本文所研究的課題為電磁感應加熱控制系統的設計與實現。文章介紹了電磁感應加熱的工作原理，系統預設功能要求及具體實現方案，分析了系統硬件電路和控制軟件設計的整個過程，最終研制出一款功能完備、人機交互友好、工作穩定、性能優良的電磁感應加熱系統。 該系統硬件電路部分主要包括主工作電路，IGBT驅動電路，同步電路和功率整定電路，鍋具檢測電路，電源電路，各種保護電路及主控制電路。保護電路具體包括上電延時保護IGBT，整流橋輸出過壓保護，IGBT集電極過壓保護，市電過壓、欠壓保護，負荷電流過大保護，IGBT過溫保護，鍋底過溫保護。主控制電路采用三星單片機作為主控芯片，通過調節PWM信號占空比控制輸出功率。系統主要實現了功率控制、定時/預約、無鍋檢測、暫停、異常報警（無鍋報警、市電過壓/欠壓報警、負荷電流過大報警、IGBT溫度傳感器失效報警、IGBT溫度過高報警、鍋底溫度傳感器失效報警、鍋底溫度過高報警）等功能，設置了6個按鍵可供用戶操控，配置的液晶顯示屏可以實時顯示系統當前狀態信息。 該系統控制軟件設計部分，依據模塊化程序設計思想，把系統預設功能需求劃分為各個功能模塊，然后分別設計了各功能模塊的軟件，最終完成了系統控制軟件的設計。實現了系統的智能化，包括功率自動調節匹配，鍋具自動檢測，定時控制，預約時間到自動開機，異常自動保護報警，液晶屏實時顯示系統狀態信息。經過反復對系統軟硬件聯調，測試系統性能，結果表明本控制系統運行安全、穩定、可靠，達到了設計要求。
上傳時間： 2022-06-09
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1.1 什么是整流電路整流電路（rectifying circuit）把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機的調速、發電機的勵磁調節、電解、電鍍等領域得到廣泛應用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成，20世紀70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實現交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網與整流電路之間的電隔離。可以從各種角度對整流電路進行分類，主要的分類方法有：按組成的期間可分為不可控，半控，全控三種；按電路的結構可分為橋式電路和零式電路：按交流輸入相數分為單相電路和多相電路；按變壓器二次側電流的方向是單向還是雙向，又可分為單拍電路和雙拍電路1.2整流電路的發展與應用電力電子器件的發展對電力電子的發展起著決定性的作用，因此不管是整流器還是電力電子技術的發展都是以電力電子器件的發展為綱的，1947年美國貝爾實驗室發明了晶體管，引發了電子技術的一次革命：1957年美國通用公司研制了第一個品閘管，標志著電力電子技術的誕生：70年代后期，以門極可關斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）和電力場效應晶體管（power-MOSFET）為代表的全控型器件迅速發展，把電力電子技術推上一個全新的階段：80年代后期，以絕緣極雙極型品體管（IGBT）為代表的復合型器件異軍突起，成為了現代電力電子技術的主導器件。另外，采用全控型器件的電路的主要控制方式為PWM脈寬調制式，后來，又把驅動，控制，保護電路和功率器件集成在一起，構成功率集成電路（PIC），隨著全控型電力電子器件的發展，電力電電路的工作頻率也不斷提高。同時。電力電子器件的開關損耗也隨之增大，為了減小開關損耗，軟開關技術便應運而生，零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）把電力電子技術和整流電路的發展推向了新的高潮。
標簽： 整流電路
上傳時間： 2022-06-18
