感应加热变频电源综述
田志明／胡彩娥时间：2010-02-04 4502次阅读【网友评论1条我要评论】收藏
1、前言
虽然感应加热的原理发现的比较早，但人类真正广泛应用该项技术还是近三十年的事情。现在它的重要性越来越被人们所认识。
早在十九世纪科学家就发现了电磁感应现象：1831年法拉第（Michael Faraday）发现电磁感应规律；1868年福考特（Foucault）提出涡流理论；1840
年焦耳-楞茨确定了电阻发热的关系式，，这些都是感应加热的理论基础。
感应加热装置由两部分组成，一部分是提供能量的交流电源，也称变频电源,变频电源有低频、工频、中频、超音频和高频之分；另一部分是完成电磁感应能量转换的感应线圈及机械结构，称感应炉。早期的感应加热电源有工频固态(50或60Hz)电源、中频有发电机旋转和固态电源、高频电子管电源。第二次世界大战前后的感应加热设备基本上是上述的初级发展水平。
制约感应加热发展的主要是感应加热电源，而电源受制于高频或大功率的开关器件。电力电子功率器件的发展，才真正促进了感应加热电源的发展。1957年美国研制出世界上第一只普通的阻断型可控硅，我们现在称为晶闸管(SCR)，经过60至70年代工艺完善和产品开发，70年代后期已形成从低电压小电流到高压大电流的系列产品，从而使固态感应加热电源产生了革命，走向实用化的阶段。与此同时，世界各国研制了大量的派生器件。如逆导晶闸管(RCT)，门极辅助关断晶闸管(GATT)，光控晶闸管(LTSCR)、及80年代发展的可关断晶闸管（GTO）等。
今天的电力半导体功率器件的发展更是琳琅满目，简单归纳一下有：①、大功率二极管：②、晶闸管（SCR）；③、双向晶闸管；④、门极关断（GTO）晶闸管（最大 8500V ，3500A）；⑤、双极结型晶体管（BTT或BPT）；⑥、电力MOSFET；
⑦、静电感应晶体管（SIT），（最大1000V ，300A，50MHz）；⑧、绝缘双极型晶体管（IGBT）（最大6500V，2500A）；⑨、MOS控制晶闸管（MCT）；⑩、集成门极换向晶闸管（IGCT）。这些器件还正在不断更新和完善中，这些电力半导体器件是现代电力电子设备的核心，更是感应加热电源赖以发展的基础。它为感应加热电源设备带来前所未有的活力和广阔的发展前景。
2、感应加热应用范围和优越性
感应加热的历史，算起来也不过一百多年，在我国大规模应用是在改革开放以后，但发展前景非常看好。
1890年瑞典人发明了第一台感应炉---开槽式有心炉。1916年美国人制造出闭槽式有心炉，用于有色金属冶炼。无心炉是1921年在美国出现，当时采用的是火花式中频电源。后来才出现了中频机组电源和固体式晶闸管变频电源。工频炉和工频电源产生于20世纪30年代，高频电源等由于不同的工艺要求而后相继问世。
感应加热早期主要用于有色金属熔炼和热处理工艺，现在已广泛应用于下列领域（见表2-1）：
表2-1 感应加热的应用领域
感应加热的广泛应用，究其原因，主要是它本身相对于别的加热方式有下面的一些独特性：
（1）加热速度快，可节能。被加热金属氧化层薄，金属烧损小。感应加热是从金属内部，透入深度层开始加热，大大节省了热传导时间。其它加热是从外到内，导热时间长。据实验，加热同一坯料到一定温度，感应加热只需火焰炉加热时间的十分之一。
（2）加热温度高，而且是非接触式的电磁感应加热。
（3）可进行局部加热，容易控制热部位和深度。加热工件的质量在现性与重复性好，各种参数容易控制。
（4）控制温度的精度高，可保证温差在±0.5～1%以内。
（5）感应加热的热效率高，节能，一般可达50-70%。而火焰炉的热效率一般只有30%左右。
（6）容易实现自动化控制。
（7）作业环境好，几乎无热，噪声，粉尘等污染，环保。作业占地少，生产效率高。
（8）能加热形状复杂的工件，加热或熔炼都能间歇工作。
（9）熔炼中溶液有电磁搅拌作用。可以均匀的调金属液成份，溶液温度均匀，不会出现局部高温。金属烧损少，这一点，对熔炼稀有金属更重要。
3、国外感应加热现状
工频（50Hz或60Hz）感应加热电源。这种电源比较实用大型工件的整体透热、大容量炉的熔炼和保温。在频率要求较低的感应加热场合，普通采用工频感应炉。国外的工频感应加热装置单台可达数百兆瓦，用于数10吨的大型工件透热或数百吨的钢水保温。虽然固态功率器件构成的电源有取代工频感应加热电源的趋势，但短期内，在电源的容量、价格和可靠性方面难以与构造简单的工频感应电源竞争。
中频电源（50Hz或60Hz以上～10KHz）。晶闸管感应加热电源已完全取代了传
统的中频发电机组和电磁倍频器。国外的装置单台容量已达数十兆瓦。
超音频电源（10K～100KHz）。早期采用晶闸管----时间分割电路和倍频电路构成超音频电源。
80年代开始，随着新型器件（GTO、GTR、MCT、IJBT、BSIT、 SITH和IGBT）的相继问世由这些器件构成的简单逆变桥电路得到了很大的发展，占据了感应加热电源主导地位。其中IGBT更是一支独秀，受到了开发者的重视。90年代初期，日本就采用IGBT研制出了1200KW/50KHz的电流型感应加热电源。我国98年进口日本的3200KW/80KHz感应加热线在上海运行，是国际上最先进的电源之一。一些发达国家如美国，英国，法国，瑞士等都研制出了超音频感应加热电源，已达数千千瓦。
高频电源（100KHZ以上）。目前正处在传统的电子管振荡器向固态电源的过度
阶段。领先的国家有日本，西班牙，德国，比利时，美国等，采用的器件有SIT 和MOSFET，感应加热电源水平可达到1MW/15-600KHZ。
我国与国外先进国家在感应加热方面进行比较，存在较大的差距。
图1 美国某公司感应炉计算机控制管理画面
4、国内感应加热电源技术发展与现状
我国感应加热技术的应用，起源于上世纪50年代，主要用于机床、纺机、汽车、拖拉机等制造业。感应加热集中在工件表面淬火方面，熔炼和透热方面用的较少。感应加热的技术几乎全来自前苏联和捷克国家。20世纪60年代，由于和苏联的关系破裂，我国走上了感应加热技术独立发展的道路。这段时间直到改革开放后的80年代，由浙大开发了第一台并联式晶闸管中频电源，并向全国推广。有关单位相继也生产出了容量在几百千瓦，频率0.5--8KHz中频电源。电子管式超音频电源也研制成功，填补了我国8K--200KHz之间的频率缺口。
感应加热电源真正大量应用于工业生产则是20世纪80年代后。近20多年间感应加热电源和感应加热领域发生了令人注目的变化：此阶段从德国、美国、英国、法国、日本、意大利、西班牙、比利时和俄罗斯等工业发达国家引进了数百套感应加热成套装置(含电源)。粗分类有:各种淬火设备及电源；透热设备及电源；高频纤焊设备；熔炼设备及电源；熔炼设备无心感应炉、有心感应炉。
20世纪90年代，国外的一些感应电炉公司直接到中国来办厂，如美国的英达感应加热公司，彼乐公司等，和国内的同行业厂家同台竞争。他们的产品技术含量高，电源功率大，品牌全，炉子吨位大，生产线规模大，占据了国内的很大一部分市场。只是他们的设备价格高 (国内同性能产品大约是其价格的1/5左右)，这才使技术落后于他们的国内厂家，有了一定的市场发展空间。
国内感应加热方面除了国外在国内的办事机构外，从地域上还分“南派”和“北派”技术和产品方面的竞争。“南派”以浙江大学为中心源地，从技术和人事关系上衍生出浙江，上海，苏杭一带的感应电炉公司，其代表有振吴、四达、兆力等公司，主导着南方的熔炼炉市场。“北派”是以西安交大、西安电炉研究所、
西安重型电炉厂(现西安鹏远重型电炉厂)所在地西安为中心，衍生出西安，洛阳，山东，河北，山西等地的电炉公司。仅西安市感应加热的公司就达百家之多，是名副其实的中国电炉设计、制造中心。这些厂家中比较有影响的有：西安电炉研究所有限公司、西安鹏远重型电炉厂、西安机电研究所、陕西海意、西安动化、博大、华立等电炉公司。
