一個(gè)電磁加熱案子評(píng)價(jià)

hobbylinux · 發(fā)表于 2011-7-21 16:04:49

本帖最后由 hobbylinux 于 2011-7-21 19:48 編輯

我是做食品行業(yè)的！發(fā)熱盤500W一個(gè)，我一直想改為用電磁加熱的！全橋式串聯(lián)諧振的，考慮線盤與發(fā)熱板是水平放置的，反向電流時(shí)，磁力線向下關(guān)不經(jīng)過(guò)加熱板！所以最后還是不選擇全橋式串聯(lián)諧振。
現(xiàn)在在網(wǎng)上找了一家2.5kw的電磁感應(yīng)加熱器相關(guān)說(shuō)明：
1、額定功率：2.5KW（可調(diào)節(jié)1～2.5KW）
2、額定電壓：220V
3、額定頻率：50HZ
4、電壓適應(yīng)范圍：100V～260V
5、適應(yīng)溫度：-20℃～50℃
6、適應(yīng)濕度：≤95%
7、熱效能利用率：90%以上
8、IGBT過(guò)熱保護(hù)溫度：95±5℃
9、工作頻率：18-30KHz
10、半橋式串聯(lián)諧振
11、具有軟啟動(dòng)加熱/停止模式
12、具有加熱線圈短路保護(hù)功能
13、具有一個(gè)精度為10位溫度檢測(cè)口，檢測(cè)溫度范圍0-150℃
14、具有多個(gè)線圈疊加功率達(dá)60KW以上工作而互不干擾
15、電感量110uh 電磁加熱線長(zhǎng)度15m 保溫棉厚度約為13～20mm
16、實(shí)物尺寸：長(zhǎng)190*寬120*高100（含風(fēng)扇）；
17、平均無(wú)故障時(shí)間10000小時(shí)以上。

1 Y/ e; D3 Y# w+ k/ X% x$ f
+ W _- u- G3 u5 M/ n3 o
2.5KW放到一個(gè)之前是500W的發(fā)熱盤里使用，功率也太大了，并且一臺(tái)機(jī)有6個(gè)這樣的發(fā)熱盤，一個(gè)盤一個(gè)的話有點(diǎn)多了！我想使用一個(gè)環(huán)形變壓器！1組輸入、3組輸出，電磁控制板聯(lián)接環(huán)形變壓器輸入，每?jī)蓚€(gè)線盤并聯(lián)接，接到一組輸出里。用一個(gè)溫控測(cè)試其中一個(gè)發(fā)熱盤的溫度來(lái)控制電磁板的軟啟/關(guān)！

補(bǔ)充內(nèi)容 (2011-7-25 21:05):
我今天買了電感測(cè)量器！變壓器用電鍍電源用納米晶磁芯（環(huán)形），計(jì)過(guò)有交面積不夠就兩只并起來(lái)繞線！兩個(gè)線盤用串聯(lián)的！如果磁芯夠的話將二級(jí)的做成一級(jí)的三分之一匝數(shù)！三組發(fā)熱盤不是同時(shí)加熱！

補(bǔ)充內(nèi)容 (2011-7-25 21:07):
進(jìn)一步測(cè)試！

hobbylinux · 發(fā)表于 2011-7-24 20:24:25

本帖最后由 hobbylinux 于 2011-7-24 21:41 編輯

一種感應(yīng)加熱電源的設(shè)計(jì)
加熱電源在金屬熔煉、鑄造、鍛造、透熱、淬火、彎管、燒結(jié)、表面熱處理、銅焊以及晶體生長(zhǎng)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，由于感應(yīng)加熱電源的加熱特點(diǎn)，超音頻、大功率是感應(yīng)加熱電源領(lǐng)域研究的重點(diǎn)之一。
   詳細(xì)介紹了所設(shè)計(jì)的感應(yīng)加熱電源，給出了實(shí)現(xiàn)的方法和實(shí)驗(yàn)電路，并對(duì)此方法進(jìn)行了仿真。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明該設(shè)計(jì)方案具有一定的可行性。

     引言/ z# V6 A% X6 i  M4 y" C7 V1 d' I- V

   感應(yīng)加熱電源發(fā)展至今在中、低頻段已經(jīng)比較成熟，雖然新型大功率電力電子器件已取代傳統(tǒng)的晶閘管，但仍然存在不少問(wèn)題，比如負(fù)載匹配、頻率跟蹤、高頻化的實(shí)現(xiàn)，高功率因數(shù)和低諧波，大容量帶來(lái)的器件的串聯(lián)均壓與并聯(lián)均流問(wèn)題等。電力電子器件本身的發(fā)展對(duì)這些問(wèn)題的解決起著很大的作用，同時(shí)，從控制方面也有待人們?nèi)パ芯亢桶l(fā)現(xiàn)新的方法和思路。

