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1、ModernPowerElectronicsTechnology姓名:学号：学院(系):自动化学院专业:电气工程题目:电力电子器件在感应加热电源中的应用指导老师：2015年6月摘要本论文介绍了电力电子器件在高频感应加热电源中的应用。首先介绍了电力电子器件的发展状况。然后对感应加热的原理进行了分析。先对简单模块进行分析，再对高频感应电源的组成进行了分析。高频感应电源的逆变器有两种常用拓扑结构——电压型的串联谐振和电流型的并联谐振。在第3章中对两种逆变器的原理进行了分析。接着分析了调节感应加热电源功率的调节方式,其
2、中包括PFM，PDM，PWM和直流调功。在讲解调功方式时，以分析开关器件的触发脉冲为研究对象，分析它们对电路中输出功率的影响。针对直流斩波调功有着工作在硬开关方式，开关损耗高，对器件的要求比较高的缺点，提出了可以应用软开关技术来克服这些缺点。分析了ZVS和ZCS技术，并且通过实际的缓冲电路来实现软PWM。在第4章中，分析了倍频高频感应加热电源，该电源采用IGBT，通过对电源的电路，来讲解了倍频高频感应加热电源的工作原理。在论文的最后，讲述了本人学习Modernpowerelectronictechnology课
3、程的感受。关键字：感应加热调功软开关目录1电力电子技术的发展11.1整流器时代11.2逆变器时代11.3变频器时代22感应加热的原理23高频感应加热电源的电路原理43.1谐振电路的分析43.1.1串联谐振电路53.1.2并联谐振电路63.2逆变器的结构分析63.2.1电压型串联形式逆变器63.2.2电流型并联形式逆变器83.3感应加热电源的调功方法103.3.2脉冲密度调制法PDM113.3.3PWM123.3.4直流调功133.4软开关技术143.5小结164倍频高频感应加热电源原理分析175课程的学习感受1
4、7参考文献191电力电子技术的发展现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初以功率MOS-FET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件的出现和发展,表明了电力电子技术已由传统的电力电子技术时代进入到了现代电力电子时代。1.1整流器时代194
5、8年普通晶体管的发明引起了电子工业革命。半导体器件首先应用于小功率领域,如通信、信息处理的计算机。1957年,从美国通用电气公司研制第一个工业用的普通晶闸管开始,已经大大扩展了半导体器件功率控制的范围。电能的变换和控制从旋转的变流机组、静止的离子变流器进入到以电力半导体器件组成的变流器时代,这标志着电力电子技术的诞生。晶闸管为电力电子学科的建立立下了汗马功劳。大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约有20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电
6、气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电。因此,在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。晶闸管是半控型器件,不能自关断,属于第一代电力电子器件。1.2逆变器时代七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0—100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和
7、门极可关断晶闸管(GTO)成为当时电力电子器件的主角。这些器件是可控制关断(即自关断的)电力电子器件(全控型器件),属于第二代电力电子器件。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。1.3变频器时代进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合起来,出现了一批全新的全控型功率器件。首先是功率MOSFET的问世,导致了电力电子
8、应用技术(中小型功率)向高频化发展,而后绝缘栅极双极晶体管(IGBT)的出现,又为电力电子应用技术(大中型功率)向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率MOSFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域已成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了