感应加热的市场发展前景看好，据行内人士讲，西安的几个大的感应炉公司，2007、2008年的各年产值，各公司均在一个亿至几千万间，产值逐年度快速递增。其中电炉所，海意公司，机电所，动化公司等有多台感应炉出口第三世界国家。
目前国内感应加热电源的技术水平表现在下面几点:
感应加热的高频、中频小功率电源大量的采用IGBT及MOSFET晶体管功率器件，功率在几千瓦到几百千瓦；频率从10KHZ到几百KHZ.这种电源多用于淬火，适
应于不同透入深度工件硬层处理。另有少量的双频电源和超高频(27.12MHz)小功率电源。双频电源一般是指高频与超音频组合，超音频40KHz和中频0.5KHz组合。这样的感应加热电源不但效率高，而且更适应处理不同透入深度工件。
感应透热方面，工频电源和中频电源在市场上同时都在应用。在中频电源未发展起来的前20年，工频电源在感应透热和熔炼方面起着主导作用，现正在逐步退出市场。两种电源的区别在:工频电源是由50HZ输出，频率不变，功率的调节靠前端的变压器抽头调输出电压达到调功率的目的。由于负载是一相，输入是三相电，所以，电源内有三相调平衡装置；工频电源功率因数可补偿到1。中频电源是众所周知的AC-DC-AC典型的变频结构.即先把三相工频电源整流成单相直流，滤波后再逆变为各种频率的中频单相交流电源，供给负载感应线圈。
一般Φ300mm以上的金属棒料、锭料透热，大型轴承表面处理多选用工频电源。Φ300mm以下的金属棒料等多选用中频电源。但也有例外的情况，如2005年公
布的国家科技进步一等奖第六项“100MN铝挤压设备技术”，其中用的是2600KW 中频加热电源，炉子加热的是Φ560mm×1950mm铝锭，属于国际上特大型设备之一。该项目采用计算机控制，梯度加热。他们还设计了297mm×279mm×580mm
钢锭透热装置，用的中频电源是2400KW，400Hz，加热温度达到1300℃。
国内还有几台不同功率的电源在同一透热线上联合工作的情况，这些电源功率从2000KW以下至几百千瓦，每个电源负担几个加热线圈.完成一个区域的加热。几个电源和各自若干个线圈组合起来，达到了整个生产线的感应加热要求。
图2 国内最大的70t感应保温炉
感应熔炼方面，近10年发展特别快。10年前，5t以上无心感应熔炼炉很少见，基本上都配的是工频电源。中频炉因电源功率小，所配炉子大多数都在2t以下。现在的无心感应炉已生产出5t，7t，10t，15t，20t，25t，30t，35t，40t熔炼炉，10t熔铝炉(相当于30t熔铁炉体积)，70t铜保温炉（见图2）。这些无心感应炉所配电源，少数电源功率器件是IGBT，其余基本上都采用的晶闸管功率器件。利用管子的串并联技术电源装机容量已20达兆瓦.利用多个电源联合能使输出功率更大。
为适应熔炼炉工艺中熔炼和保温工艺的同时需要，国内还开发出了双供电变频电源：一台电源同时输出功率到两台炉体线圈上，这样可使一台变频电源的功率能灵活的分配给两台炉体：即把一台电源的大功率分配给熔炼炉，下余小功率分配给保温炉。两台炉的功率可互补的自由调整，整体不超过电源输出总功率，也可以同时小功率输出到两台炉体用以保温。这种电源市场上叫DX中频电源，俗称“一拖二”中频电源。国内“一拖二”电源的电路结构是建立在逆变串联谐振电源的基础上，前面是可控或不控的三相整流电路，中间是直流，由电容进行滤波，然后再由两个独立的半桥串联逆变谐振电路进行逆变，输出两路可调节各自频率达到各自输出功率和中频电压的不同。“一拖二”中频电源功率器件有选晶闸管的，也有选IGBT的，这两种电路都有成熟产品在工业现场运行。这里特别要说明的是：“一拖二”变频电源在国外主电路有两种形式：美国应达、比乐电炉公司开发的为串联谐振的“一拖二”；德国容克、ABP公司生产的是串联谐振的“一拖二”。这两种公司在国内都有进口产品。单机容量功率一般在1兆瓦到10兆瓦。这种电源尽管市场需求量不大，但很有卖点，是一个感应电炉公司电源开发能力的标志。
目前，感应加热领域技术先进性标志主要表现在下面几点：
（1）高频电源，采用半导体功率器件，一般说输出功率越大，频率越高，技术越先进。
（2）感应熔炼中频炉电源功率越大，整流的脉波数越多，如18、24脉波，配置的炉体容量越大，技术越先进。
（3）真空感应炉，一般说吨位越大技术越先进。
（4）特种感应加热，一般说，被加热金属温度越高或温度控制的精度误差越小，其技术含量越高。
（5）感应加热的双供电电源（一拖二）和多供电电源（一拖多），功率越大，拖的炉子越多，技术含量越高。
（6）多电源，多区段及铝锭精确的梯度加热控制技术。
（7）感应加热、熔炼、淬火过程的计算机软件对其系统的检测、控制、管理的简单化、傻瓜化、智能化、网络化、故障自诊断，触摸屏技术的采用，是现代先进技术的表示。
5、感应加热电源的发展趋势
随着电力电子功率器件的大容量化，高频化，电子技术装置的控制模拟向数字化，自动控制向智能化发展，感应加热电源的发展趋势呈现以下几个方面的特点：
（1）高频化。感应加热电源中频段主要采用晶闸管；超音频段主要采用IGBT；高频频段，原来是SIT，现在主要发展MOSFET电源。采用IGCT的电源也开始亮相。高频电源的需要催生了新的功率器件，而新的器件又反过来促进了高频电源的发展。高频电源由于对功率器件，相关元件，以及布线，结构，接地，屏蔽都有要求，一般很难把功率作大，频率作高，所以这方面仍有许多应用技术需要进一步探讨，开发。
（2）大容量化。从电路原理角度来看，感应加热电源的大容量化，如几十兆瓦，几百兆瓦，都是可以实现的，其实不然。事实上大功率电源要受制于目前电力电子功率开关器件的限制。目前解决电源大容量化，有三种技术途径：其一，是功率器件进行串并联方式。功率器件串联增加耐压水平，并联解决大电流问题，这种方法主要是处理好串联器件的均压问题，并联器件的均流问题。但由于电子器件制造工艺和参数离散性，功率器件只能有限的串、并联。串并联功率器件一多，装置的可靠性就无法保证。现在工业现场运行的1000KW（1MW）至10MW的感应电源大多采用的是功率器件的串、并联技术。
其二是电源整流桥电路，或逆变桥电路的桥与桥之间的串、并联。整流桥的并联可以增大电源的电流输入，整流桥串联可以提高整流输出电压，两者都对改善谐
波有利。一般情况，整流桥串、并联数越多，越对改善谐波有好处！整流桥的并联要解决的是各桥的均流问题。串联解决的是各桥间的均压问题。如，12脉波，24脉波整流电路。多逆变桥的串并联也是常采用的技术，比单纯的功率器件串、并联提高功率更有实际意义。事实上，超大功率电源都是用了逆变桥组成的复合逆变桥路技术。即把原来逆变桥看作一个模块或单元。利用这些模块或单之组成新的逆变桥路。这样无疑增加了控制电路的复杂性和难度，可以用计算机控制技术达到这种电路需要的同电压，同电流，同相位，同频率等特殊参数条件的控制需求，最终达到功率输出更大化。由双变压器双电源并联的24脉波，功率达20000KW，200Hz的中频电源（配40t感应熔炼炉系统）在国内已有产品。见图3。
图3 国内最大的中频电源（20000KW）
其三是多个独立电源串、并联的组合。这个概念不难理解，主要技术是解决好各独立电源间协同工作的问题。目前，超音频以上的小功率电源，把一个单机看作一个串并联单元或模块，多个单元通过串并联后提高功率是一项非常有意义的研究。这种产品市场潜力很大。
（3）主电路的拓扑结构的多样化。国内市场的感应加热电源主电路拓扑形式用的最多，相对技术最成熟的线路是逆变并联电源（即补偿电容和感应线圈相并联形式）。这种电源的主要特点是保护功能易实现。（见图4）
图4 并联电源主回路
对偶于并联电源的还有串联电源拓扑形式（见图5）。
图5 串联电源主回路
串联电源的保护功能实现起来难一点，主要要控制槽路的过压和逆变桥臂的直通。利用的技术是限压和功率管死区设置。
以上全桥逆变除了功率器件用KK快速晶闸管外，还可用其它功率器件，如IGBT 等。
还有一种半桥逆变串联形式也用的比较多。（见6），这是“一拖二”感应加热电源用得最多的拓扑结构。
