感应加热电源中整流侧功率调节方式的研究.pdfVIP

第13卷第6期 江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报 Vo1．1 3．No．6 2007年 1 2月 JOURNAL OF JIANGSU TEACHERS UNI~ERSITY OF TECHNOLOGY Dec．，2007 感应加热电源中整流侧功率调节方式的研究 吴 卫 华 (江苏技术师范学院 数理学院，江苏 常州 213001) 摘 要：感应加热电源常用的主电路一般由AC／DC、DC／DC、DC／AC三部分组成，功率的调节可以在这三个部分 的任一个部分进行，即整流侧、直流侧、逆变侧单元功率调节。着重分析整流侧功率调节方式，对感应加热过程中 整流侧环节常用的和新型PWM整流器功率调节方法进行比较，给出电路的拓扑、输出参数计算和仿真分析，比 较其优缺点，为选择合适的整流侧调功方式提供了依据。 关键词：感应加热；整流侧；功率调节；PWM整流器 中图分类号：TG155．2 文献标识码：A 0 引 言 感应加热技术是利用电磁场在工件表面引起的漩涡 损耗，使工件局部加热，从而完成淬火和金属焊接等加工。 感应加热原理的示意图如图1所示，i为高频交变电流， 是由 引起的交变磁场，i 为金属导体中的高频涡流。 根据焦耳定律，电流作用于电阻会产生热效应。金属 图1感应加热原理示意图 导体中，电流的透人深度与工作频率之间的关系如式(1) Fig．1 Principle map of induction heating 所示【”。 厂——=—一 = 、／I_L 。 其中： 电流的透人深度；p一金属导体电阻率； 一金属导体的导磁率； 一感应电流的基波角频率。因 此，当受热导体确定时，P、 一定， 仅与 有关，对金属表面进行加热时就需要较高的工作频率。透人 深度内，电流的分布如式(2)所示。 。 (2) 其中：卜 距离表面 深度处的电流强度；， 表面处电流强度， 为透人深度；一 距离表面的径向深度。 由式(2)可以看出，电流主要集中于金属表面，即集肤效应。 工件加热时，根据工艺要求，须对加热装置的输出功率和工作频率加以控制，以便在一定时间内达到 要求的加热温度和透人深度，因此加热装置应能够在较大的功率范围内进行连续调节翻。本文着重分析整 流侧功率调节方式，为选择合适的调功方案提供依据。 收稿日期：2007—10—26；修回日期：2007—11-30 作者简介：吴卫华(1981一)，男，江苏东台人，助教，硕士，研究方向为电气装备及控制、电力电子技术及其应用。 江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报 第13卷 1 单相桥式全控整流方案 在分析相控整流电路时，认为晶闸管为理想开关器件，即晶闸管在导通时其管压降等于零，晶闸管阻 断时其漏电流等于零，开通和关断过程瞬间完成。 单相桥式整流功率调节方案的感应加热电源主电路拓扑如图2所示。采用通过改变相位控制角 来改变输出直流电压 大小的方式来调节系统的输出功率 [3】。为使得输出直流电压和电流波形较为平 滑，在输出部分加入平波电抗 。和电容c。组成 C低通滤波环节。 图3为单相全控桥式整流电路MATLAB仿真原理图，图4(a)为整流输出电压Ud和网侧输入电压 的仿真波形图，图4(b)为网侧输入电压u 和输入电流i 的仿真波形。 一 ， 一睦 ，7三 7 tn 图2单相全控整流功率调节方案主电路 图3单相全控桥式整流器的MATLAB仿真原理图 Fig．2 Power regulation circuit of full control of Fig．3 M