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自從超聲科技問世以來，其發展日新月異，應用日益廣泛，已經取得了良好的社會效益和經濟效益。但是作為一門綜合性極強的交叉學科，超聲學研究與應用均起步較晚，技術狀況已遠遠不能滿足我國經濟事業多領域的需求，廣闊的市場前景促使我們加大研究力度。本文首先介紹了功率超聲波技術的原理和發展趨勢，然后詳細分析了超聲波設備的組成、關鍵技術以及設計難點，并采用三種不同的控制方案設計、制作了超聲波發生器，分別應用在超聲波清洗機和焊接機中。主電路使用集MOSFET和GTR的優點于一身的IGBT作為開關管，構成半橋逆變電路。通過分析超聲波換能器的阻抗特性，比較換能器工作在串聯諧振頻率和并聯諧振頻率的優劣，介紹了幾種匹配方式的特點，設計了匹配電路。控制電路中分別采用了鎖相方式、掃頻控制方式以及模糊自適應控制方式實現了對超聲負載的自動頻率跟蹤，并且功能完善，配備了軟啟動、死區調節、限流、過流、驅動自保護和過熱保護，有力的保障了系統長時間工作的穩定性和可靠性。最后通過實驗，證明了設計的方案可靠，適應性強，樣機不僅具有頻率自適應功能，而且能夠功率自適應，具有良好的推廣應用意義。關鍵詞：超聲波發生器、阻抗特性、匹配電路、鎖相環、掃頻控制、模糊自適應
標簽： 超聲波發生器
上傳時間： 2022-06-18
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超聲波是一種能量存在的方式，超聲波通過高頻的振動作用于水介質，從而產生超聲空化效應，這種空化效應已經在超聲波清洗中得到應用，或者超聲波作用于傳聲媒介當中，能夠引起媒介之間發生不同的效應，已經在基礎學科研究和工程應用開發都表示出非常廣闊的應用前景[12]。按照超聲波研究內容上劃分，可以分為功率超聲和檢測超聲兩大領域Bl]。檢測超聲是工業及醫學檢查的一種方法之一，也被認為是弱超聲的“被動應用”，功率超聲主要是通過超聲接觸對接觸面進行高頻的振動摩擦，以改變介質的一些特性，所以功率超聲也被稱為“主動應用”[]。本課題主要是針對功率超聲波換能器進行研究。超聲波的產生主要依靠的是超聲波換能器。超聲波換能器是一種能夠進行機、電能量或者聲、電能量轉換的器件。對于功率超聲換能器而言，換能器通過壓電材料的壓電效應將輸入的高頻電能轉換成高頻振動的機械能量。換能器的種類有很多，應用的領域也不相同，如磁致伸縮超聲換能器間，壓電陶瓷換能器等等。目前研究最為廣泛的是壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷換能器是依靠壓電陶瓷的壓電效應及逆壓電效應來實現能量的轉換。壓電陶瓷的壓電效應是由它的內部結構引起的，壓電材料主要有鈦酸鋇、錯鈦酸鉛、偏銳酸鉛、銳酸鉀鈉、鈦酸鉛等]。這些電介質在某一恰當的方向施加一定的外力時，會引起內部電極分布狀態發生改變，在介質的相對表面上會出現和外力成正比且極性相反的帶電電荷，這種由外力引起的電介質的現象叫做壓電效應則。相反，若在電介質上某一恰當的方向加上一定強度的外電場時，會引起電介質內部電極分布發生相應的變化，從而產生和外電場強度成正比的應變效應，這種由于外電場引起的電介質的應變現象叫做逆壓電效應]。功率超聲換能是超聲學領域中一個重要的分支學科。本課題主要針對壓電陶瓷式功率超聲波換能器展開研究。20世紀初期超聲波技術開始出現，而我國50年代才開始進行大功率超聲的研究[]。隨著科學技術的發展特別是電子技術的發展，如單片機、DSP、FPFA等微處理器得快速發展，微處理器功能越來越強大，運算速度越來也快，以及IGBT、MOSFET等功率器件的快速發展，功率器件的容量不斷的增加，響應速度不斷的提高。對超聲波發生器的要求也越來越高，體積越來越小，功能越來越強大，越來越智能，可靠性進一步提高。
標簽： 超聲波換能器
上傳時間： 2022-06-18
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為了滿足一些重要用電設備的連續供電，對電網供電提出了更高的要求。為此，引入一種新型UPS是不間斷電源（uninterruptible power system）的英文簡稱，是能夠提供持續、穩定、不間斷的電源供應的重要外部設備。