图6 半桥串联电源主回路
感应加热电源除第一种并联结构市场用的最多，技术相对成熟外，其它两种主电路结构形式的控制回路技术还正在进一步的发展中。
双供电电源除采用串联谐振电路外，并联谐振电路的双供电电源也是国内的一个技术开发点。
为了减少整流电路的谐波量，国内在推广全控功率开关器件（如IGBT）代替半控和不控功率器件，应用了PWM和矩阵等控制技术；也有用斩波技术来调电源的功率。这些均因技术不够成熟和经验的原因，市场的产品较少。
（4）负载匹配。感应加热电源和负载感应线圈（感应炉）及补偿电容构成了电源的整体，是一个有机体，不可分割。负载的变化，或曰负载阻抗匹配的合适否，直接影响了电源的额定功率，频率是否能达到设计的目标，也影响了感应加热的效率。感应线圈(负载)的设计计算是一个十分复杂的工作，要设计出一个满意的负载线圈并非易事。现在计算方法是采用忽略次要参数，或依靠经验修正过的公式来设计，有较大误差。今后这方面急需要进行理论指导下建立精确的数字模型，更大范围的适应各种形式负载计算精度，特别是利用计算机的仿真技术。国外，特别是美国，在负载感应器(线圈)用计算机辅助设计和仿真方面已开发了专用的软件，值得我们借鉴。
（5）高功率因数，低谐波。感应加热电源功率因数最好时，能达到0.95，很多时候是在0.85-0.9间工作的。另外还有不可避免的谐波，对电网构成了一定的污染，电源功率越大，这种问题越突出。新一代电源必须是高功率因数，低谐波的电源。现在发展的技术有：多重化整流技术、全控功率管加上矩阵控制或PWM 控制等技术、串联线路、斩波技术等。同时也催生了电源谐波的滤除和功率因数补偿的消谐装置的开发和生产。
（6）有心感应炉电源的变更。有心感应炉具有负载稳定，自然功率因数高(电容未补偿前为0.6左右，而无心炉为0.05--0.3)；吨位大(国内有200t的镀锌炉)，有心感应炉一直使用的是传统的工频电源。这种电源不能进行无级调功率，现在国内有的公司在试着把工频电源用中频电源，或接近50Hz的变频电源来代替，从目前看这种尝试还存在许多问题，如负载的最佳匹配问题；50Hz在频率运行中，频率共振和干扰问题；什么样的拓扑电源更适应这种有心感应炉负载等，都
需要进一步的探讨。国外进口国内产品中，中频主回路，不用传统的PCB线路板而用PLC（工业控制可编程器）来代替工频电源，功率2400KW，55Hz。西安某公司在工频电源的改进上也取得了可喜的成果：如，用双向晶闸管作调功元件，达到了工频电源无级调功率；三相平衡装置调节和功率因数补偿采用了单片机控制的电感、电容的柔性投切技术。
（7）数字化，智能化控制，远程控制，傻瓜控制，故障自诊断等都是感应加热电源发展的必然方向。这些技术的采用，将会是新一代电源运行起来更可靠，性能更好。
这几年，电源的控制电路在数字化过程中已迈出了可喜的步子，市面上流行的中频电源控制电路除调节器系统还未数字化外，其余部分都已实现了数字化。有的控制板还利用可编程芯片(CPLD)，开发出了电源控制专用的大规模数字逻辑电路芯片，使控制板元件和焊点少，故障率低，运行中性能良好。有的公司还用美国TI公司生产的DSP芯片TMS320LF2407
从现有情况看，要实现电源控制的全数字化，智能化等，作者认为：采用DSP 数字微处理器和CPLD或FPGA芯片编程技术，是一条捷径。TI生产的TMS320F2000系列的芯片用作电源系统的控制核心应当是一个不错的选择。
要使我国感应加热的发展，尽快赶上国外先进国家同行水平，仅重视上面几点还是不够的，作者认为还要重视以下几点: a、要消化吸收国外引进产品中的新技术； b、各企业要投入一定的人力，财力，自主开发新的技术； c、主管行业的归口部门，要重视该方面基础理论的研究，多翻译国外的有关资料进来；d、鼓励同行业科技人才互相交流，著书立说(目前行业技术资料非常少且落伍)、技术创新。
高压感应取电装置技术说明 高压感应取电装置需求分析： 随着国民经济的高速发展，各行各业对电力的需求越来越大，对电能质量（稳定性、不间断性等）的要求也越来越高，从而高压输电线路的安全性与稳定性显得尤为重要，因此非常需要在高压输电线路上实现在线实时监控，以保证高压输电线路的正常安全稳定运行，这也是目前智能电网发展的迫切要求。 随着技术的发展，工作在高压输电线路上的电气设备越来越多，如电力线路在线检测装置、线路设备防盗装置、巡线机器人、带电作业机器人、高压线路污秽在线监测等，由于大多的输电线路地处偏远，难以按常规办法解决电源供给问题，因而这些设备的供电一般采用太阳能供电。太阳能供电由于受能量转换率、气候环境及成本等因素限制，无法充分满足设备对供能在全天候方面和长期稳定性方面的要求，不得不加入蓄电池以存储电能。但由于蓄电池本身的寿命问题（一般2到3年）使得设备的维护成本大大增加，导致高压输电线路上难以普及性实现在线实时监控功能。 高压线路感应取电装置由于在取能方式和设计理念上的独到之处，使其具有适应各种恶劣天气、全天候稳定可靠供电、长期免维护运行等特点，从而克服了太阳能供电的不足之处，成为解决线上设备供能难题的绝佳选择。 产品简介 高压感应取电装置是一种利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取电能的新型感应取电装置。本装置将输电导线周围的电磁能量转化为电能，为安装在附近的电气设备提供稳定的电源。能保证负载设备的长期稳定供电，适合作为高压输电导线上在线检测、监控、巡检、防盗等电气设备的电源供给装置。 性能特点 全封闭式外壳，防水防潮，能适应户外各种恶劣天气，可实现全天候供电； 内部电路模块化设计，并有完善的保护电路，运行稳定可靠，抗干扰能力强； 可配备大容量锂电池组，即使高压输电导线停电，也能保证较长时间的不间断供电； 适用于10kV、35kV、110kV、220kV、500kV等任意电压等级； 输出功率大，电压稳定； 安装方便，接线简单。 适用线路 我公司生产的高压感应取电装置系列产品可用于10kV、35kV、110kV、220kV、500kV任一电压等级的高压输电线路。现场使用图片 订货须知： 设计选型或采购时，务必标明： 1、高压感应取电装置功率要求 2、额定输出电压要求 3、输电线路的线径、线路正常工作电流范围及最大电流 4、高压感应取电装置重量、体积要求 5、安装方式要求：室内室外悬挂放置等
不间断电源设计毕业设计
摘要 随着现代工业的发展,供电网络的负载越来越复杂,特别是大型用电负载的启动和停止,大型可控电力电子设备的应用以及网络内部噪声会使交流正弦波发生畸变。另外,自然界的雷电,电网的接地不良等因素均能够影响到电网的供电质量。一套好的UPS系统可以提高运行的稳定性，随着单片机，DSP等的应用，UPS已经可以实现全数字化和智能化。同时，电力电子器件的飞速发展也为主功率部分的简化以及先进控制策略的应用提供了必要条件。目前，以电力电子器件组成的逆变器，以单片机为控制核心的UPS电源已普遍应用于我国的各行各业，而本课题就是以IGBT组成的逆变器，以单片机为控制核心的不间断电源为基础展开研究和设计的。 目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 1.绪论 (5) 1.1引言 (5) 1.2UPS发展现状 (5) 1.3不间断电源UPS的分类和结构 (6) 1.3.1动态UPS工作原理 (6) 1.3.2静止式UPS (6) 1.4本设计技术参数 (9) 2.UPS总体结构和整流、逆变主电路 (10) 2.1UPS总体结构 (10) 2.2UPS整流、逆变主电路的设计 (10) 2.2.1三相电源变压器 (10) 2.2.2三相不控整流桥 (11) 2.2.3单相倍频逆变桥 (12) 2.2.4阻容吸收装置 (13) 3.控制电路 (14) 3.1正弦脉宽调制电路 (14) 3.2驱动电路 (16)
