1、畢業設計（論文）開題報告題目:中頻感應加熱電源的微機系統控制設計院系名稱：專業班級：學生姓名：學號：指導教師：教師職稱：2017年02月18日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業設計（論文）答辯 委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。 此報告應在指導教師 指導下，由學生在畢業設計（論文）工作前期內完成，經指導教師 簽署意見及所在專業審查后生效。2開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統一設 計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印 在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見。3“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印） 在本開題報告第

2、一欄目內， 學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于 15 篇（不包括辭典、手冊）。4有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408 94數據元和交換格式、 信息交換、 日期和時間表示法 規定的要求， 一律用阿拉伯數字書寫。 如“ 2006年 11月 20 日”或“2006-11-30 ”。畢業設計(論文)開題報告1. 結合畢業設計(論文)課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫20004000字左右的文獻綜述：文獻綜述1.1 感應加熱電源的作用及應用感應加熱早期主要用于有色金屬熔煉的熱處理工藝 .其加熱效率高、速度快、可控 性好及易于實現自動化等優點，廣泛應用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等

3、工業生產 過程中,成為冶金、國防、機械加工等部門及鑄、鍛和船舶、飛機、汽車制造業等不可 缺少的技術手段。感應加熱的廣泛應用，究其原因，主要是因為它本身相對于別的加熱方式所具有的 一些獨特性：(1) 加熱速度快，可節能。感應加熱是從金屬內部，透入深度層開始加熱，大大節省了 熱傳導時間。其它加熱是從外到內，導熱時間長。據實驗，加熱同一坯料到一定溫度，感 應加熱只需火焰爐加熱時間的1/10 O(2) 加熱溫度高，是非接觸式的電磁感應加熱。(3) 可進行局部加熱，容易控制加熱部位。被加熱產品質量穩定，加熱工件的質量再 現性與重復性好，各種參數容易控制。 控制溫度的精度咼,可保證溫差在± 0.

4、5%1%范圍內。感應加熱的熱效率高,一般可達50%70%而火焰爐的熱效率一般只有30流右。(6) 容易實現自動化控制。(7) 作業環境好，環保,幾乎無熱、噪音、粉塵等污染。作業占地少，生產效率高。(8) 能加熱形狀復雜的工件，加熱或熔煉都能間歇工作。(9) 熔煉中溶液有電磁攪拌作用。可以均勻地調整金屬液成分，溶液溫度均勻，不會出現局部高溫。金屬燒損少，這一點對熔煉稀有金屬更為重要。1.2. 感應加熱電源的發展階段(1) 在50年代前，感應加熱電源主要有：工頻感應熔煉爐，電磁倍頻器，中頻發電 機組和電子管振蕩器式高頻電源。50年代末可控硅的出現則標志著固態半導體器件為核 心的現代電力電子學的開始

5、。硅晶閘管的出現推動了感應加熱電源及應用的飛速發展。至今，在中頻（500Hz-10kHz）范圍內，晶閘管中頻感應加熱裝置已完全取代了傳統的中 頻發電機組和電磁倍頻器。在高頻范圍內，由于晶閘管本身開關特性等參數的限制，給 研制該頻段的電源帶來了很大的技術難度，它必須通過改變電路拓撲結構才有可能實 現。（2）70年代末到80年代初，現代半導體微機集成加工技術與功率半導體技術的結合， 為開發新型功率半導體器件提供了條件，相繼出現了一大批全控型電力電子半導體器 件，極大地推動了電力電子學發展，為固態超音頻，高頻電源的研制提供了堅實的基礎。（3）1983年IGBT勺問世進一步推動了感應加熱電源的發展。I

6、GBT綜合了 MO和雙極晶 體管的優點，具有通態壓降低，開關速度快，易驅動等優點，自1988年解決了擎住問題后，大功率高速IGBT已成為眾多加熱電源的首選器件，頻率高達 100kHz,功率高達MV級 電源已可實現。 在超高頻（100kHz以上）頻段，長期以來由電子管振蕩式變換器產生。80年代興起 由大功率半導體開關器件為元件的逆變式高頻感應加熱電源。1.3. 國外感應加熱現狀工頻（50Hz或60Hz）感應加熱電源。這種電源比較實用大型工件的整體透熱、大容 量爐的熔煉和保溫。在頻率要求較低的感應加熱場合，普通采用工頻感應爐。國外的工 頻感應加熱裝置單臺可達數百兆瓦，用于數10噸的大型工件透熱或數

