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电力电子技术 2010年第2期44卷 77-79页

作者：张智娟刘超华北电力大学河北保定071003

介绍了脉冲密度调功(Pulse Density Modulation,简称PDM)的原理,由于PDM在品质因数较小时,负载电流波动很大,因此采用均匀PDM方法进行改进,推导出品质因数与谐振周期数的关系。通过给定品质因数,可以很方便地计算出一个工作周期内的最... 详细信息

介绍了脉冲密度调功(Pulse Density Modulation,简称PDM)的原理,由于PDM在品质因数较小时,负载电流波动很大,因此采用均匀PDM方法进行改进,推导出品质因数与谐振周期数的关系。通过给定品质因数,可以很方便地计算出一个工作周期内的最小脉冲密度,从而避免过小的电流流过负载,使负载电流连续,保证对负载谐振频率进行可靠跟踪。经过仿真和试验验证了该分析的正确性。

关键词：感应加热电源脉冲密度调功品质因数

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高频谐振逆变器PDM调功控制技术的研究

高频谐振逆变器PDM调功控制技术的研究

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作者：柴艳鹏河北大学

学位级别：硕士

感应加热电源作为工业生产中重要的加热工具,在环保、节能和可控性方面具有明显的优势,其主电路结构为高频谐振逆变器,按照谐振负载连接形式可分为串联型和并联型两种类型。作为感应加热电源的重要组成部分,串联型高频谐振逆变器采用脉... 详细信息

感应加热电源作为工业生产中重要的加热工具,在环保、节能和可控性方面具有明显的优势,其主电路结构为高频谐振逆变器,按照谐振负载连接形式可分为串联型和并联型两种类型。作为感应加热电源的重要组成部分,串联型高频谐振逆变器采用脉冲密度调功技术,可以实现全功率范围负载匹配,在工业生产过程中具有较高的灵活性。针对目前串联型高频感应加热电源脉冲密度调功控制技术的研究热点和存在问题,本文对串联型高频谐振逆变器的功率器件换流过程、功率控制、数字锁相控制和碳化硅器件主回路设计等方法进行了深入研究,主要的研究成果和结论如下:1.提出了改进的脉冲密度调功控制方法,脉冲分布采用ΔΣ调制方法,无需ROM存储器和查找表即可实现在任意逆变调功周期下的逆变脉冲均匀分布,减小了输出电流波动,提高了功率控制精度和设备性能。2.提出了改进的脉冲密度调功功率器件换流控制方法,通过调整逆变脉冲的触发时序,避免了高频谐振逆变器输出电压尖峰的产生,同时降低了功率器件的开关频率,使不同桥臂的功率器件开关损耗和导通损耗趋于一致。3.提出了一种适用于串联型谐振逆变器脉冲密度调功的全数字锁相环控制方法,采用逆变器输出电压和谐振电容电压作为锁相环输入信号和反馈信号,提高了锁相环的抗干扰性能和对不同频率的适应性,保证逆变器始终工作在最佳状态。4.搭建了串联型高频感应加热系统主回路MATLAB\SIMULINK仿真模型,对逆变器脉冲密度调功算法和主回路工作状态进行了仿真验证。使用FPGA芯片作为主控制器编写了Verilog HDL语言脉冲密度调功控制程序,使用Model Sim软件对所设计的控制程序进行了时序仿真和功能验证。5.使用SIC MOSFET功率模块搭建了一台50k W/300k Hz串联型高频感应加热电源样机,对所设计的控制器功能进行了带载测试,对文中所述控制方法进行了试验验证。

关键词：感应加热串联谐振脉冲密度调功可编程门阵列碳化硅器件

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车身部件电磁感应辅助加热装置的研究

车身部件电磁感应辅助加热装置的研究

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作者：毛正杰山东理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着汽车工业的发展,汽车保有量日益增加,汽车维修行业也在与时俱进,逐渐向智能、高效、绿色的方向发展。传统的车身部件修复技术因效率低、容易对车身部件带来额外伤害,逐渐被新型凹陷修复技术取代。新型修复技术通常用到热矫... 详细信息