3.3调整电路 (17) 4.转换开关 (20) 4.1转换开关的主电路 (20) 4.2触发电路 (22) 4.3控制电路 (24) 5.充电电路 (26) 5.1充电电路的主电路 (26) 5.2充电电路的控制电路 (28) 5.3充电过程 (31) 6.保护电路 (33) 6.1过压保护 (33) 致谢 (35) 参考文献 (36) 附录一:整流逆变主电路 (37) 附录二：触发电路 (37) 附录三：控制电路 (38) 附录四：充电电路 (40)
高频电源技术要求 1、输入电源：三相三线制，电压380V，50Hz。 2、变换器形式：全桥串并联混合谐振。 3、谐振频率：30kHz～50kHz。 4、变换器效率：≥0.92。 5、功率因数：在额定输出电压、电流条件下大于0.9。 6、高频电源结构特性：整机一体化。高频控制柜和变压器采用上下结构方式，以便于变压器检修、吊装换油等。 7、高频电源设备必须确保密闭，防护等级IP55，必须加装大功率工业空调，确保控制柜内主辅电及控制器须与外界空气完全隔绝，防水、防尘，防盐雾。、 8、为确保功率器件（IGBT、整流桥）可靠散热，散热器必须采用热管散热器。 9、设备具有纯直流供电、间歇供电两种供电方式，间歇供电比任意可调。 10、输出直流电压调节范围：0～100%的最大输出电压值或起晕电压～100%的最大输出电压值。 11、输出直流电流调节范围：0～100%额定值。 12、控制系统：采用16位单片机控制，具有与上位机通讯、远程控制功能。 13、设备具有自动和手动两种运行方式。 14、设备具有高低压一体化断电振打接口，能自动接收来自低压振打系统的振打信号，并自动响应，实现复合式功率控制振打，明显改善振打清灰效果。 15、设火花检测控制功能灵敏可靠。闪络特性参数可根据需要设定。 16、设备设置启动、停止按钮，设置“本地/远控”转换开关，将“本地/远控”开关置于本地位置时，本地启停高频电源，将“本地/远控”开关置于远控位置时，可在上位机操作界面上启停控制高频电源。 17、设备应设置运行、报警、停机指示灯。 18、设备应设置母线电压表、一次电流表、二次电压表、二次电流表，以方便直观地监视设备的重要参数。 19、设备能向上位机传送运行的母线电压、电流、二次电压、二次电流、火花率、设备启、停状态、变压器油温、IGBT温度超限等设备故障信号。 20、设备具有重载、轻载保护功能。设备重载、轻载时，设备的二次电流、二次
感应加热电源发展前景及市场分析_感应加热电源特点 感应加热电源简介感应加热电源对金属材料加热效率最高、速度最快，且低耗环保。它已经广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中。感应加热电源由两部分组成，一部分是提供能量的交流电源，也称变频电源；另一部分是完成电磁感应能量转换的感应线圈，称感应器。 感应加热电源它不但可以对工件整体加热，还能对工件局部的针对性加热；可实现工件的深层透热，也可只对其表面、表层集中加热；不但可对金属材料直接加热，也可对非金属材料进行间接式加热。等等。因此，感应加热技术必将在各行各业中应用越来越广泛。 用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这种热处理工艺常用于表面淬火，也可用于局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。随着钢、铁、铜、铝及合金各各行业的需要，感应熔化设备受到了青睐，越来越多的行业运用到了感应加热设备，越来越多进入感应加热设备行业，越来越多品牌进入中国市场，20世纪30年代初，美国、苏联先后开始应用感应加热方法对零件进行表面淬火。随着工业的发展，感应加热热处理技术不断改进，应用范围也不断扩大。 感应加热是目前人类所知的最快的加热方式，传统的加热方式是热传导，即由一个热的物体将自身的热能量传递给另一个物体，而感应加热则是通过交变电流在电感线圈中产生电流漩涡，也就是涡流，使处于线圈中的导磁性物体内的电子空穴运动从而产生热量。感应加热是传统加热方式的一次伟大的革命！ 感应加热电源性能特点1、采用谐振变频技术使设备整体效率90%，高效、节能，耗电量仅为电子管感应加热设备的20%-30%。 2、采用IGBT器件逆变，频率高、体积小、重量轻。体积与重量为可控硅整流器的1/5-1/10，便于您规划、扩建、移动、维护和安装。 3、采用数字锁相技术实现频率自动跟踪，能自动适应各种感应器。 4、采用驱动模块控制，确保设备的可靠性、易维修。
CT取电产品说明 1.应用背景 随着经济的发展，人民生活水平的提高，人们对供电质量提出了更高要求，对供电可靠性提出了更高标准，因此，发展城市配网，实现配网自动化是供电网络发展的必然趋势。建设配网通信系统对实现配网自动化具有极端的重要性和迫切性。配网自动化中的故障指示器的主要作用首先在于实时监测配网运行状态，其次在电网发生故障时实现快速故障定位和隔离，缩短故障处理时间，从而缩短停电时间，提高供电可靠性。 2.应用范围 2.1．配电自动化（故障指示器）
配网建设是电网建设的重心，特别是故障指示器得到广泛的应用，由于体积小、安装方便，电流感应电源已成为故障指示器系统中最主要的取电方式。 2.2．户外智能开关柜 户外智能开关柜是一种潮流，传统的户外开关柜由高压开关、电缆、母线、操作附件等组成，由于缺少电源，很少包括二次设备，部分用电压互感器引出电源的方式实现了简单的智能控制，但该方式给高压PT带来很大的安全隐患，远不如电流感应电源可靠，如能用电流感应电源、超能储能电容等技术实现电流感应电源供电，将对智能环网柜等设备的自动化水平带来极大的提高。 2.3．高压输电监控 在2008年电网冰雪灾害后，输电线路和输电铁塔的监控应用广泛，供电方式仍是一大技术难题，如能有效解决可靠性和取电功率，电流感应电源是最理想的取电方式。 2.4．电缆状态监控 随着城市电力电缆建设的大力推进，电缆监控的应用也日益增多。 2.5．有源电子互感器 有源电子式互感器在智能变电站应用很广，其高压部分需要电源，如能解决电流感应电源的可靠性和高性能，将可大幅度提高其寿命与成本节约。 2.6．高压带电作业工具 电力系统正越来越多的开展带电作业，电流感应电源给这些高压带电作业工具提供了很好的高压侧电源，如巡线机器人、除冰机器人等。 2.7．专业应用 有电源后电气工程师们即可以随心所欲的在高压输电线上添加设备，比如输电线上架野外通信基站、高压输电线指示灯等。 3.产品特点 ●电路设计成熟，技术经过多年研究积累 ●互感器设计优良，体积小，材料好 ●纯硬件电路设计，可靠性高
目录 引言......................................................... 1本文概述 ................................................. 1.1选题背景............................................................................................................................ 1.2本课题主要特点和设计目标 ........................................................................................... 1.3课题设计思路.................................................................................................................... 2SABER软件................................................ 