   本文對(duì)10kHz/150kW中頻感應(yīng)加熱電源的主電路和控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)控制和IGBT器件取代原有的模擬控制和晶閘管器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)老裝備的更新改造；推出主電路的參數(shù)計(jì)算公式，建立了系統(tǒng)的等效電路，負(fù)載的等效模型并分析了控制電路的結(jié)構(gòu)和原理。
   1 主電路的設(shè)計(jì)8 ?; C! t2 x/ L/ T: |

      研制的10kHz/150 kW單相半橋串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源樣機(jī)的主電路結(jié)構(gòu)如圖l所示。為了減小逆變功率開關(guān)的開關(guān)損耗，逆變器的工作頻率大于其諧振頻率。若逆變器的工作電壓不變，則在諧振點(diǎn)附近的輸出功率最大，當(dāng)提高逆變器工作頻率時(shí)，負(fù)載等效阻抗增高，輸出功率減小，輸出功率因數(shù)很低，而且逆變器主開關(guān)管工作在硬開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，效率低。該電源采用串聯(lián)諧振式全橋Dc/AC逆變電路，以IGBT為主開關(guān)器件，由電流調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)組成雙閉環(huán)的PWM直流斬波器進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，用頻率跟蹤電路控制逆變器的工作頻率，使逆變器始終工作于諧振狀態(tài)，逆變器輸出功率因數(shù)接近于l，而且IGBT能始終工作在準(zhǔn)零電流開關(guān)狀態(tài)，整機(jī)工作效率較高。

(

諧振頻率f=1/（2*π*√LC），相應(yīng)的角頻率w=2*π*f=1/√LC。此時(shí)XL=Xc，電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小。在輸入電壓Ui為定值時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，且與輸入電壓Ui同相位。從理論上講，此時(shí)Ui=Ur=U0，UL=Uc=QUi，式中的Q稱為電路的品質(zhì)因數(shù)
)

圖1中：L。為感應(yīng)線圈折算到高頻變壓器初級(jí)的等效電感；
Co為串聯(lián)諧振電容；
R0為負(fù)載及線路的等效電阻。

   由于采用了負(fù)載諧振技術(shù)，為保證主開關(guān)管工作于ZCS狀態(tài)，輸出功率的調(diào)節(jié)只能依靠改變逆變橋的供電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。本電源的功率調(diào)節(jié)由三相不可控橋式整流電路、PWM直流斬波電路、功率控制電路等部分組成，由電流調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)組成雙閉環(huán)功率控制電路，具有調(diào)壓范圍寬，輸出穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
2 控制電路結(jié)構(gòu)3 h/ x3 a, J  s8 C, N

   2.1 控制電路結(jié)構(gòu)

      所設(shè)計(jì)的10kH/150 kW感應(yīng)加熱器的控制電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路

本次沒(méi)計(jì)采用富士電機(jī)公司EXB系列EXB841集成化驅(qū)動(dòng)線路。EXB841是高速型(最大40kHz運(yùn)行)，采用具有高隔離電壓的光耦合器作為信號(hào)隔離，因此能用于交流380V的動(dòng)力設(shè)備上。IGBT通常只能承受10μs的短路電流，所以必須有快速保護(hù)電路。EXB系列驅(qū)動(dòng)器內(nèi)設(shè)有電流保護(hù)電路，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與集電極之間的關(guān)系檢測(cè)過(guò)電流。其驅(qū)動(dòng)線路如圖3所示．

   通常EXB841在過(guò)流時(shí)檢測(cè)IGBT(在門極導(dǎo)通時(shí))集-射極間的電壓，當(dāng)該電壓超過(guò)6V時(shí)，延遲10 μs則判斷為過(guò)流。但在實(shí)踐中，當(dāng)IGBT集-射極間電壓為6V時(shí)，其往往已損壞，因此集電極至EXB84l的腳6串聯(lián)一個(gè)3 V穩(wěn)壓管，使EXB841檢測(cè)值由6V降低為3 V。這一改進(jìn)明顯增加了 EXB84l對(duì)過(guò)流判斷的靈敏性，使線路不僅能正常地驅(qū)動(dòng)元件，而且在過(guò)流時(shí)能更有效地保護(hù)元件。

   2.3 過(guò)流和過(guò)壓的保護(hù)電路
   IGBT的抗過(guò)流能力較弱，因此線路設(shè)計(jì)須考慮保護(hù)：主要有兩種方法：①EXB84l過(guò)流保護(hù)，但這種方式風(fēng)險(xiǎn)較大；②在電抗器和逆變橋輸入之間串一個(gè)電流傳感器，當(dāng)其輸出值超過(guò)預(yù)定值時(shí)，．方面封鎖PWM斬波脈沖，另一方面封鎖逆變脈沖。
      換流過(guò)程中的電壓毛刺會(huì)引起電路產(chǎn)生過(guò)電壓，這種現(xiàn)象主要靠增加阻容吸收來(lái)克服，須注意：逆變回路二極管上也需要加阻容吸收，如圖4所示。

