感應加熱技術主電路拓撲結構及控制原理解析方案

1.引言：

感應加熱技術具有加熱溫度高、加熱效率高、速度快、加熱溫度容易控制、易于實現(xiàn)機械化、自動化、無空氣污染等優(yōu)點，現(xiàn)在感應加熱電源已廣泛用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等工業(yè)過程。

根據(jù)功率調節(jié)量的不同感應加熱電源有多種調功方式，調頻調功是通過改變逆變器工作頻率從而改變負載輸出阻抗以達到調節(jié)輸出功率的目的[1]。這種調功方式控制比較簡單，可以對電路的工作頻率進行直接控制，而且能對功率連續(xù)調整。本文正是基于調頻調功這種方式，由PWM控制芯片SG3525控制實現(xiàn)的加熱電源。

2.主電路拓撲結構和控制原理：

2.1 主電路結構：

本文設計的感應加熱電源為串聯(lián)諧振式全橋IGBT逆變電源，其逆變主電路結構如圖1所示。輸入采用三相AC/DC不控整流，輸出采用負載串聯(lián)諧振式全橋DC/AC逆變電路。整流輸出的電壓經(jīng)高壓大電容C1濾波，逆變器主開關器件Q1、Q2、Q3、Q4為IGBT,D1、D2、D3、D4為反并聯(lián)二極管。

圖1 主電路結構圖

2.2控制原理

調頻控制的原理就是：通過改變逆變器開關頻率來改變輸出阻抗以達到調節(jié)輸出功率的目的。串聯(lián)諧振等效電路圖如圖2所示。

圖2 負載等效電路圖

負載等效阻抗為Z=1/jωC +jωL+R ;則|Z|=

=

，其中f=1/（2π）諧振頻率。f=f0時，負載等效阻抗最小，|Z|=R，此時功率輸出最大；f >f0時，負載呈感性，且頻率越大感抗越大，功率減小；f

圖3 負載功率雖負載工作頻率變化的曲線