UPS先將交流電直流成直流電，一路給蓄電池充電，一路經逆變器變成恒壓恒頻的交流電，不論是市電供電還是斷電由電池供電，總是通過逆變系統提供電力，因而市電停電或來電時無任何轉換間斷，市電的干擾也完全不影響到UPS的輸出端，另外，UPS提供的電力為純凈的正弦波交流電，適用的負載范圍寬，可以為多種精密用電設備提供穩定的不間斷電源，此外，UPS的優點還在于它的零轉換時間以及高質量的輸出電源品質，因此它更適合于一些關鍵性的應用場合.UPS由于其工作方式是先對電池充電，然后再由逆變器將電池的電能逆變成交流，因此在電能的轉化過程中有一部分電能將被損失掉。電子技術是根據電子學的原理，運用電子器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學，包括信息電子技術和電力電子技術兩大分支。信息電子技術包括Analog（模擬）電子技術和Digital（數字）電子技術。電子技術是對電子信號進行處理的技術，處理的方式主要有：信號的發生、放大、濾波、轉換。現代電力電子技術的發展方向，是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件，表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
標簽： UPS電源
上傳時間： 2022-06-19
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電力電子技術包括功率半導體器件與1C技術、功率變換技術及控制技術等幾個方面，其中電力電子器件是電力電子技術的重要基礎，也是電力電子技術發展的“龍頭"。從1958年美國通用電氣（GE）公司研制出世界上第一個工業用普通晶閘管開始，電能的變換和控制從旋轉的變流機組和靜止的離子變流器進入由電力電子器件構成的變流器時代，這標志著電力電子技術的誕生。到了70年代，晶閘管開始形成由低壓小電流到高壓大電流的系列產品。同時，非對稱晶閘管、逆導晶閘管、雙向品閘管、光控晶閘管等品閘管派生器件相繼問世，廣泛應用于各種變流裝置。由于它們具有體積小、重量輕、功耗小、效率高、響應快等優點，其研制及應用得到了飛速發展。由于普通晶閘管不能自關斷，屬于半控型器件，因而被稱作第一代電力電子器件。在實際需要的推動下，隨著理論研究和工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容量和類型等方面得到了很大發展，先后出現了GTR，GTO、功率MOSET等自關斷、全控型器件，被稱為第二代電力電子器件。近年來，電力電子器件正朝著復合化、模塊化及功率集成的方向發展，如IGPT，MCT，HVIC等就是這種發展的產物
上傳時間： 2022-06-19
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本文以超音頻串聯諧振式感應加熱電源為研究對象，應用鎖相環和PID技術，采用數字信號處理器（DSP）和復雜可編程邏輯器件（CPLD）聯合控制的數字化技術實現感應加熱電源的頻率跟蹤和0~1800自由移相調功，為感應加熱電源系統的數字化、信息化、柔性化、智能化控制提供了優質、可靠的技術基礎。論文首先介紹了感應加熱的基本原理及感應加熱技術的發展動態。然后通過對感應加熱電源中的主電路拓撲進行分析，比較串聯譜振逆變電路與并聯諧振逆變電路的優缺點，選擇了更適合超音頻感應加熱電源的串聯語振主電路。在確定了設計方案后，詳細分析了電源的主電路結構并進行了系統各組成部分器件的參數計算和選取。通過對鎖相環原理進行了分析，提出一種基于DSP的數字鎖相環（DPLL）的實現方法。論文在分析和對比了感應加熱電源的各種調功方式后，選擇了移相調功對感應加熱電源進行恒流調節。通過兩種硬件方案的對比，確定了一種最佳方案，實現了基準臂與移相臂之間移相角的數字控制信號的產生。論文搭建了以TMS320LF2407A為控制核心的硬件控制平臺。包括了采樣電路、保護電路、驅動電路、顯示電路等外圍電路。在此基礎上編制了系統的程序，完成了樣機，并對其進行了整機聯調，給出了電源的實測波形。實驗結果證明基于DSP的DPLL完全可以勝任超音頻的頻率跟蹤，系統硬件電路可靠，程序運行良好。
上傳時間： 2022-06-19