還有鎖相電路設(shè)計(jì)等，這里不再累述。

   3 整流控制電路
   電路分成兩個(gè)部分，一是由DS80C320經(jīng)與反饋量計(jì)算的輸出脈寬調(diào)制PWM脈沖，一是經(jīng)光電隔離后驅(qū)動(dòng)IGBT柵極觸發(fā)電路。
   驅(qū)動(dòng)波形和斬波波形如圖5～圖8所示。

4 實(shí)驗(yàn)波形和結(jié)果分析
4.1 工作頻率等于諧振頻率的波形
工作頻率等于諧振頻率的波形如圖9～圖15所示。

4.2 工作頻率大于諧振頻率(感性)的波形
工作頻率大于諧振頻率的波形如圖16所示。

   4.3 結(jié)果分析和討論
由實(shí)驗(yàn)波形可以看出，系統(tǒng)在諧振工作狀態(tài)波形較好；在工作頻率遠(yuǎn)離諧振頻率時(shí)，波形發(fā)生畸變。頻率跟蹤較快，跟蹤周期范圍是10～24 μs，這個(gè)跟蹤范圍對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)是足夠的，因?yàn)樵诩訜徇^(guò)程中，負(fù)載的阻抗變化不會(huì)太顯著。

5 結(jié)語(yǔ)% P" Y  u7 d) z* _6 Y4 t8 n
本文介紹了所設(shè)計(jì)制作的10 kHz/150 kW感應(yīng)加熱電源樣機(jī)，在經(jīng)改造后的設(shè)備上做了部分實(shí)驗(yàn)，獲取了實(shí)際的數(shù)據(jù)和波形。具體有以下結(jié)論：
(1)采用主電路及控制電路經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)：
(2)保護(hù)手段經(jīng)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)證明可行；
(3)鎖相控制電路能跟蹤由于負(fù)載變化引起的諧振頻率的變化，從而最佳地控制加熱的過(guò)程。
   本實(shí)驗(yàn)中制作的鎖相電路能很好地跟蹤諧振頻率做跟蹤范圍是10～24μs，這個(gè)跟蹤范闈對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)是足夠的，在加熱過(guò)程中，負(fù)載的阻抗變化不會(huì)太顯著。

本文來(lái)源：電源技術(shù)應(yīng)用作者：祁春清索跡

hobbylinux · 發(fā)表于 2011-7-24 20:51:06

本帖最后由 hobbylinux 于 2011-7-24 21:29 編輯

大功率開關(guān)電源、逆變焊機(jī)主變壓器納米晶高頻變壓器
常用的高頻電源、逆變焊機(jī)變壓器鐵芯性能特點(diǎn):用鐵基納米晶帶材制造,具有高飽和磁感、高導(dǎo)磁率、高居里溫度、低損耗。納米晶的飽和磁感是鐵氧體的3倍,同樣體積的鐵芯要比鐵氧體輸出功率大2倍,同時(shí)有更大的抗過(guò)載能力。其鐵芯損耗在20KHz-50KHz的頻率范圍是鐵氧體損耗的1/2—1/5。導(dǎo)磁率是鐵氧體的10倍以上,因此激磁功率小,因而也減少了銅損。鐵基納米晶合金的居里溫度是570oC,是鐵氧體的3倍。納米晶鐵芯與鐵氧體鐵芯基本磁性能對(duì)比基本參數(shù)納米晶鐵芯鐵氧體鐵芯飽和磁感 Bs(T)1.250.5 剩余磁感 Br (T) (20KHz)

hobbylinux · 發(fā)表于 2011-7-24 21:28:22

本帖最后由 hobbylinux 于 2011-7-24 21:28 編輯

感應(yīng)加熱電源的負(fù)載匹配方案.doc (431.5 KB, 下載次數(shù): 9)

感應(yīng)加熱電源的負(fù)載匹配方案

內(nèi)容摘要：分析了串聯(lián)諧振型和并聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的負(fù)載電路及負(fù)載匹配的重要性，針對(duì)不同電源類型對(duì)負(fù)載匹配方案進(jìn)行了研究，介紹了多種負(fù)載匹配方法1 概述

　　隨著電力電子技術(shù)及器件的發(fā)展，固態(tài)感應(yīng)加熱電源已在金屬熔煉、透熱、淬火、熱處理、焊接等行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。對(duì)于熱處理行業(yè)的大部分負(fù)載來(lái)說(shuō)，感應(yīng)加熱電源設(shè)備須經(jīng)過(guò)負(fù)載阻抗匹配后才能正常工作。所謂負(fù)載阻抗匹配就是為了使電源輸出額定功率，而采取的使負(fù)載阻抗等于電源額定阻抗的方法和措施。

