超音频电源基本工作原理ppt课件.ppt

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1、IGBT感应加热电源培训－基本工作原理清华大学电力电子厂2009.61一、感应加热的基本原理加热物体（即工件）置于通有交流电流的线圈内，由于交变磁场的作用工件内部会产生涡流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。2二、感应加热系统的分类近年来感应加热电源拓扑结构经过不断的完善，已形成了一种固定的AC/DC/AC变换形式（将三相工频电变换成单相中频交流电供给负载），其中并联谐振（电流型）和串联谐振（电压型）两种逆变电路已经成为大功率感应加热电源的基本拓扑结构（如图3）。3三、并联谐振感应加热系统的组成并联谐振（电流型）感应加热系统主要由电

2、源和负载两大部分组成，其中电源主要分为四个部分：整流桥、电抗器滤波和保护电路、逆变桥、控制电路。4三、并联谐振感应加热系统的组成5三、并联谐振感应加热系统的组成6三、并联谐振感应加热系统的组成7四、三相桥式全控整流电路工作原理4.1三相桥式全控整流电路的主要元件和布局8四、三相桥式全控整流电路工作原理4.1三相桥式全控整流电路的主要元件和布局9四、三相桥式全控整流电路工作原理4.1三相桥式全控整流电路的主要元件和布局10四、三相桥式全控整流电路工作原理4.2三相桥式全控整流电路的主要作用作用1：将三相工频电变换成直流电流。11四、

3、三相桥式全控整流电路工作原理4.2三相桥式全控整流电路的主要作用作用2：通过控制可控硅的开通角度（控制角α）来调节电源的直流电压，从而控制电源的输出功率。图5不同控制角α下的整流桥输出电压波形12四、三相桥式全控整流电路工作原理4.3三相桥式全控整流电路的基本控制原理在任一时刻必须有两个桥臂同时工作才能与负载构成回路，每个桥臂导通角度为120°，图中黑色的晶闸管代表在t1~t2…t6~t1的时间段内的导通元件。13四、三相桥式全控整流电路工作原理4.3三相桥式全控整流电路的基本控制原理功率调节控制环节通过检测、比较和执行电路，使得

4、整流桥工作在一定的相位角α下，从而达到输出功率稳定的功能。图7功率调节控制框图图中LH板为电流采样板，其采样信号反馈一路给IU板实现电流闭环，一路给K3板作为过流保护采样；YH变压器为交流电压采样变压器，其采样信号一路反馈给IU板实现电压闭环控制，一路给K3板作为过压保护采样。14四、三相桥式全控整流电路工作原理4.4三相桥式全控整流电路波形检测整流桥实际输出电压波形，直压分别为100V、300V、515V。15四、三相桥式全控整流电路工作原理4.4三相桥式全控整流电路的波形检测测量方法：断开整流输出，接一个约500Ω/500W的

5、电阻负载，如下图，送电后启动电源，不振的情况下，从3点位置开始逐步调节启动电位器，用高压探头进行测量。16四、三相桥式全控整流电路工作原理4.4三相桥式全控整流电路的波形检测实际的可控硅触发波形，周期为20ms，双脉冲间隔为3.3ms，幅值2V左右，脉冲宽度1ms，前沿较陡。17五、滤波及保护电路工作原理5.1滤波电抗器：将整流桥输出的电流进行滤波。此处电抗器相当于一个电流源，因此电抗器前后的电流是连续的平滑的波形，但其电压波形是波动的。18五、滤波及保护电路工作原理5.2保护电路:故障发生时，由于有击穿逆变器件的危险，除应保证整

6、流桥及时关断以外，还应采取直流电压箝位的保护措施，即将SCR7开通为电抗器中的剩余能量提供一个释放的通路。正常工作时SCR7是关断的。19五、滤波及保护电路工作原理5.3保护电路的框图20五、滤波及保护电路工作原理5.4保护电路中的采样变压器等21五、滤波及保护电路工作原理5.5保护电路工作波形:当发生故障时，保护电路的动作如下图所示，IGBT全开通约1～2ms后关断，同时开通保护可控硅。22五、滤波及保护电路工作原理5.5保护电路波形：电抗器剩余电流由保护支路释放掉。23六、逆变桥的基本工作原理6.1并联谐振负载结构：由IGBT

7、1～4组成全桥逆变电路，A相桥臂（IGBT1、3）和B相桥臂（IGBT2、4）轮流导通，将直流电流转换成单相交流电。由于IGBT无反向阻断能力，所以每臂都串联一只快恢复二极管（D6～9）。24六、逆变桥的基本工作原理6.2IGBT及驱动波形：IGBT为全控器件，可以通过门极控制关断或导通，从而将直流电流转换成交流电流，驱动波形如图。25六、逆变桥的基本工作原理6.2IGBT及驱动波形：重叠时间和自然换流时间的概念。26六、逆变桥的基本工作原理6.3逆变桥输出波形：容性、阻性和感性波形。27六、逆变桥的基本工作原理6.3逆变桥控制原

8、理框图实际负载电压uo经电压采样（YH5变压器）送到UF板，与电流信号i（IGBT开关驱动)进行鉴相比较，经锁相环锁定后，使得u和i的相位差为零，即使逆变桥IGBT的开关频率跟踪到并联谐振负载的谐振频率。为了解决串联二极管上的反压过大这个问题，本设