2.1SABER简介 ..................................................................................................................... 2.2SABER仿真流程 ............................................................................................................. 2.3本章小结............................................................................................................................ 3三相桥式全控整流器的设计.................................. 3.1工作原理............................................................................................................................ 3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点 ..................................................................................... 3.2保护电路............................................................................................................................ 3.2.1 过电压产生的原因.......................................................................................................... 3.2.2 过压保护 (1) 3.2.3 过电流产生的原因 (1) 3.2.4 过流保护 (1) 3.3SABER仿真 (1) 3.3.1 设计规范 (1) 3.3.2 建立模型 (1)
课程设计（论文）课题名称直流稳压电源 系别 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 完成日期 广州科技贸易职业学院教务处制
广州科技贸易职业学院 课程设计（论文）任务 系：机电系专业：通信工程应用技术 兹发给班同学课程设计（论文）任务书，内容如下： 1、课程设计（论文）题目：直流稳压电源 2、应完成的项目：制作一个完整的直流稳压电源并写设计论文 参考资料以及说明： 4、本课程设计（论文）任务书于年月日发出，应于年月日前完成。（论文：附后） 指导教师签名：年月日系主任签名：年月日
广州科技贸易职业学院 课程设计（论文）题目：直流稳压电源 系别：班级： 学生：系主任： 指导老师：职称：
摘要 摘要：目前，我国生产和使用的本质安全型直流稳压电源大都是线性电源，其输出保护电路大多采用传统的模拟保护电路。因此，本质安全电源的容量普遍比较低。随着我国煤矿机械化、自动化程度的提高, 本质安全型电气设备在井下的监控、通讯、信号、仪表和自动化系统中应用日益广泛。由于这些设备的不断投入使用，矿用直流稳压电源的需求量稳步上升，与此同时对其容量也提出了更高的要求。从一定意义上讲，隔爆兼本质安全电源输出容量的大小取决于输出保护电路的反应时间。本课题针对矿用本安电源输出保护电路进行设计，能够适应我国煤炭行业快速发展的需要，并且具有重要的实际意义。 研究结果表明，输出保护电路的设计影响到整个电源的性能，因此，应该熟悉本质安全电源的结构、检测标准、火花试验装置等相关文件和标准。在此基础上，设计保护电路的结构、选择反应速度较快的电子元器件用于保护电路主要元件。使得保护电路的反应速度满足国家标准规定的要求。 关键词：保护电路、本质安全、本质安全电源、国家标准。
高频感应加热电源工作原理【大比特导读】高频感应加热电源在工作原理方面，也与普通的加热电源有 着很大不同，本文将会通过对其工作原理的叙述，为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 感应加热电源的研发在最近几年呈现出专业化和快速的趋势，高频感应加热电源凭借着加热速度快、加热均匀等优势，被广泛的应用在工业及生活领域。高频感应加热电源在工作原理方面，也与普通的加热电源有着很大不同，本文将会通过对其工作原理的叙述，为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 高频感应加热电源与普通的感应加热模块一样，也是采用了导体磁束加热的模式。用交流电流流向被卷曲成环状的导体，这种导体通常情况下会采用铜管这种材料，由此产生磁束。将金属放置其中，磁束就会贯通金属体，在与磁束自缴的方向产生涡电流，也就是大家所熟悉的旋转电流，于是感应电流在涡电流的影响下产生发热，用这样的加热方式就是感应加热。由此，对金属等被加热物体在无需直接接触的状态下就能获得加热效果。 此时，窝电流将会在线圈接近的物体上集中，感应加热表现出在物体的表面上较强里边较弱的特点，用这样的原理来对被加热体的必要的地方集中加热，达到瞬间加热的效果，从而提高生产效率和工作量等。 当然了，使用高频感应加热电源进行加热的成功与否，直接取决于感应线圈设置是否合理，以及加热体的大小、形状、间距等等。感应线圈是要做到均匀加热、加热效果好，并且要有强度和准确度。感应线圈是一般用一圈或数圈的铜管来做，一般采用水冷的方式对线圈进行冷却。 结语： 高频感应加热电源的感应线圈是高效加热的关键所在，而无需直接触碰就可以快速加热 的优势，也让这个感应加热电源的家族新成员迅速获得了生产商的认可。
师高等专科学校 题目：直流稳压电源毕业设计系别：信息工程系 专业：应用电子技术 班级：应用电子技术1班 姓名： 指导教师： 师高等专科学校教务处印制
2016年 6 月15 日
目录 一、摘要 (1) 引言 (2) 二、设计目的 (2) 三、设计任务和要求 (2) 四、设计步骤 (3) 五、总体设计思路 (3) 六、实验设备及原器件 (7) 七、测试要求 (7) 八、设计报告要求 (7) 九、注意事项 (7) 十、此电路的误差分析 (8) 十一、心得体会 (9) 十二、参考文献 (10) 十三、致 (11)
一、摘要 直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在6-13V可调。 