　　對(duì)于一臺(tái)電源設(shè)備，其額定電壓UN和額定電流IN取決于電源本身，為使電源能輸出額定功率，要求有合適的負(fù)載阻抗Z=ZN=UN/IN與電源匹配，如果Z≠ZN，電源與負(fù)載不匹配，電源利用率就降低。以簡(jiǎn)單的直流電壓源為例：電源額定電壓Ud=400V，額定電流Id=400A，額定阻抗|Zd|=1Ω，負(fù)載阻抗|Z|=1Ω時(shí)，電源輸出額定功率；|Z|=0.5Ω時(shí)，輸出電流為I=Ud/|Z|=400/0.5=800A，電源過(guò)載；|Z|=2Ω時(shí)，輸出電流為I=Ud/|Z|=400/2=200A，電源輕載。圖1可清楚的表明以上所說(shuō)情況。

　　圖1中，線1表示負(fù)載與電源匹配，線2表示電源重載，線3表示電源輕載。電源與負(fù)載不匹配時(shí)，為保證不損壞電源設(shè)備，只能降額運(yùn)行，降低了電源利用率，適當(dāng)?shù)钠ヅ淇梢允闺娫慈β蔬\(yùn)行，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少故障。在實(shí)際中，很少有負(fù)載阻抗恰好等于電源額定阻抗的情況，負(fù)載匹配是感應(yīng)加熱裝置安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，是感應(yīng)加熱電源負(fù)載側(cè)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

　　2 負(fù)載等效電路分析

感應(yīng)加熱裝置的感應(yīng)器支路可以等效成一個(gè)電阻和一個(gè)電感串聯(lián)或并聯(lián)的形式[1]，等效的電感、電阻是感應(yīng)器和負(fù)載耦合作用的結(jié)果，其值受感應(yīng)器與負(fù)載耦合程度的影響。等效感應(yīng)器支路是一個(gè)感性負(fù)載，功率因數(shù)很低，需加入電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償電容器與感應(yīng)線圈的連接方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式，從而形成兩種基本的諧振電路：并聯(lián)諧振電路、串連諧振電路。為了提高效率和保證逆變器安全運(yùn)行，固態(tài)感應(yīng)加熱電源一般工作在準(zhǔn)諧振狀態(tài)，串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路的特性，見表1。

　　從表1可以看出，串聯(lián)諧振電路在諧振狀態(tài)下等效阻抗為純電阻，并達(dá)到最小值，并聯(lián)諧振電路在諧振狀態(tài)下等效阻抗達(dá)到最大值，為了獲得最大的電源輸出功率，串聯(lián)諧振電路采用電壓源供電，并聯(lián)諧振電路采用電流源供電，即電壓源型感應(yīng)加熱電源必須匹配串聯(lián)諧振型負(fù)載電路，電流源型感應(yīng)加熱電源必須匹配并聯(lián)諧振型負(fù)載電路，這是電源與負(fù)載的初次匹配措施。

　　3 負(fù)載匹配方案分析

　　負(fù)載匹配方法主要分為兩大類：靜電耦合和電磁耦合。靜電耦合主要采用無(wú)源元件，通過(guò)改變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)改變負(fù)載阻抗。這一方法在一定條件下可以省去匹配變壓器，因此更加經(jīng)濟(jì)、方便。電磁耦合主要采用匹配變壓器，通過(guò)變壓器變換阻抗特性進(jìn)行負(fù)載匹配。下面針對(duì)不同電路形式進(jìn)行分析。

　　3.1 并聯(lián)諧振電路負(fù)載匹配方法

　　并聯(lián)諧振電路等效阻抗ZD=L/RC，改變等效電路中的電容、電感、電阻的值都能改變阻抗，這一特性使并聯(lián)諧振電路的阻抗匹配更加靈活。

3.1.1 匹配電容元件

　　根據(jù)電容元件加入的位置不同，可以分為以下3種方法，分別示意在圖2、圖3及圖4。

　　圖2等效阻抗ZD=L/RC，其中C=C1＋C2＋C3，通過(guò)開關(guān)的開、合可以改變電容值，從而改變負(fù)載電路等效阻抗，此法簡(jiǎn)單易行，是實(shí)踐中常用方法之一，但屬于有級(jí)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)要求斷電。另外，C的變化會(huì)引起電路諧振頻率發(fā)生變化，負(fù)載諧振頻率受工藝要求限制，當(dāng)頻率超出范圍時(shí)應(yīng)配合匹配電感的方法來(lái)抵消頻率的變化。注意，所有匹配方法都應(yīng)考慮頻率的變化，處理方法類似，以后不再敘及。

　　圖3等效阻抗ZD=LCs/〔RC(C＋Cs)〕，可見加入Cs后，阻抗成Cs/(C＋Cs)倍變化，可使原來(lái)的等效阻抗變小，適用于阻抗相對(duì)電源來(lái)說(shuō)高的負(fù)載。

　　圖4是串并聯(lián)負(fù)載電路，電路仍工作在并聯(lián)諧振狀態(tài)，工作情況與并聯(lián)諧振電路類似，Cs的加入使容性阻抗增加。該電路優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)容易，通常作為晶閘管感應(yīng)加熱電源的起動(dòng)電路，單純作為負(fù)載匹配措施則較少使用。

