感應(yīng)加熱設(shè)備是利用電渦流對(duì)工件加熱的一種裝置，由于具有諸多優(yōu)點(diǎn)而在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)中頻電源已經(jīng)非常成熟，高頻電源在頻率、容量等方面還有待提高。因此本文針對(duì)高頻電源進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。 文中首先介紹了感應(yīng)加熱電源的工作原理，綜述了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。接下來(lái)在對(duì)硬開(kāi)關(guān)功率變換電路缺點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，提出了軟開(kāi)關(guān)變換電路，并對(duì)軟開(kāi)關(guān)的定義、分類、發(fā)展及其控制策略做了歸納和總結(jié)。然后，在比較了串、并聯(lián)逆變器優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上選擇了串聯(lián)諧振逆變器，并詳細(xì)分析了串聯(lián)逆變器的工作原理，分析并制定了電源主電路的構(gòu)成方案：以全橋變換器作為主電路拓?fù)洹⒁砸葡嘀C振控制芯片UC3895作為主控芯片、以移相控制方式作為控制方案的移相全橋軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。 本文*后是設(shè)計(jì)了高頻變壓器和感應(yīng)線圈的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大量的實(shí)驗(yàn)波形驗(yàn)證了前面的理論分析。 感應(yīng)加熱電源利用電磁感應(yīng)加熱原理具有加熱效率高、速度快、可控性好及易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),并作為金屬工業(yè)加熱的高新技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù),已在熔煉、鑄造、彎管、熱鍛、焊接和表面熱處理等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。本文介紹了感應(yīng)加熱電源的起源、原理、特點(diǎn)及應(yīng)用,對(duì)感應(yīng)加熱電源的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了總結(jié)。分析了感應(yīng)加熱電源負(fù)載及諧振特性,闡述了串聯(lián)型逆變器和并聯(lián)型逆變器的工作原理,并對(duì)兩者進(jìn)行了分析對(duì)比,確定了串聯(lián)型逆變器為研究對(duì)象。通過(guò)對(duì)感應(yīng)加熱電源各種調(diào)功方式的比較*終選定不控整流加斬波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分析了感應(yīng)加熱電源負(fù)載參數(shù)的變化情況、Buck變換器的狀態(tài)空間模型和小信號(hào)模型,得出感應(yīng)加熱電源是一個(gè)復(fù)雜、多變量的控制對(duì)象,存在著參數(shù)時(shí)變性、結(jié)構(gòu)非線性等因素,很難建立其**的數(shù)學(xué)模型。因此采用模糊(Fuzzy)控制實(shí)現(xiàn)基于Buck斬波的功率閉環(huán)調(diào)功,介紹了模糊控制的原理及實(shí)現(xiàn)方法,并對(duì)這種調(diào)功系統(tǒng)進(jìn)行了建模與仿真。感應(yīng)加熱電源在加熱工件過(guò)程中,負(fù)載等效電參數(shù)會(huì)隨溫度的變化發(fā)生變化,導(dǎo)致負(fù)載固有諧振頻率隨之改變,為保證逆變器的開(kāi)關(guān)器件工作在軟開(kāi)關(guān)模式,為使電源始終運(yùn)行在較高的功率因數(shù)和輸出效率條件下,要求逆變器控制電路必須具有自動(dòng)頻率跟蹤和鎖相功能。傳統(tǒng)的基于CD4046的模擬鎖相環(huán),存在著頻率跟蹤范圍較窄、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢、可靠性差、死區(qū)時(shí)間需要用輔助電路實(shí)現(xiàn)等一些缺點(diǎn)。本文對(duì)數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)原理進(jìn)行了分析,建立了DPLL的數(shù)學(xué)模型,針對(duì)傳統(tǒng)鎖相環(huán)的缺點(diǎn)提出了一種基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的DPLL的實(shí)現(xiàn)方法,并對(duì)這種方法進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可行性。在以上理論分析的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)10kW的感應(yīng)加熱電源實(shí)驗(yàn)樣機(jī),其中斬波器頻率為20kHz,逆變器工作頻率為30kHz,控制器采用TI公司的TMS320LF2407A DSP控制芯片,簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時(shí)提高了系統(tǒng)的性能和抗干擾能力。*后,本文還給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,論證了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。