高频感应加热原理、电路与应用_电力电子.pptxVIP

高频感应加热原理及应用;当导体中通过交变电流时,导体周围形成交变磁场,磁场的强弱直接与电流强度成正比如果将材料放在高频磁场内,刚磁力线同样会切割材料,在材料中产生感应电动势,从而产生涡流涡流也是高频电流,同样具有高频电流的一些性质由于材料具有电阻,结果使材料发热,利用感应涡流的热效应进行加热,叫感应加热 ;非接触式加热、加热温度高 加热效率高、节能 加热速度快，被加热物质表面氧化少 温度容易控制，可以局部加热，产品质量稳定 容易实现自动控制 污染少、环保; 感应加热电源有主电路和控制及保护电路两大块组成。主电路由整流器、滤波器、逆变器和负载电路组成。其中整流滤波发展较为成熟，通常是逆变器、负载阻抗匹配及控制电路的发展水平限制着感应加热电源的发展。;降低逆变器的损耗 负载阻抗匹配技术的效率问题 控制电路数字化、智能化发展;电路实现;串联、并联谐振逆变器的拓扑结构; 并联谐振电路必须用电流源供电，电流源由整流器和大电感构成。如果并联型逆变器的上、下桥臂同时断开，则积蓄在大电感中的能量将无处排放，会严重损害功率器件。因此需在上下桥臂的驱动信号中加入“重叠时间”。在这个时间内，虽然桥臂处于短路状态，但由于电感的“通直隔交”特性，电流不会突变，只要换流足够快，就不会对功率器件造成危害。;串联谐振电路特点;关断时间短，换流时开关管自然关断 启动较简单、适用于频繁启动场合 感应器与逆变电源可以相距较远，负载分布电感对输出功率影响较小 对二极管反向恢复速度要求较低 对驱动脉冲要求较低 调功方式;串、并联谐振逆变器电路图;感性负载及容性负载输出电压电流波形;带电容缓冲的串联谐振逆变器电路图;脉冲密度调制(PDM) 脉冲宽度调制(PWM) 脉冲频率调制(PFM);优点：输出频率一般保持不变，功率器件的开关损耗相对 较小，数字化控制容易实现，适合在开环的场合中应用 缺点：逆变器输出频率不完全等于负载固有频率，系统稳定 性比较差。率动态响应不理想，属于有级的调功方式。 ;优点：控制电路容易实现，负载适应性号，调节范围宽 缺点：频率变化较小，功率器件的利用率较低，EMI 比较大。 ; PFM 法即是一般所说的调频调功，也称为扫频调功。它是逆变器侧调功模式中最简单的一种。PFM 是通过改变逆变器的工作频率，从而改变负载输出阻抗以实现调节输出功率的目的。; 由上图可知，负载固有频率不变，改变逆变器开关频率即可改变电源的输出功率。当 1时，逆变器处于容性状态，输出功率随着逆变器开关频率的增大而增大；当 = 1时，逆变器处于谐振状态，此时逆变器输出最大功率；当 1时，逆变器呈感性，开关频率越大感抗越大，输出功率减小。所以在逆变器的输入电压恒定时，逆变器的工作频率越偏离负载谐振频率，负载的等效阻抗越大，则逆变器的输出功率越小。PFM 就是利用这一原理来调节输出功率的。; PFM 调功法最大的优点是不需调压环节，整流电路可以使用二极管整流，从而简化了设备，使成本得到降低；且 PFM 法的控制电路的设计较简单，调频部分实现起来较方便，一般是通过检测负载电流作为反馈量来构成闭环控制的。 PFM调功方式的特点：可以对电源的工作频率、负载电流和电路的功率因数直接进行控制；而且输出功率也可以不断调整，根本没有其他调功方式中的功率梯级调节问题；当负载 Q 值很大时，极小的频率偏移就可在很大范围内对功率进行调节； ;感应加热可用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等过程 已成为冶金、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能源 感应加热已经不断进入家庭生活中，例如微波炉、电磁炉、热水器等都可以用感应加热作为能源 感应加热的其它应用：塑料橡胶行业、热粘合行业、电子工业等