　　3.1.2 匹配電感元件

　　一般分為兩種情況，分別如圖5及圖6所示。以上兩種電路形式是通過(guò)加入可變電抗器改變感應(yīng)線圈支路的電感，進(jìn)而改變等效阻抗值，

　　圖5串聯(lián)電感的方式只能增加感應(yīng)器支路的電感，圖6的連接方式可以增大支路電感，也可以減小支路電感。由于并聯(lián)諧振屬于電流諧振，并聯(lián)支路中流過(guò)諧振電流，達(dá)到電源電流的Q（Q=ω0L/R）倍，諧振電路等效電感增加會(huì)增加銅損。

　　感應(yīng)加熱電源負(fù)載匹配方法中利用電感匹配的方法可以歸納為以下幾種。

　　——利用帶鐵心的多抽頭電抗器，改變抽頭調(diào)節(jié)電抗值，屬于有級(jí)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)要求斷電。由于制作工藝上的原因，抽頭的數(shù)量受到限制，無(wú)法做到?調(diào)。

　　——采用動(dòng)鐵心電抗器，移動(dòng)鐵心與線圈的相對(duì)位置來(lái)改變電抗值，屬于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)無(wú)須斷電，可以跟隨負(fù)載阻抗的變化，匹配效果好，容易組成穩(wěn)定感應(yīng)線圈上的電壓，或恒溫、恒功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，但鐵心動(dòng)作須經(jīng)過(guò)一套傳動(dòng)系統(tǒng)，故障率較高，且須建立協(xié)調(diào)控制模型。

　——采用動(dòng)圈式變壓器的形式，一次線圈與感應(yīng)線圈并聯(lián)，二次側(cè)繞組自身短接，移動(dòng)一次繞組與二次繞組的相對(duì)位置，便可以改變一次側(cè)的等值電抗，屬于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。變壓器必須采用空心變壓器，一二次繞組相對(duì)位置的變化也須經(jīng)過(guò)一套傳動(dòng)裝置，故障率高，同樣須建立控制模型。

　　——用磁飽和電抗器作為L(zhǎng)f，通過(guò)調(diào)節(jié)直流激磁電流來(lái)改變電抗值，屬于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。該方法無(wú)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)部件，也無(wú)觸點(diǎn)控制，安全可靠，維護(hù)工作量小。

　　——增減感應(yīng)線圈的匝數(shù)。在感應(yīng)線圈的幾何形狀不變的條件下（感應(yīng)線圈的長(zhǎng)度和直徑不變），感應(yīng)線圈的電感與其匝數(shù)N的平方成正比，當(dāng)匝數(shù)N增減時(shí)，感應(yīng)線圈的電感L和工件的等效阻抗也會(huì)相應(yīng)增減，從而改變負(fù)載的等效阻抗。

　　——改變感應(yīng)線圈與被加熱工件的耦合情況。感應(yīng)器與被加熱工件耦合的緊密程度直接影響感應(yīng)器支路等效阻抗，從而影響諧振電路等效阻抗，但是，當(dāng)感應(yīng)器與工件的間隙增大，耦合較松時(shí)會(huì)降低加熱效率，匹配效果有限。

　　3.1.3 匹配電阻元件

　　負(fù)載匹配的根本目的是盡量使電源額定功率全部用于工件加熱，也就是提高電源效率的問(wèn)題，因此，在負(fù)載匹配的問(wèn)題中，應(yīng)結(jié)合有利于提高電源效率綜合進(jìn)行分析。在電路中加入電阻可方便地使負(fù)載阻抗與電源相匹配，但裝置的損耗增加，加熱效率降低，沒(méi)有根本解決問(wèn)題，不是可行的負(fù)載匹配方法。

　　3.1.4 匹配變壓器

　　利用電磁耦合進(jìn)行負(fù)載匹配是通過(guò)變壓器的變阻抗特性實(shí)現(xiàn)的，這在感應(yīng)加熱中非常普遍，采用的電路形式主要有兩種，如圖7及圖8所示。變壓器變阻抗特性以圖7為例說(shuō)明如下：變壓器副邊電路工作在諧振狀態(tài)，等效阻抗ZD=L/RC，通過(guò)變比為n:1的變壓器后，變壓器原邊的等效阻抗ZD=n2L/RC（忽略變壓器漏抗的影響），可見阻抗成n2倍變化。

　圖7電路中感應(yīng)器支路所需無(wú)功容量由并聯(lián)電容器提供，負(fù)載電路工作在準(zhǔn)諧振狀態(tài)，匹配變壓器通過(guò)少量無(wú)功功率，所需容量較小，匹配變壓器原邊流過(guò)電源電流，損耗不大，可以采用鐵心變壓器。圖8電路中，匹配變壓器中既通過(guò)有功功率又通過(guò)無(wú)功功率，所需變壓器容量較大，鐵心變壓器容量受鐵心制造水平限制，在傳輸容量大時(shí)難以勝任，所以此電路通常采用空心變壓器，匹配變壓器原邊流過(guò)諧振電流，損耗較大。