7、百噸的鋼水保溫。雖然固態功率器件構成的電源有取代工頻感應加熱電源的趨勢，但短期內，在電源的容 量、價格和可靠性方面難以與構造簡單的工頻感應電源競爭。中頻電源（50Hz或60Hz以上10KH0。晶閘管感應加熱電源已完全取代了傳統的中 頻發電機組和電磁倍頻器。國外的裝置單臺容量已達數十兆瓦。超音頻電源（10K100KH0。早期采用晶閘管-時間分割電路和倍頻電路構成超 音頻電源。80年代開始，隨著新型器件（GTO GTR MCT IJBT、BSIT、SITH和IGBT）的相繼 問世由這些器件構成的簡單逆變橋電路得到了很大的發展，占據了感應加熱電源主導地位。其中IGBT更是一支獨秀，受到了開發者的重視

8、。90年代初期，日本就采用IGBT研制 出了 1200KW/50KH的電流型感應加熱電源。我國98年進口日本的3200KW/80KH感應加熱 線在上海運行，是國際上最先進的電源之一。一些發達國家如美國，英國，法國，瑞士 等都研制出了超音頻感應加熱電源，已達數千千瓦。高頻電源（100KHZ以上）。目前正處在傳統的電子管振蕩器向固態電源的過度階段。 領先的國家有日本，西班牙，德國，比利時，美國等，采用的器件有SIT和MOSFET感應加熱電源水平可達到1MW/15-600KHZ我國與國外先進國家在感應加熱方面進行比較， 存在較大的差距。14國內感應加熱電源技術發展與現狀我國感應加熱技術的應用，起源于

9、上世紀 50年代，主要用于機床、紡機、汽車、拖 拉機等制造業。感應加熱集中在工件表面淬火方面，熔煉和透熱方面用的較少。感應加熱電源真正大量應用于工業生產則是 20世紀80年代后。近20多年間感應加熱 電源和感應加熱領域發生了令人注目的變化： 此階段從德國、美國、英國、法國、日本、 意大利、西班牙、比利時和俄羅斯等工業發達國家引進了數百套感應加熱成套裝置 （含 電源）。20世紀90年代，國外的一些感應電爐公司直接到中國來辦廠，如美國的英達感應加 熱公司，彼樂公司等，和國內的同行業廠家同臺競爭。目前，感應加熱領域技術先進性標志主要表現在下面幾點：（1）高頻電源，采用半導體功率器件，一般說輸出功率越

10、大，頻率越高，技術越 先進。（2） 感應熔煉中頻爐電源功率越大，整流的脈波數越多，如18、24脈波，配置的 爐體容量越大，技術越先進。（3）真空感應爐，一般說噸位越大技術越先進。（4）特種感應加熱，一般說，被加熱金屬溫度越高或溫度控制的精度誤差越小， 其技術含量越咼。（5） 感應加熱的雙供電電源（一拖二）和多供電電源（一拖多），功率越大，拖的 爐子越多，技術含量越高。（6）多電源，多區段及鋁錠精確的梯度加熱控制技術。（7）感應加熱、熔煉、淬火過程的計算機軟件對其系統的檢測、控制、管理的簡 單化、傻瓜化、智能化、網絡化、故障自診斷，觸摸屏技術的采用，是現代先進技術的 表示。1.5.感應加熱電源的

11、發展趨勢感應加熱電源技術的發展與功率半導體的發展密切相關，隨著功率器件的大容量化、高頻化帶動感應加熱電源的大容量化和高頻化。(1) 高頻化目前，感應加熱電源在中頻頻段主要采用晶閘管，超音頻頻段主要采用IGBT,而高頻頻段，由于SIT存在高導通損耗等缺陷，主要發展 MOSFE電源。感應加熱電源諧振逆 變器中采用的功率器件利于實現軟開關，但是，感應加熱電源通常功率較大，對功率器 件、無源器件、電纜、布線、接地、屏蔽等均有許多特殊要求，尤其是高頻電源。(2) 大容量化從電路的角度來考慮感應加熱電源的大容量化，可將大容量化技術分為二大類：一 類是器件的串、并聯，另一類是多臺電源的串、并聯。在器件的串、

