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新型高頻電磁加熱熱水器的研究與設(shè)計

作者: 時間:2011-03-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:介紹了一種利用半橋諧振電路實現(xiàn)的原理和方法。試驗結(jié)果表明基于感應(yīng)原理的可穩(wěn)定工作在1.5kW,30kHz的范圍,并使輸入諧波降到最低,負載側(cè)功率因數(shù)達96%以上,效率達92%。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/162288.htm

關(guān)鍵詞:感應(yīng);;半橋電路;諧振

 

1 引言

目前,在家庭浴用設(shè)施方面尤受人們歡迎的是淋浴熱水器。為滿足人們的需要,各廠家相繼研制出燃氣、電、太陽能等熱水器。然而在使用中,這些熱水器都有各自的缺點,燃氣和電熱水器的安全性較低,太陽能熱水器的效率不高,這都造成了它們使用的局限性。采用感應(yīng)加熱原理加熱熱水器和以上幾種相比有著突出的優(yōu)點。它是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的交變磁場,在圓柱狀的發(fā)熱體的表面形成渦流達到直接加熱的目的,效率比貯水式熱水器要高20%,加熱時間比相同功率的電熱水器要快得多,更值得指出的是,它通過感應(yīng)線圈使發(fā)熱體產(chǎn)生渦流達到加熱的目的,實現(xiàn)了發(fā)熱體和主電路之間電氣上的隔離,避免了電熱水器因絕緣損壞而產(chǎn)生的漏電現(xiàn)象,在安全性上大大提高了。試驗表明,我們研制的1.5kW,30kHz的電磁熱水器完全符合要求。

2 電路拓撲及過程

電磁熱水器電路的系統(tǒng)框圖如圖1所示。市電交流220V經(jīng)過濾波整流后變?yōu)榇蠹s310V直流,通過半橋諧振逆變電路的振蕩在線圈中產(chǎn)生交變磁場,在發(fā)熱體中產(chǎn)生渦流以達到加熱的目的。

圖1 電路系統(tǒng)框圖

2.1 主電路工作過程分析

主電路的工作過程如圖2所示。通過開關(guān)管S1,S2的開通和關(guān)斷,感應(yīng)線圈電感和半橋電路的兩個電容在各自的回路形成諧振。在穩(wěn)態(tài)工作下根據(jù)開關(guān)管、負載、電容上電壓電流的波形,電路在一個運行周期中分4個工作模式:

模式1 如圖2(a)所示,開關(guān)管S1開通,電流經(jīng)S1R,LC2形成回路,S1開通時電壓為零,減小了開關(guān)損耗,實現(xiàn)了零電壓開通。

模式2 如圖2(b)所示,開關(guān)管S1關(guān)斷,負載電壓反向,電流通過D2續(xù)流,此時S2上的電壓為零,流過S1的電流為零。

模式3 如圖2(c)所示,開關(guān)管S2開通,線圈中電流反向,S2在電壓為零時開通,電流流經(jīng)C1L,R,S2。

模式4 如圖2(d)所示,開關(guān)管S1、S2都關(guān)斷,電流經(jīng)C1L,R,D1形成回路,此時S1上的電壓為零,流過S2的電流為零。

(a) 模式1 (b) 模式2

(c) 模式3 (d) 模式4

圖2 主電路工作過程

VLVRVC=VTH (1)

LRiLiLdtVin (2)

iL= (3)

VR=R (4)

VL=L×(βcosβt1-αsinβt1)-I1(βsinβt1+αcosβt1)] (5)

VRL=VRVL (6)

式中:α=R/2L;

β=;

R=ReqRon;

V1RLC諧振回路中電容上的起始電壓;

I1RCL諧振回路中電感上的起始電流;

VTH在模式2、4為0,模式1為,模式3為;


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