　　利用匹配變壓器進(jìn)行負(fù)載匹配時(shí)應(yīng)考慮以下選擇原則。

　　——空心變壓器易實(shí)現(xiàn)大容量化，?合于初級(jí)補(bǔ)償，減輕了對(duì)C的要求，但隨著電壓、功率的上升，其體積相應(yīng)增大。鐵心變壓器難以實(shí)現(xiàn)大容量化，無(wú)功須在次級(jí)補(bǔ)償，增加了C的選擇難度。另外，空心變壓器漏感大，變比不等于匝比，在設(shè)計(jì)中難以掌握，變比較大時(shí)實(shí)現(xiàn)困難，鐵心變壓器漏感小，變比等于匝比，對(duì)于極低的負(fù)載阻抗可以做成較大的匝比。

　　——鐵心變壓器的鐵損正比于頻率的平方，高頻時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，這提高了對(duì)變壓器冷卻系統(tǒng)的要求，所以高頻時(shí)常采用鐵淦氧磁芯或空心變壓器。

　　——當(dāng)負(fù)載工作頻率較高時(shí)，為保證匹配效率要求匹配變壓器漏抗盡量小，這對(duì)匹配變壓器的設(shè)計(jì)提出了更高要求。

　　——補(bǔ)償電容C一般放在匹配變壓器高壓側(cè)，在提供無(wú)功容量一定時(shí)，可大大降低電容值，當(dāng)然，這需綜合考慮所選電路形式、變壓器和電容的市場(chǎng)售價(jià)而定。

　　——為適應(yīng)多種負(fù)載，匹配變壓器應(yīng)設(shè)計(jì)成多抽頭變壓器，但抽頭數(shù)量受變壓器結(jié)構(gòu)的限制，對(duì)負(fù)載的調(diào)節(jié)有限，難以做到最佳匹配。隨著頻率的增加，多抽頭變壓器的設(shè)計(jì)更加困難。

——隨著銅價(jià)的上升，變壓器造價(jià)會(huì)不斷上升，而電容價(jià)格隨著電容生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展有下降趨勢(shì)，另外利用匹配變壓器進(jìn)行負(fù)載匹配須考慮其寄生元件的影響（漏抗、寄生電容），變壓器銅損的存在也會(huì)降低電源效率，所以進(jìn)行負(fù)載匹配時(shí)應(yīng)首選靜電耦合方法。

　　——匹配變壓器可以起到電氣隔離的作用。

　　3.2 串聯(lián)諧振電路負(fù)載匹配方法

　　通過(guò)對(duì)串聯(lián)諧振電路負(fù)載特性的分析可知，串聯(lián)諧振電路等效阻抗只與等效電阻R有關(guān)，改變等效電路中電容和電感值不影響等效阻抗，這一特性大大限制了串聯(lián)諧振電路的負(fù)載匹配措施。

　　3.2.1 改變感應(yīng)器與工件的耦合

　　在并聯(lián)諧振電路匹配電感的方法中已經(jīng)提到，改變感應(yīng)線圈與被加熱工件間的耦合程度可以改變等效電阻，此法也適用于串聯(lián)諧振電路阻抗匹配。

　　3.2.2 負(fù)載串接

　　當(dāng)負(fù)載阻抗小時(shí)，將數(shù)個(gè)完全相同的感應(yīng)線圈和被加熱工件串接起來(lái)可以增大負(fù)載等效阻抗。

　　3.2.3匹配電容元件

　　圖9（a）為匹配電路，該電路仍工作于串聯(lián)諧振狀態(tài)，即諧振時(shí)并聯(lián)部分相當(dāng)于感性負(fù)載，圖9（b）為圖9（a）的等效電路，其中可見，Cs的加入影響串聯(lián)諧振電路等效電阻，從而影響串聯(lián)諧振電路等效阻抗。在一定頻率下負(fù)載的感性無(wú)功功率一定，工作在諧振狀態(tài)的容性無(wú)功功率等于感性無(wú)功功率，所以要求補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功功率容量也是一定的，Cs的加入只是分擔(dān)了一部分容性無(wú)功功率，不會(huì)因增加無(wú)功功率容量而增加成本。

　　3.2.4 匹配變壓器

　　串聯(lián)諧振電路受其電路形式的限制，匹配方法單一，所以在實(shí)際應(yīng)用中，串聯(lián)諧振電路一般利用匹配變壓器實(shí)現(xiàn)負(fù)載匹配。利用變壓器進(jìn)行負(fù)載匹配的研究與并聯(lián)諧振電路類似，不同的是串聯(lián)諧振屬于電壓諧振，匹配變壓器位置不同所承受電壓不同。圖10所示電路中匹配變壓器原邊為諧振電壓，對(duì)匹配變壓器絕緣要求較高。而圖11所示電路中匹配變壓器承受電源電壓，可以降低絕緣要求。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　串聯(lián)諧振電路的特性決定改變等效電容和電感值不能改變諧振狀態(tài)的等效阻抗，靜電耦合負(fù)載阻抗匹配方案中許多不適用于串聯(lián)諧振電路，串聯(lián)諧振電路一般采用匹配變壓器進(jìn)行負(fù)載匹配。

