唐佳慧開題報(bào)告

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1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目：三電平感應(yīng)加熱電源的設(shè)計(jì)專題：院（系）：電氣與信息工程學(xué)院班級(jí)：自動(dòng)化08-4姓名：唐佳慧學(xué)號(hào)：23號(hào)指導(dǎo)教師：宣麗萍教師職稱：副教授黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告?題目三電平感應(yīng)加熱電源的設(shè)計(jì)來源工程實(shí)際1、研究目的和意義傳統(tǒng)的兩電平逆變器的主要優(yōu)點(diǎn)是主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略和控制方法都比較成熟，但功率往往無法滿足實(shí)際需求。多電平逆變器(Multilevelinverter)由于開關(guān)器件的串聯(lián)分壓擴(kuò)大了容量，并且對(duì)于開關(guān)管的要求相對(duì)較低，一方面在相同功率下減小了輸出電流，另

2、一方面也降低了成本。此外，多電平逆變器由幾個(gè)電平臺(tái)階合成的階梯波逼近正弦波輸出電壓，減小了高次諧波。目前國內(nèi)的感應(yīng)加熱電源，無論是功率還是頻率與國外先進(jìn)水平相比有較大差距，所以將三電平技術(shù)運(yùn)用于感應(yīng)加熱是一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，目前國內(nèi)尚無實(shí)用化產(chǎn)品問世。因此本文研究一種新型三電平感應(yīng)加熱逆變電源，通過二極管箝位和濾波電容均壓，使兩只串聯(lián)開關(guān)器件在額定電壓確定下達(dá)到成倍增加輸出電壓幅值和輸出功率的目的，對(duì)緩解大功率運(yùn)用場合的需求有著重大意義。2、國內(nèi)外發(fā)展情況(文獻(xiàn)綜述)電磁感應(yīng)現(xiàn)象早在1831年就己經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，

3、其本質(zhì)是閉合線圈中的磁通變化會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)加熱是利用渦流達(dá)到加熱金屬的目的。其理論基礎(chǔ)是十九世紀(jì)末Foucault,Heavisidehe及Thomson等人對(duì)渦流理論和能量由線圈向鐵芯傳輸?shù)脑磉M(jìn)行研究的系統(tǒng)。同時(shí),在1890年，瑞典人Kjelin發(fā)明了有心感應(yīng)爐用于金屬冶煉，開始了電磁感應(yīng)的渦流熱效應(yīng)原理的應(yīng)用。到了五十年代末，晶閘管的出現(xiàn)迎來了感應(yīng)加熱電源技術(shù)以致整個(gè)電力電子學(xué)劃時(shí)代的發(fā)展，標(biāo)志著以固態(tài)半導(dǎo)體器件為核心的現(xiàn)代電力電子學(xué)的開始。在五十年代以前出現(xiàn)的感應(yīng)加熱電源主要有：工頻感應(yīng)熔煉

4、爐、電磁倍頻器、中頻發(fā)電機(jī)組和電子管振蕩器式高頻電源。工頻感應(yīng)熔煉爐以電網(wǎng)電壓產(chǎn)生的交流磁通對(duì)被加熱負(fù)載加熱。由于電網(wǎng)頻率很低，為達(dá)到足夠的輸出功率和發(fā)熱效果，電網(wǎng)必須提供大電流以建立足夠強(qiáng)的磁通。在電網(wǎng)和負(fù)載之間，還串有調(diào)壓設(shè)備，以調(diào)節(jié)輸出功率。中頻發(fā)電機(jī)組問世于1892年，直到1966年晶閘管中頻感應(yīng)加熱裝置出現(xiàn)以前，在中頻感應(yīng)加熱領(lǐng)域，中頻發(fā)電機(jī)組一直占據(jù)著統(tǒng)治地位。二十世紀(jì)二十年代后期，電子管才被應(yīng)用于感應(yīng)加熱裝置。目前電子管高頻振蕩器已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。常用的電子管振蕩器頻率范圍一般在0.1

5、~5MHz左右，特殊的有10MHz以上的振蕩器應(yīng)用于不同的場合。由于電子管振蕩器的直流工作電壓通常高12KV，因此必需采用升壓變壓器。五十年代末出現(xiàn)的晶閘管，引起了感應(yīng)加熱電源技術(shù)以致整個(gè)電力電子學(xué)的一場革命，感應(yīng)加熱電源及應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。如今，在中頻(150Hz～l0kHz)范圍內(nèi)，晶閘管中頻感應(yīng)加熱裝置己經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)的中頻發(fā)電機(jī)組和電磁倍頻器。自八十年代以來，現(xiàn)代半導(dǎo)體微集成加工技術(shù)與功率半導(dǎo)體技術(shù)的結(jié)合，為開發(fā)新型功率半導(dǎo)體器件提供了條件，相繼出現(xiàn)了一大批全控型電力電子半導(dǎo)體器件(GTR，M

6、OSFET，IGBT，SIT，SITH，MCT等)，極大地推動(dòng)了電力電子學(xué)的發(fā)展，為固態(tài)超音頻、高頻電源的研制提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在國外，1892年世界上第一臺(tái)中頻發(fā)電機(jī)組研制成功，1958年第一只200V、50A可控硅誕生以來，隨著可控硅容量的逐步增加和快速可控硅的出現(xiàn)，可控硅變頻器材得到了飛躍的發(fā)展。1966年瑞士BROWNBOVERI公司發(fā)布了第一臺(tái)功率為750KW、頻率為1000Hz的可控硅中頻電源供瑞士一家翻砂廠應(yīng)用，采用并聯(lián)逆變線路，爐子電壓為1400V。與此同時(shí)，西德AEG公司再1966年研制

7、成了840kW、500Hz的串聯(lián)逆變器，爐子電壓為3000V。七十年代后期，晶閘管中頻裝置已經(jīng)逐漸代替了以前的中頻發(fā)電機(jī)組，成為中頻感應(yīng)加熱領(lǐng)域的主導(dǎo)產(chǎn)品。80年代后，全控型自關(guān)斷導(dǎo)體器件開始取代線路復(fù)雜、體積龐大、功能指標(biāo)較低的普通晶閘管和換相電路。在高頻感應(yīng)加熱領(lǐng)域里，SIT與功率管MOSFET成為了與電子管相抗衡的電力半導(dǎo)體器件，由于它們比電子管構(gòu)成的裝置體積小(縮小2/3)，節(jié)能(節(jié)電1/3以上)，節(jié)水(節(jié)約1/2)，高效(效率提高2/3)，而且壽命長，安全可靠，易于實(shí)現(xiàn)自控，加熱質(zhì)量高，維護(hù)工作

8、量小，可隨用隨開，已經(jīng)完全取代了對(duì)電子管做為感應(yīng)加熱的開關(guān)設(shè)備。日本在80年代中后期已經(jīng)用SIT研制了200KHz，200KW的高頻感應(yīng)加熱電源，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)商品化。德國也于80年代末研制出了50～200KHz，數(shù)百千瓦的感應(yīng)加熱電源。目前德國已經(jīng)將1100KW/150KHz和25kW/5MHz感應(yīng)加熱電源產(chǎn)品化；英國也已經(jīng)有了5KW/27MHz的感應(yīng)加熱電源產(chǎn)品。我國感應(yīng)加熱技術(shù)從50年代開始就被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。60年代