关键词：直流，稳压，变压 Abstract The direct current is steady to press the power supply general from power transformer, commutate the an electric circuit and steady ,press the electric circuit constitute.Transformer the low-pressure alternate current that electric voltage need when changing into in exchanges in electricity in https://www.doczj.com/doc/2e7140857.html,mutating the machine change into the direct current to the alternate current.Through the an empress, it is steady to press the machine change into the stable direct current electric voltage exportation to the unsteady direct current electric voltage again. The main adoption in this design is steady to press the slice constitutes to gather steady to press the electric circuit, passing to change to press, commutating, the wave steady ran over the distance an alternate current, change into the stable direct current, and realizes the electric voltage can be adjustable in the 6-13 Vs. Key words: LM317; steady press; change to press
基于KA3525的高频感应加热电源的设计 【摘要】本文根据电流型PWM控制芯片KA3525的特点，并利用三星单片机S3F9454的辅助控制功能，设计了一种高频感应加热电源电路，并可实现输出功率可调。本文详细介绍了它的功率调整电路、主电路、控制电路等，并描述了它们的实现原理与方法。 【关键词】KA3525；三星单片机S3F9454；PWM；感应加热电源 0.引言 在当今工业生产中，很多地方都要用到中小功率的感应加热电源，例如对工件进行淬火、熔炼贵金属等。这类电源大多为并联谐振型电源，由电流源直接供电，通过直流侧的控制电路实现功率调节，即通过调节整流晶闸管的移相触发角来实现功率调节。这类电源在制作时需要消耗大量材料，入端功率因数低，包含比较大的平波电抗器，对电网也有较大的谐波干扰，效率低。因此，这类电源如今越来越不符合人们对具有高品质的感应加热电源的要求。本文就这一问题，设计出了一种容易实现、高品质的中小功率感应加热电源。 本文结合KA3525和三星单片机S3F9454的特点，研制出了一种基于KA3525并利用单片机辅助控制的高频感应加热电源。对高频感应加热电源的工作原理作了详细分析，并对它的功率调整电路、主电路、控制电路等作了主要阐述。 1.感应加热电源原理及总体结构 首先通过不控整流电路，将220V的交流电转换为脉动直流，再经过电容滤波得到平直的直流电压，然后通过高速V-MOS功率场效应管组成的桥式逆变电路，得到高频方波交流电压，利用变压器隔离实现阻抗匹配，将高频高压电变为低压大电流，从而对金属进行加热。 系统主要由七个部分组成： 不控整流电路：本文采用不控整流将220V的交流电变为不可调的直流电。 滤波电路：逆变谐振一般采用电容滤波，这里为减小体积，采用了电感，为防止电流冲击破坏电路，特在电路中设置了延迟环节。 桥式逆变电路：本文装置频率较高，必须采用高速V-MOS场效应管；由于单管电流容量受到限制，而场效应管具有易并联的特点，因此在满足耐压的前提下，采用多管并联方式来满足输出功率的要求。 高频变压器隔离：串联谐振一般Q值较大，谐振时，电压可达千伏以上，
感应加热电源的控制与驱动电路 感应加热电源中电力电子控制电路的构成,显现出多样化组成方式,其控制方案主要是根据感应电源调功方式、加热负载特性要求等不同,控制电路的结构会有所不同。 感应加热电源的功率控制调节方式总体上可分为直流侧调功和逆变侧调功两种。直流侧调功又分为三相全控整流器调功和直流斩波器调压调功。逆变侧调功的控制电路方案根据加热工艺特性要求,可以采用的控制方式更灵活, 常用的有调频功（PFM ）、移相调功（PSM)、脉宽调制恒频调功（PWM ）、脉冲密度调制调功（PDM ）、调宽调制加调频调功（PWM+PFM ）、脉宽调制加脉冲密度调制调功（PWM+PDM ）等各种调功方式。 下面就感应加热电源控制电路的基本组成和原则作简单叙述，其具体内容将在相关章节中介绍。 (1)控制方式根据感应加热电源负载特性不同,调功方法不同,通常可采用电压反馈控制、电流反馈控制。 1)采用电压控制,其目的是保证输出直流母线电压恒定，也就是说加在感应加热绕组的端电压恒定。控制采样可以取自直流母线电压或逆变器电感绕组或谐振补偿电容上的电压。取样一般采用隔离式电压传感器(TV)，经道算、比较处理,控制品闸管的导通角或逆变器开关管PWM 驱动脉冲的相移或脉宽,达到改变直流输出到逆变器直流母线上的电压或改变逆变器输出电压的平均值(或有效值),最终因闭环负反馈的作用维持输出电压恒定。输人电压的波动,对加热电源的输出功率也就是对工件的加热温度产生较大影响,将直接影响到加热工件的产品工艺质量要求。 加热电源的输出功率为P =u 2/Z,在负载不变的条件下,功率P 与电压组或谐振补偿电容上的电压。u 的平方成正比。也就是说,加热温度与电压的平方成正比。如果电压不稳定,加热温度就不均匀,对于毛坯工件加热、淬火要求温度稳定性较高的场合,必须要有自动稳压功能,否则产品质單得不到保证。 2)采用电流控制,其目的是保证输出直流或高频输出电流恒定。控制采样可取自直流母线电流或逆变器感应加热绕组中的电流。取样一般采用隔离式电流传感器感（TA ），电流反馈信号控制的对象同电压控制，目的是达到输出电流的变化，也就是输出功率P 的变化、加热温度的 变化。这是因为P=IU u z u z u =?? ? ??=2,因此可以看出，电压U 或负载阻抗Z 的变化，会引起电流I 的变化，即功率或加热温度的变化。 3)采用功率控制，其目的是为了保证感应加热电源的恒功率输出。采样信号同时取样电压和电流信号，经乘法器处理后，经PI 调节器输出与功率给定相比较，控制晶闸管的导通角或逆变器驱动脉冲信号的宽度、相移，或采用动态阻抗匹配法控制电源侧的等效阻抗与负载相等，达到功率的恒定，保证加热温度在给定的功率下恒定，满足工件加热工艺特性和质量要求。 (2)采用直流侧调月i 调功方案的感应加热电源,其控制电路需要有锁相频率自动跟踪系统。无.论是逆变器采用脉宽调制(PwM)控制技本调功，还是采用移相(PSM)调功等,如果逆变侧不进行频率自动照際,会出现两大问题:①逆变器的开关功率器件不能很好地工作在软开关状态,开关器件承受的电压和电流应力大,除了危及器件安全外,开关损耗也增大;②因为逆变器工作频率与谐振电路的固有谐振频率不相等,逆变器回路或者说开关器件中流过较大的无功电流,而且功率因数下降,达不到最大功率输出,逆变器的效率降。频率跟踪的目的是保证逆变器的开关频
FH-9007输电线路覆冰在线监测系统 系统概述 覆冰输电线路容易发生多种事故，是影响电网安全稳定运行的重要因素。输电线路覆冰，会导致杆塔荷载过大，导线弧垂变大，脱冰时导地线发生跳跃等现象。近几年来，大面积覆冰事故在全国各地时有发生，输电线路覆冰导致跳闸及倒塔的事故越来越严重。线路覆冰直接的危害就是导线、金具和支架负载，随着覆冰厚度的增加输电线路的水平负荷也在增加，严重的覆冰会导致导线、地线断裂，杆塔倒塌和金具损坏；不均匀的覆冰或者不同期脱冰会引起张力差，容易造成导线舞动，会造成导线断裂、杆塔横杆扭曲变形、绝缘子损伤和破裂。绝缘子覆冰或被冰凌桥接后，绝缘强度下降，泄漏距离缩短，容易引起绝缘子闪络；融冰过程中冰体表面的水膜会溶解污秽物中的电解质，提高融冰水或冰面水膜的导电率，引起绝缘子串电压分布的畸变，从而降低了覆冰绝缘子串的闪络电压，形成绝缘子闪络。导线舞动时还可能造成相间短路故障。 FH-9007高压输电线路覆冰在线监测系统采用线路图像实时监视及检测导线拉力综合方法来监测架空线路覆冰，可以对线路覆冰形成的气象条件、覆冰形成过程和覆冰的严重程度进行全过程的实时监测。此方案基于公网无线GPRS/3G的数据通道，以此作为传输手段，从而实现对高压输变电线路覆冰情况进行在线实时监测。此装置具备强大的监控中心，不仅能支持告警实时抓拍图片、传输实时视频，也能监测线路拉力数据。 该系统支持感应取电和太阳能电池板+蓄电池供电两种方式，安装方便。投入运行后，可全天候工作，达到实时监控的效果。运营部门能及时掌握导线覆冰状况状态及发展趋势，据此科学安排除冰检修，有效预防导线“鞭击”、崩断，杆塔压垮等事故，减少经济损失，提高线路安全运行及信息化管理水平。