　　并聯(lián)諧振電路可用靜電耦合和電磁耦合進(jìn)行負(fù)載阻抗匹配，匹配方法靈活，對(duì)負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，這是并聯(lián)諧振型逆變電源廣泛應(yīng)用的原因之一。

　　利用靜電耦合進(jìn)行負(fù)載匹配是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方法，而利用電磁耦合進(jìn)行負(fù)載匹配也靈活方便，兩種方式各有優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中，一種匹配方法有時(shí)難以滿足多方面要求，為達(dá)到最佳匹配，可以將多種方法配合使用。

老鷹 · 發(fā)表于 2011-7-25 22:56:50

懂電的高手難道沒(méi)有嗎？

我在飛 · 發(fā)表于 2011-7-26 10:55:37

老鷹發(fā)表于 2011-7-25 22:56 7 m5 T& @1 I) o' C5 C* Y9 u
懂電的高手難道沒(méi)有嗎？

沒(méi)有看懂樓主想做什么？是想自己設(shè)計(jì)中頻加熱電源還是將原有電阻加熱盤換裝電磁加熱裝置？
對(duì)于這兩種加熱方式有著性質(zhì)的區(qū)別，普通電阻式加熱物體是由物體表面向內(nèi)部滲透熱量，在食品加熱時(shí)有外表上色功能；電磁加熱是由物體內(nèi)外同時(shí)加熱。
如果樓主只想簡(jiǎn)單的把普通電阻電熱盤換成電磁加熱，可以直接買個(gè)家用電磁爐裝上試試。
如果想自己設(shè)計(jì)電磁加熱不是簡(jiǎn)單的買個(gè)電感測(cè)量裝置就能搞實(shí)驗(yàn)的，對(duì)于中頻加熱，逆變電路常使用可控硅或IGBT。主電路比較簡(jiǎn)單。但控制電路和保護(hù)電路比較復(fù)雜，一個(gè)小小的雜波就可擊穿可控硅或IGBT。沒(méi)有相當(dāng)?shù)膶I(yè)基礎(chǔ)去試制會(huì)造成很大損失的。

hobbylinux · 發(fā)表于 2011-7-27 23:18:11

^ō^hobby 22:50:27
這樣的！我是做食品的！現(xiàn)在使用的發(fā)熱盤直徑是200mm，500W一個(gè)，一臺(tái)機(jī)4個(gè)這樣的，我現(xiàn)在想做一臺(tái)機(jī)6個(gè)，我想省電一些！想用電磁加熱！我已經(jīng)定了一下電磁加熱板！我想做一個(gè)變壓器，將初級(jí)串電容接到電磁加熱控制板那，次級(jí)串電容再與兩串聯(lián)的電磁線盤聯(lián)接！變壓器我想用微晶環(huán)形磁環(huán)！！而線就現(xiàn)在在找！
^ō^hobby 22:50:57
變壓器作用就是將電流變大！
changze 22:51:23
你這樣理解有點(diǎn)不對(duì)的，
changze 22:51:48
變壓器的主要作用在這里，是隔離，安全性高，
^ō^hobby 22:51:48
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 22:51:55
可靠性也高些，
^ō^hobby 22:51:55
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 22:52:13
如果變壓器的次級(jí)電壓降低，那電流會(huì)大的，
^ō^hobby 22:52:13
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
^ō^hobby 22:52:37
匝數(shù)比，的確電流變大了！
changze 22:52:39
你最好是讓賣電源給你的那個(gè)廠家?guī)湍闩浜茫?nbsp;
^ō^hobby 22:52:39
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
^ō^hobby 22:52:53
他那里沒(méi)有！
changze 22:52:54
否則電源頂不住的，
^ō^hobby 22:52:54
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 22:53:35
電源和產(chǎn)品是要配套調(diào)試成功才能安全長(zhǎng)壽的，
^ō^hobby 22:53:35
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 22:53:40
否則不好用，
^ō^hobby 22:53:40
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
^ō^hobby 22:54:03
這樣的。我買了一個(gè)電感儀，也用軟件計(jì)了要多少匝了！
^ō^hobby 22:54:19
你聽聽我這樣說(shuō)行不行�。�
^ō^hobby 22:59:04
第1，已經(jīng)測(cè)行串聯(lián)電磁盤的電感！
第2，已經(jīng)確定(要求)電磁盤的電流！如20A或30A
根據(jù)前兩點(diǎn)可以計(jì)得次級(jí)線圈的匝數(shù)！
第3，已知買回來(lái)的電磁加熱控制板的電流額定！
第4，已經(jīng)電磁加熱控制板電壓
^ō^hobby 22:59:12
還有！
changze 22:59:46
你做的工作很細(xì)，也很有專業(yè)水準(zhǔn)，
^ō^hobby 22:59:46
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 23:00:01
如果有這個(gè)能力，估計(jì)你去改進(jìn)有可能，
^ō^hobby 23:00:01
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 23:00:18
我們的線可以用在這個(gè)上面，而且很好用，
^ō^hobby 23:00:18
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 23:00:28
溫度比較低的，
^ō^hobby 23:00:28
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 23:00:41
就是用在高頻交流的場(chǎng)合，
^ō^hobby 23:00:41
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 23:00:49
你是哪的？

