multilevel inverter)由于开关器件的串联分压扩大了容量，并且对于开关管的要求相对较低，一方面在相同功率下减小了输出电流，另一方面也降低了成本。此外，多电平逆变器由几个电平台阶合成的阶梯波逼近正弦波输出电压，减小了高次谐波。 目前国内的感应加热电源，无论是功率还是频率与国外先进水平相比有较大差距，所以将三电平技术运用于感应加热是一个新的应用领域，目前国内尚无实用化产品问世。因此本文研究一种新型三电平感应加热逆变电源，通过二极管箝位和滤波电容均压，使两只串联开关器件在额定电压确定下达到成倍增加输出电压幅值和输出功率的目的，对缓解大功率运用场合的需求有着重大意义。 2、国内外发展情况(文献综述) 电磁感应现象早在1831年就己经被发现，其本质是闭合线圈中的磁通变化会产生感应电流。感应加热是利用涡流达到加热金属的目的。其理论基础是十九世纪末Foucault,Heavisidehe及Thomson等人对涡流理论和能量由线圈向铁芯传输的原理进行研究的系统。同时,在1890年，瑞典人Kjelin发明了有心感应炉用于金属冶炼，开始了电磁感应的涡流热效应原理的应用。 到了五十年代末，晶闸管的出现迎来了感应加热电源技术以致整个电力电子学划时代的发展，标志着以固态半导体器件为核心的现代电力电子学的开始。在五十年代以前出现的感应加热电源主要有：工频感应熔炼炉、电磁倍频器、中频发电机组和电子管振荡器式高频电源。 工频感应熔炼炉以电网电压产生的交流磁通对被加热负载加热。由于电网频率很低，为达到足够的输出功率和发热效果，电网必须提供大电流以建立足够强的磁通。在电网和负载之间，还串有调压设备，以调节输出功率。 中频发电机组问世于1892年，直到1966年晶闸管中频感应加热装置出现以前，在中频感应加热领域，中频发电机组一直占据着统治地位。二十世纪二十年代后期，电子管才被应用于感应加热装置。目前电子管高频振荡器已被广泛应用于工业生产。常用的电子管振荡器频率范围一般在0.1~5MHz 左右，特殊的有 10MHz以上的振荡器应用于不同的场合。由于电子管振荡器的直流工作电压通常高12KV，因此必需采用升压变压器。 五十年代末出现的晶闸管，引起了感应加热电源技术以致整个电力电子学的一场革命，感应加热电源及应用得到了飞速发展。如今，在中频(150Hz～l0kHz)范围内，晶闸管中频感应加热装置己经完全取代了传统的中频发电机组和电磁倍频器。 自八十年代以来，现代半导体微集成加工技术与功率半导体技术的结合，为开发新型功率半导体器件提供了条件，相继出现了一大批全控型电力电子半导体器件(GTR，MOSFET，IGBT，SIT， SITH，MCT 等)，极大地推动了电力电子学的发展，为固态超音频、高频电源的研制提供了坚实的基础。 在国外，1892 年世界上第一台中频发电机组研制成功，1958年第一只 200V、50A可控硅诞生以来，随着可控硅容量的逐步增加和快速可控硅的出现，可控硅变频器材得到了飞跃的发展。1966年瑞士BROWN BOVERI 公司发布了第一台功率为750KW、频率为1000Hz 的可控硅中频电源供瑞士一家翻砂厂应用，采用并联逆变线路，炉子电压为 1400V。与此同时，西德 AEG 公司再1966 年研制成了840kW、500Hz 的串联逆变器