12、并聯方式中，必須 認真處理串聯器件的均壓問題和并聯器件的均流問題，由于器件制造工藝和參數的離散性，限制了器件的串、并聯數目，且串、并聯數越多，裝置的可靠性越差。多臺電源的 串、并聯技術是在器件串、并聯技術基礎上進一步大容量化的有效手段，借助于可靠的 電源串、并聯技術，在單機容量適當的情況下，可簡單地通過串、并聯運行方式得到大 容量裝置，每臺單機只是裝置的一個單元或一個模塊。(3) 負載匹配感應加熱電源多應用于工業現場，其運行工況比較復雜，它與鋼鐵、冶金和金屬熱 處理行業具有十分密切的聯系，它的負載對象各式各樣，而電源逆變器與負載是一有機 的整體，負載直接影響到電源的運行效率和可靠性。對焊接、表

13、面熱處理等負載，一般 采用匹配變壓器連接電源和負載感應器，對高頻、超音頻電源用的匹配變壓器要求漏抗 很小，如何實現匹配變壓器的高能輸入效率，從磁性材料選擇到繞組結構的設計已成為 重要課題。(4) 智能化控制隨著感應熱處理生產線自動化控制程度及電源可靠性要求的提高，感應加熱電源正向智能化控制方向發展。具有計算機智能接口、遠程控制、故障自動診斷等控制性能的 感應加熱電源正成為下一代發展目標。(5) 高功率因數、低諧波電源由于感應加熱電源用電源一般功率都很大，目前對它的功率因數、諧波污染指標還 沒有嚴格要求，但隨著對整個電網無功及諧波污染要求的提高，具有高功率因數(采用 大功率三相功率因數校正技術)

14、、低諧波污染電源必將成為今后發展趨勢。1.6參考文獻：1 葉斌編著電力電子應用技術及裝置北京：中國鐵道出版社，1999. 82 全亞杰感應加熱電源的發展歷程與動向電焊機，2001, 31(11) : 363 俞勇祥.電力電子技術的應用.新技術新工藝，2000(10) : 11124 M.P.Kazmierkowski etc.lmproved Direct Torque and Flux Vector Control of PWMIn verted-fedIn duct ionMotor DrivesJ .I EEETran sacti ons On In dustryElectro nics

15、,1995,Vol.42,No.2:344-350. 柏建普，高美霞，高志成.微機控制的晶閘管中頻電源.工業加熱，2003(1) : 59-606 章亦葵，姜土林.200kHz/75kWSIT高頻感應加熱電源的研制工業加熱，1996(1): 20 247 吳兆麟高頻感應加熱裝置的負載匹配方法.電力電子技術，1999, 33：29328 張津津，羅映紅，周啟虎.通信開關電源的EMI/EM設計.現代電子技術，2007， 30(13) : 71-739 Khan . I，Africon . Automatic frequency control of an induction furnace 199

16、9. IEEE10 張仲超.基于新型移相控制的感應加熱電源的研究.電力電子技術，2001, 35(1):3511 潘天明,張殿敏等.100kW音頻感應加熱電源J電力電子技術，1996,113:10-1312 李津福.200kHZ/75KW SIT 高頻感應加熱電源的研制J工業加熱,1996， 129(1):20-2313 潘天明，姜士林等OkW/400kHZ晶體管式高頻電源M工業加熱，1994，120(4):56-5914 沈旭、吳兆麟等.20KW/300KHZ高頻感應加熱J電力電子技術，2001,23 (9): 25-3015 Espi , J.M. Con trol circuit des

17、ig n of the L-LC res onant inv erter for in duct ion heat ing Power Electro nics Specialists Conferen ce,2000.PESC 00.2000 IEEE 31stAnnual2 .本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1本課題要研究或解決的問題1、學習單片機、電力電子及感應加熱技術；2、研究感應加熱電源的工作原理，設計加熱電源主電路，并設計使用單片機實現電源 控制電路，使電源運行更加穩定可靠，并能對過壓、過流、缺相、控制電源欠壓等故 障進行保護并報警。2.2擬采用的研究手段（途徑）1、系統主要包括三相全控整流橋、濾波電路、逆變電路、逆變控制電路、單片機等。 基本結構如下圖2.1所示。高頻電壓圖2.12、工作原