稳压电源的设计与制作 学生：XX 指导教师：XX 摘要：随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。本文基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。 开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点, 被称作高效节能电源。由于开关稳压电源具有这些优点，基于这个思想设计了一个1～5V可调的低功率开关稳压电源，以满足小型电子设备的供电需要。 本文以开关电源的发展历史、发展现状以及发展趋势为线索，介绍了开关电源的一些新技术，技术指标，分类标准等。并根据这些标准设计了一种满足小型电子设备供电需要的开关稳压电源。电源设计的主要指标是：输入电压为AC220V，输入频率为50HZ，输入电压范围为AC165V～265V，输出电压为直流1～5V可调，输出最大电流为150mA，输出最大功率为2.25W。 最后在完成基本指标的基础上，本文还增加了防浪涌电流的附属功能，使电路更加满足小型电子设备的用电需要。 数控直流稳压源就是能用数字来控制电源输出电压的大小，而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源；本文介绍了利用数/模转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控直流稳压电源电路，详述了电源的基本电路结构和控制策略；它与传统的稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点，其结构简单、制作方便、成本低，输出电压在1～5V之间连续可调，其输出电压大小以1V步进，输出电压的大小调节是通过“＋”“－”两键操作的，而且可根据实际要求组成具有不同输出电压值的稳压源电路。该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。详细分析了电源的拓朴图及工作原理。 关键词：稳压电源单片微型机数控直流 D/A转换
电源网讯传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压，所以使电网的电流波形变成了尖脉冲，滤波电容越大，输入电流的脉宽就越窄，峰值越高，有效值就越大。这种畸变的电流波形会导致一些问题，比如无功功率增加、电网谐波超标造成干扰等。 功率因数校正电路的目的，就是使电源的输入电流波形按照输入电压的变化成比例的变化。使电源的工作特性就像一个电阻一样，而不在是容性的。 目前在功率因数校正电路中，最常用的就是由BOOST变换器构成的主电路。而按照输入电流的连续与否，又分为DCM、CRM、CCM模式。DCM模式，因为控制简单，但输入电流不连续，峰值较高，所以常用在小功率场合。C CM模式则相反，输入电流连续，电流纹波小，适合于大功率场合应用。介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式，这种模式通常采用变频率的控制方式，采集升压电感的电流过零信号，当电流过零了，才开通MO S管。这种类型的控制方式，在小功率PFC电路中非常常见。 今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式的功率因数校正电路的设计。 要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的一些设计指标，我们按照一个输出500W左右的APFC电路来举例： 已知参数： 交流电源的频率fac——50Hz 最低交流电压有效值Umin——85Vac 最高交流电压有效值Umax——265Vac 输出直流电压Udc——400VDC 输出功率Pout——600W 最差状况下满载效率η——92% 开关频率fs——65KHz 输出电压纹波峰峰值Voutp-p——10V 那么我们可以进行如下计算： 1，输出电流Iout=Pout/Udc=600/400=1.5A 2，最大输入功率Pin=Pout/η=600/0.92=652W 3，输入电流最大有效值Iinrmsmax=Pin/Umin=652/85=7.67A 4，那么输入电流有效值峰值为Iinrmsmax*1.414=10.85A 5，高频纹波电流取输入电流峰值的20%，那么Ihf=0.2*Iinrmsmax=0.2*10.85=2.17A 6，那么输入电感电流最大峰值为：ILpk=Iinrmsmax+0.5*Ihf=10.85+0.5*2.17=11.94A 7，那么升压电感最小值为Lmin=(0.25*Uout)/(Ihf*fs)=(0.25*400)/(2.17*65KHz)=709uH 8，输出电容最小值为：Cmin=Iout/(3.14*2*fac*Voutp-p)=1.5/(3.14*2*50*10)=477.7uF，实际电路中还要考虑hold up时间，所以电容容量可能需要重新按照hold up的时间要求来重新计算。实际的电路中，我用了1320uF，4只330uF的并联。 有了电感量、有了输入电流，我们就可以设计升压电感了！ PFC电路的升压电感的磁芯，我们可以有多种选择：磁粉芯、铁氧体磁芯、开了气隙的非晶/微晶合金磁芯。这几种磁芯是各有优缺点，听我一一道来。
感应加热电源的发展水平与半导体功率器件的发展密切相关，因此随着功率器件在性能上的不断完善，使得感应加热电源的发展趋势也呈现出以下几个方面的特点。 （1）大功率 电力半导体器件的大功率与其使用频率有着极密切的关系。早期的晶闸管由于受到容量与频率互相制约的影响，不能达到同时获得大功率、高频率的效果。随着新型器件的发展，如MOSFET、IGBT、MCT等，将来的感应加热电源必将朝着大功率和高频率两者相统一的方向发展，在这方面仍有许多技术需要进一步研究[22]。 （2）低损耗、高功率因数 新型功率器件的通态电阻很小，通态压降小，所以损耗首先表现在基极或者门极驱动电路的损耗上。随着功率器件的发展,再加上驱动电路的不断完善和优化，使得整个装置的损耗明显降低。另外，由于感应加热电源一般功率都很大，随着对电网无功要求的提高，具有高功率因数的电源是今后的发展趋势。目前谐振技术的引入，一方面降低了电源中开关器件的开通和关断损耗，同时利用锁相技术将逆变器的工作频率锁定在负载的固有谐振频率内，使得该电源始终运行在功率因数接近1.0的状态[23]。 （3）应用范围扩大化 采用感应加热方法对锻造钢坯透热，节水节电且无污染；在铸造熔炼方面可以实现普通钢、特种钢、非铁金属材料的精细熔炼，同时可提高效率、无污染且金属成分可控；用于焊接时效率高，对被焊母材无损伤，适用于精度高、批量大的工件和大体积母材的局部焊接及各类金属管材的焊接；各类零部件的表面热处理也大量采用感应加热方法；钢塑材料制造、铝塑薄膜加工以及食品工业、医药工业的封口工艺也大量采用感应加热方法[24]。 （4）集成化、智能化 集成化、智能化主要是针对感应加热电源的控制部分，采用智能化的集成电路将使元器件数量减少，可以降低成本，电路本身具有的诊断与保护等功能也提高了可靠性。随着感应加热生产线自动化控制程度及电源可靠性的提高，感应加热电源正朝着智能化、集成化控制方向发展，高度集成化以及全数字化感应加热电源正成为下一代发展目标。神经网络与模糊控制是当前两种主要的智能控制技术，它们既有共性又有互补性，两者的结合成为当今智能控制领域的研究热点[25]。 1