近年来,随着汽车工业的发展,汽车保有量日益增加,汽车维修行业也在与时俱进,逐渐向智能、高效、绿色的方向发展。传统的车身部件修复技术因效率低、容易对车身部件带来额外伤害,逐渐被新型凹陷修复技术取代。新型修复技术通常用到热矫正的方式对车身部件进行修复,其中加热方式的选择会直接影响修复的效率和质量,感应加热技术因其高效、智能、绿色的优点,在车身部件修复领域逐渐成为了一种重要的加热方式。论文以车身部件电磁感应辅助加热系统开发项目为背景,针对车身修复中车身部件的感应加热问题,对高频电磁感应加热系统的控制方法及其负载特性进行研究,设计了用于车身部件辅助加热的串联谐振感应加热电源设计方案,并将整个系统分为功率电路和控制电路两大部分,根据车身部件加热对感应加热电源提出的要求,设计相应的功能模块并对系统硬件进行参数设计,通过搭建电磁感应加热实验平台,验证控制方法的有效性。本文的研究内容主要有以下几个方面:(1)首先对电磁感应加热技术的基本原理和特点进行分析,根据负载感应器的结构建立了等效电路模型,并通过实验测得系统负载在不同频率下的等效电阻和等效电感,之后通过对两类半桥串联谐振逆变器的特性进行理论分析和仿真分析,得到二者的输入输出特性,通过对比分析选择第II类半桥串联谐振逆变电路作为本文所研制电磁感应加热装置的主电路。(2)根据系统性能要求分别对功率电路和控制电路两部分进行了参数设计,并对相关器件进行选型,其中功率模块包括电源滤波电路、整流滤波电路、半桥串联谐振逆变电路以及负载感应器等,控制电路包括主控制器电路、采样与保护电路、IGBT驱动信号传输控制电路和LCD显示电路等。(3)采用了脉冲密度调功和脉冲频率调功的方式调节电磁感应加热系统的输出功率,针对脉冲频率调功方式在低功率段调功能力差的缺点,将两种调节方式相结合,共同控制系统的输出功率,在提高了系统功率调节能力的同时,还提高了系统的效率,最后在电磁感应加热系统的仿真模型中进行了仿真,验证了调功方法的合理性。(4)搭建了电磁感应加热实验平台,并对各功能模块进行了测试,LCD显示、过流保护、过温保护以及IGBT驱动信号传输控制等功能符合设计预期。其次,通过对比负载电流和下管两端电压的仿真波形和实验测试波形,验证了感应加热装置的仿真分析结果和实验分析结果具有一致性。最后在电磁感应加热实验平台上验证了脉冲密度调制和脉冲频率调功的有效性,并通过测量加热前后车身部件的温度变化和变形大小,表明了本文所研制的电磁感应加热装置可以完成车身部件辅助加热的任务。

关键词：车身部件修复感应加热脉冲密度调功脉冲频率调功

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双输出感应加热电源耦合特性研究

双输出感应加热电源耦合特性研究

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作者：李韩西安理工大学

学位级别：硕士

铝合金作为工业应用极其广泛的有色金属材料,具有密度小,强度高,可塑性好,导电导热性强等优点,已普遍应用于航空航天、汽车、机械制造、船舶等领域。随着国家产业结构升级,行业对铝合金型材质量提出了更高的要求。感应加热凭借加热速度... 详细信息

铝合金作为工业应用极其广泛的有色金属材料,具有密度小,强度高,可塑性好,导电导热性强等优点,已普遍应用于航空航天、汽车、机械制造、船舶等领域。随着国家产业结构升级,行业对铝合金型材质量提出了更高的要求。感应加热凭借加热速度快、效率高、节能环保等优点已成为铝合金加热的必然选择。在挤压成型工艺中,由于高速挤压时铝合金锭内存在复杂的热量交换,导致型材出口处温度升高,严重影响产品质量。因此,通常采用双线圈进行梯度加热,以抵消挤压过程中的热量差。然而双线圈加热时,由于线圈之间磁场的交叉耦合,引起输出功率的耦合,从而影响工件梯度加热效果及逆变器安全运行。本文主要针对双线圈加热时的线圈磁场耦合问题进行研究,最终借助解耦控制方法实现线圈磁场耦合的抑制及输出功率的调节。首先针对双线圈磁场耦合现象对工件加热及逆变器的影响进行了详细分析,并总结出影响线圈耦合功率的主要因素,然后,基于三桥臂的双输出感应加热电源,为了保证负载线圈电流同频同相,本文决定采用脉冲密度调功的策略完成功率调节并减小线圈磁场耦合影响。其次利用Maxwell和ANSYS Worbench软件对不同线圈铝合金加热的磁场分布特性和梯度加热效果进行仿真对比,验证了双线圈梯度加热的优良特性。最后对该拓扑进行参数设计,并在PSIM中进行仿真;搭建了小功率双输出感应加热电源样机,通过对比实验印证了理论推导的合理性。

关键词：铝合金梯度加热磁场耦合脉冲密度调功

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