电力电子技术课程设计..docx

西安石油大学课程设计电子工程学院自动化专业1203班题目变频感应加热电源主电路设计学生蔡辉武指导老师二○一五年六月《电力电子技术》课程设计任务书题目变频感应加热电源主电路设计学生姓名蔡辉武学号 201205080605专业班级自动化1203设计内容与要求1.设计原始数据及主要技术指标:（1) 电网供电电压：三相 380V ，50Hz；（2) 电网电压波动： +10%～-10% ；（3) 最大输出功率：P=70kW ；（4) 电源输出频率： 400Hz～2kHz；（5) 电源效率：η≥80%。2.设计要求：（1）画出感应加热电源主电路原理图；（2）完成逆变桥器件电参数计算及选取；（3）根据给出的仿真条件，对所设计的主电路进行仿真分析。3．完成设计报告。起止时间2015年6 月日至 2015 年6月日指导教师签名2015年6月日系（教研室）主任签名2015年6 月日学生签名2015年6 月日目录一 绪论 ……………………………………………………………………… 1.1感应加热的工作原理…………………………………………………1.2 感应加热电源技术发展现状与趋势…………………………………（1）感应加热电源技术发展现状……………………………………（2）感应加热电源技术发展与趋势…………………………………二 感应加热电源及其实现方案研究………………………………………… 2.1 串并联谐振电路的比较………………………………………………2.2 电路的功率调节原理…………………………………………………三 变频感应加热电源主电路设计……………………………………………3.1主电路设计原始数据及主要技术指标………………………………3.2设计要求………………………………………………………………3.3设计思想………………………………………………………………3.4变频感应加热电源主电路图…………………………………………3.5设计内容………………………………………………………………3.5.1整流电路的设计…………………………………………………3.5.1.1整流电路的选择……………………………………………3.5.1.2整流侧参数计算……………………………………………3.5.1.3整流侧电路图……………………………………………………………………3.5.2逆变电路的设计…………………………………………………3.5.2.1逆变电路的选择……………………………………………3.5.2.2逆变侧参数计算……………………………………………3.5.2.3逆变侧电路图………………………………………………3.6电路保护………………………………………………………………3.6.1.整流侧晶闸管过电压保护……………………………………3.6.2.逆变侧晶闸管过电压保护……………………………………3.7波形仿真………………………………………………………………四 设计心得体会………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………一 绪论 感应加热具有加热效率高、速度快、可控性好及易于实现自动化等优点，广泛应于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业生产过程中，成为冶金、国防、机械加工等部门及铸、锻和船舶、飞机、汽车制造业等不可缺少的技术手段。1.1感应加热的工作原理 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，在利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。图1.1 感应电流图示在感应加热设备中还存在着三个效应——集肤效应、近邻效应和圆环效应。 集肤效应：当交变电流通过导体时，沿导体截面上的电流分布式部均匀的，最大电流密度出现在导体的表面层，这种电流集聚的现象称为集肤效应。 近邻效应——当两根通有交流电的导体靠得很近时，在互相影响下，两导体中的电流要重新分布。当两根导体流的电流是反方向时，最大电流密度出现在导体内侧；当两根导体流的电流是同方向时，最大电流密度出现在导体外侧，这种现象称为近邻效应。 圆环效应：若将交流电通过圆环形线圈时，最大电流密度出现在线圈导体的内侧，这种现象称为圆环效应。感应加热原理可以概括为交变电流产生交变的磁场，从而利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。装置由两部分组成，一部分是提供能量的交流电源，也称变频电源；另一部分是完成电磁感应能量转化的感应线圈，称感应炉。与传统的加热方式相比，感应加热具有加热速度快、铁屑损耗少、启动快、节能、生产效率高等一系列优点，因此近年来在工业领域中有着广泛的应用。目前，感应加热主要用途是金属加热前的预热、热处理、焊接和融化等。1.2 感应加热电源技术发展现状与趋势 （1）感应加热电源技术发展现状感应电源按频率范围可分为以下等级：500Hz以下为低频，