^ō^hobby 23:00:49
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
^ō^hobby 23:04:00
第3和第4點(diǎn)可以得出初級(jí)的（負(fù)載）最少要多大�。ㄘ�(fù)載少了板的電流會(huì)增大對(duì)板不好！）
在這個(gè)基礎(chǔ)下增大初級(jí)的匝數(shù)，不斷漸近直到理平衡位置！
^ō^hobby 23:04:05
我是東莞的！
changze 23:04:20
做多大功率？
^ō^hobby 23:04:20
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
^ō^hobby 23:06:39
你的線！我明天再聯(lián)系你！我的板是2.5KW的，變壓器的環(huán)形微晶選了8KW~10KW，匝數(shù)在初級(jí)250匝，這個(gè)數(shù)還未測(cè)得電感量，未計(jì)算板這電流是不超出！
^ō^hobby 23:07:05
明天再與你聯(lián)系！謝謝你！
changze 23:07:07
匝數(shù)多了，
^ō^hobby 23:07:07
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 23:07:15
要少些，否則功率出不來(lái)的，
^ō^hobby 23:07:15
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 23:07:30
線的阻抗大了，也會(huì)發(fā)熱，，，
^ō^hobby 23:07:30
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 23:07:58
2。5KW你用，15-30匝之間就行了，
^ō^hobby 23:07:58
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
^ō^hobby 23:07:59
250是我報(bào)多了！這方面還要向你學(xué)習(xí)！
^ō^hobby 23:10:41
初級(jí)的主要考慮是否超板的電流！只是這個(gè)平衡了，次級(jí)的就考慮線的載流能力（包括電磁發(fā)熱盤）！
總結(jié)起來(lái)就是這兩點(diǎn)！你認(rèn)為是嗎？
^ō^hobby 23:10:50
初級(jí)的主要考慮是否超板的電流！只是這個(gè)平衡了，次級(jí)的就考慮線的載流能力（包括電磁發(fā)熱盤）！
總結(jié)起來(lái)就是這兩點(diǎn)！你認(rèn)為是嗎？
changze 23:10:56
是的，
^ō^hobby 23:10:56
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
changze 23:11:17
如果次級(jí)少了，那板會(huì)受不了，反向電壓會(huì)沖的很高的，
^ō^hobby 23:11:17
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。
^ō^hobby 23:13:47
這些都要用實(shí)物試過(guò)才能出數(shù)據(jù)！計(jì)很難次確！明天再問(wèn)你那線的資料！謝謝你！
^ō^hobby 23:13:56
88
^ō^hobby 23:14:13
你是江蘇的？
changze 23:14:40
是的，
^ō^hobby 23:15:03
您好，我現(xiàn)在有事不在，一會(huì)再和您聯(lián)系。

zarvazh · 發(fā)表于 2011-7-28 00:03:03

很強(qiáng)大啊，學(xué)習(xí)了哈哈

hobbylinux · 發(fā)表于 2011-8-6 23:48:38

自己設(shè)計(jì)的一個(gè)吸收電路

明天再講解！

hobbylinux · 發(fā)表于 2011-8-7 09:39:28

這幾天早前我買的那塊電磁加熱控制器，電感測(cè)量?jī)x，微晶環(huán)形磁芯，電磁專用線（很多股漆包包線為一條線的高頻性能好�。�，還有一個(gè)拆機(jī)的電磁加熱線盤，一塊鐵板！

這些材料，我在微晶環(huán)形磁芯上繞了兩組線�。ㄒ唤M是兩條并繞，另一組是3條并繞，電磁分別為40mH,18.5mH）這個(gè)做變奪器，40mH的做初級(jí)接電磁加熱控制板，18.5mH做次級(jí)接電磁加熱線盤.鐵板到線盤的距離從2到1cm做了幾次調(diào)整，也相應(yīng)地做了幾次開機(jī)測(cè)試！最后一次燒了保險(xiǎn)絲，兩個(gè)IGBT管也壞了！

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一個(gè)電磁加熱案子評(píng)價(jià)

感應(yīng)加熱電源的負(fù)載匹配方案

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