TLPS系列输电线路取能装置 TLPS系列输电线路取能装置是一种利用电磁感应原理获取电能，并实现稳定电压输出的新型电源装置。该装置长期运行稳定可靠，技术成熟，对输电线路电流变化具有很强的适应能力，具备短路及冲击电流自我保护，可为各类输电线路在线监测和监控设备提供可靠的电源。 近年来，国内外学者提出了大量对输电线路状态参数在线监测与故障诊断的方法，但电源的供给始终是没有解决的难题。因此，开发出性能良好的特种电源并将其应用于输电线路状态参数在线监测系统，具有重要的使用价值。 目前应用最多的供电方式是太阳能供电，但此方式受气候条件影响较大，并且缺乏长期免维护能力。激光供能在电子电流互感器和有源型光学电流互感器上得到了应用，但此类电源也不适合在野外工作。最有发展前景的供电方式是从架空输电导线抽取电能，在导线上套装取能线圈，将导线能量转换到二次侧，实现隔离式供电。 TLPS系列输电线路取能装置能够在导线正常电流范围内提供稳定的电源输出，并且可以在短路及冲击电流下实现自我保护，实现长期低热耗稳定运行，克服了太阳能供电的不足之处，成为解决线上设备供能难题的绝佳选择。 TLPS系列输电线路取能装置的应用范围包括： 安装在高压输电线路高压侧的电力设备：高压架空输电线路上的导线温度、微风振动、舞动、次档距振荡、张力、覆冰监测装置等。 高压输电线路附近难于获取电源的电力设备：地下电力电缆线路上的各类监测装置，环网柜内的监测设备等。 性能特点： 感应取能，高效可靠，无需维护 开启式取能互感器，安装方便，接线简单 取能模块采用金属屏蔽封装，密封性好，适应恶劣环境 运行稳定，可以在线路电流变化的情况下保持稳定的输出 采用开关型稳压电压标准设计，输出电压稳定，纹波小 最大输出功率可达300W以上 可以在3000A电流下持续工作 可安装在6kV至500kV任意电压等级输电线路上 可选配电池组，保证线路停电期间正常使用 工作原理： 输电线路取能装置由取能互感器和取能电源模块两部分构成，工作原理如图所示：
毕业论文（设计） 题目开关电源设计 英文题目switch source design 院系 专业 姓名 年级 指导教师
2015年4月 摘要 摘要内容： 本论文题目是学校根据学生的实际情况和所学的专业而设计的，它体现了学校对学生的理论知识和实践动手能力的考察，并且让学生充分的发挥自己所学的知识。 随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。 本论文共分七章，内容包括：开关电源概述，输入电路，隔离单端反激式变换器电路，UC3842的原理及技术参数，UC3842常用的电压反馈电路的选用，UC3842在开关电源电路的应用，电源市场的概况。 【关键词】： 变压器 滤波 过载 Switch Source Design Abstract
Abstract content: The topic of this thesis is designed according to the actual situation of the school and professional school students which reflects the effects of school students theoretical knowledge and practical ability, and let the students give fulllay to their own knowledge. With the rapid development of large-scale and ultra large scale integrated circuit, especially the microprocessor and a semconductor memory utilization, gave birth to the electronic system of a new generation of products. Obviously, the volume is big and , light weight, circuit. It makes the AC power efficient generates one or more adjusted stable DC voltage. T his paper is divided into seven chapters, including: input switching power supply circuit, an overview, isolation of single end flyback converter circuit, principle and technical parameters of UC3842, UC3842 common voltage feedback circuit selection, application of UC3842 in switching power supply circuit, power market overview. Key Words：Transformer ；Wave filtering ；Overload 目录 第1章开关电源概述 1.1 开关电源的产生与发展 (5)
1、前言 虽然感应加热的原理发现的比较早，但人类真正广泛应用该项技术还是近三十年的事情。现在它的重要性越来越被人们所认识。 早在十九世纪科学家就发现了电磁感应现象：1831年法拉第（Michael Faraday）发现电磁感应规律；1868年福考特（Foucault）提出涡流理论；1840年焦耳-楞茨确定了电阻发热的关系式，，这些都是感应加热的理论基础。 感应加热装置由两部分组成，一部分是提供能量的交流电源，也称变频电源,变频电源有低频、工频、中频、超音频和高频之分；另一部分是完成电磁感应能量转换的感应线圈及机械结构，称感应炉。早期的感应加热电源有工频固态(50或60Hz)电源、中频有发电机旋转和固态电源、高频电子管电源。第二次世界大战前后的感应加热设备基本上是上述的初级发展水平。 制约感应加热发展的主要是感应加热电源，而电源受制于高频或大功率的开关器件。电力电子功率器件的发展，才真正促进了感应加热电源的发展。1957年美国研制出世界上第一只普通的阻断型可控硅，我们现在称为晶闸管(SCR)，经过60至70年代工艺完善和产品开发，70年代后期已形成从低电压小电流到高压大电流的系列产品，从而使固态感应加热电源产生了革命，走向实用化的阶段。与此同时，世界各国研制了大量的派生器件。如逆导晶闸管(RCT)，门极辅助关断晶闸管(GATT)，光控晶闸管(LTSCR)、及80年代发展的可关断晶闸管（GTO）等。 今天的电力半导体功率器件的发展更是琳琅满目，简单归纳一下有：①、大功率二极管：②、晶闸管（SCR）；③、双向晶闸管；④、门极关断（GTO）晶闸管（最大 8500V ，3500A）；⑤、双极结型晶体管（BTT或BPT）；⑥、电力MOSFET；⑦、静电感应晶体管（SIT），（最大1000V ，300A，50MHz）；⑧、绝缘双极型晶体管（IGBT）（最大6500V，2500A）；⑨、MOS控制晶闸管（MCT）；⑩、集成门极换向晶闸管（IGCT）。这些器件还正在不断更新和完善中，这些电力半导体器件是现代电力电子设备的核心，更是感应加热电源赖以发展的基础。它为感应加热电源设备带来前所未有的活力和广阔的发展前景。 2、感应加热应用范围和优越性 感应加热的历史，算起来也不过一百多年，在我国大规模应用是在改革开放以后，但发展前景非常看好。 1890年瑞典人发明了第一台感应炉---开槽式有心炉。1916年美国人制