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1、弧焊逆變器的基本結構1.1弧焊逆變器的基本原理采用逆變技術的裝置稱為逆變器，而用于電弧焊的逆變器則稱為弧焊逆變器。弧焊逆變器的基本原理方框圖如圖1-1所示。由圖可見，三相50Hz的交流網路電壓先經輸入整流器整流和濾波，經過大功率開關電子元件的交替開關作用，變成幾百赫茲到幾十千赫茲的高頻電壓，經高頻變壓器降至適合焊按的電壓，再用輸出整流器整流并經電抗器濾波，則可將中頻交流變為直流輸出。在弧焊逆變器中可采用如下兩種模式："AC-DC-AC"或"AC-DC-AC-DC"，根據不同弧爐工藝的需要，通過電子控制電路和電弧電壓、電流反饋，弧焊逆變器即可獲得各種不同的輸出特性。1，2逆變技術和微機技術在弧焊電源中的應用逆變電源運用先進的功率電了器件和高頻逆變技術，比傳統的工頻整流電源的材料減少80%～90%，節能20%~30%，動態反應速度提高2-3個數量級。這種“明天的電源”正在以極高的速度變成今天的電源，并且隨著功率開關元器件、微電子技術和控制技術的發展，不斷研究開發出新的技術成果和新產品，使得逆變電源向著高頻化、輕量化、模塊化、智能化和大容量化方向發展。
上傳時間： 2022-06-21
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本文首先對感應加熱電源的發展現狀及前景作了分析，并闡述了感應加熱的基本原理。從適用于大功率應用場合的電流型并聯負載諧振逆變器出發，對比了并聯諧振逆變器各種調功方式的優缺點，提出采用高頻Buck斬波器做為調節電源輸出功率的手段。文中重點對并聯諧振逆變器進行分析，對比其各工作狀態，指出為保證逆變器可靠運行采用固定重疊角的控制策略，逆變器譜振負載工作在容性準諧振狀態；采用基于DSP的數字鎖相、頻率自動跟蹤控制策略，逆變器開關頻率快速跟隨負載固有頻率的變化，諧振負載工作在所期望的弱容性準諧振狀態。文中提出了一種精確計算輸出功率的方法，提高了電源的輸出控制精確度。本文詳細闡述了并聯型感應加熱電源的設計過程，分析了主電路的設計方法以及關鍵器件的選型，控制系統采用T1公司的TMS320LF2407A DSP作為控制核心，設計了一種可靠的運行保護機制，并對電源的散熱系統進行了仿真設計。在上述分析的基礎上，本文成功研制出了一臺功率為60kw的高性能的并聯型中頻感應加熱電源。試驗結果表明，該電源的電氣性能達到了預期的指標要求，有利于提高感應加熱熱場的穩定性，有利于提高感應加熱的諧振頻率。
上傳時間： 2022-06-21
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由于高重復頻率固體開關在加速器、雷達發射機、高功率微波和污染控制等領域存在的潛在優勢，美國、英國、日本和韓國等都對固體開關技術進行了大量研究，從而成為近年脈沖功率界研究的重點1。從固體元件電路結構上，固體開關可以分成兩種類型：串聯結構和累加器結構。采用串聯結構的固體開關生產廠家中，比較著名的有LLNL（Lawrence Livermore National Laboratory）和DTI（Diverfisied Technology Inc.），采用累加器結構的廠家中，比較著名的是LLNIL.和美國的First Point Scientific Ine.B32A我們已經研制成功了采用光纖控制的10kV絕緣柵雙極型晶體管（Isolated Gate Bipolar Transistor，IGBT）固體開關，盡管在該固體開關中采用的光纖收發器比較便宜，但光纖控制部分還是比較昂貴的。在一定的應用環境，如脈沖寬度為幾微秒到十幾微秒，可以采用脈沖變壓器來控制IGBT。從文獻[1]表明：只要脈沖同步和緩沖電路設計適當，即可確保固體開關中不會出現過壓。盡管脈沖變壓器隔離控制在同步精度和驅動波形一致性方面不如光纖控制，但還是可以用來控制IGBT固體開關。采用脈沖變壓器控制IGBT的主要優點是價格便宜，但其存在的主要問題是輸出脈沖寬度范圍比較有限和絕緣性能如何保證的問題。在脈沖變壓器控制的IGBT固體開關中，脈沖變壓器設計非常重要，因此下面只討論脈沖變壓器的絕緣問題和IGBT固體開關的實驗結果。
標簽： 脈沖變壓器
上傳時間： 2022-06-22
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