双e类逆变器拓扑电路仿真研究论文论文

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1、双E类逆变器拓扑电路仿真研究毕业论文毕业论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景11.1.1感应加热电源的基本原理11.1.1.1电磁感应与感应加热11.1.1.2透入深度与集肤效应21.2感应加热电源的发展现状31.2.1国外感应加热电源的现状31.2.2国内感应加热技术现状41.3电力电子器件的发展51.4论文选题意义及主要工作6第2章E类逆变器结构与原理分析82.1单E类逆变器原理分析92.2双E类逆变器原理分析11本章小结13第3章E类逆变器的设计和计算143.1基本谐振电路143.2E类逆变器的谐振频率1593.2.

2、1单E类逆变器谐振频率153.2.2双E类逆变器谐振频率163.3E类逆变器的设计和参数计算163.3.1品质因数163.3.2MOSFET的选择173.3.3主电路参数计算183.4控制电路设计19本章小结21第4章实验仿真224.1E类逆变器的调试224.2仿真波形24本章小结27结论28参考文献29致谢31附录132附录237附录342附录450附录5589第1章绪论1.1课题背景感应加热技术是一种先进的加热技术，它具有传统加热方法所不具备的优点，因而在国民经济和社会生活中获得了广泛的应用。此项技术的核心内容之一就是感应加热电源的研制。电源

3、的性能价格比直接决定了其获得应用的速度与广度，随着电力电子器件制造成本正在迅速下降，不断提升其性能水平是这种新技术获得最大限度推广的重要条件。1.1.1感应加热电源的基本原理1.1.1.1电磁感应与感应加热MichaelFarady于1831年建立的电磁感应定律说明，在一个电路围绕的区域内存在交变磁场时，电路两端就会产生感应电动势，当电路闭合时则产生电流。这个定律同时也就是今天感应加热的理论基础。[1]感应加热的原理图如图1-1所示：图1-1感应加热的原理图如上图，当感应线圈上通以交变电流时，线圈内部会产生相同频率的交变磁通，交变磁通又会在金属工

4、件中产生感应电势。根据MAXWELL电磁方程式，感应电动势的大小为：9(1-1)式中N是线圈匝数，假如是按正弦规律变化的，则有：(1-2)那么可得到感应电动势为：(1-3)因此感应电动势的有效值为：(1-4)由此可见，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的，然后电能在金属内部转变为热能。感应线圈与被加热金属并不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。另外需要指出的是，感应加热的原理与一般电气设备中产生涡流以及涡流引起发热的原理是相同的，不同的是在一般电气设备中涡流是有害的，而感应加热却是利用涡流进行加热的。这样，感应电势在工件中产生感应电流（涡流）

5、，使工件加热。其焦耳热为：(1-5)式中，：电流通过电阻产生的热量（）；：电流有效值（）；：工件的等效电阻（）；：工件通电的时间（）。由式（1-4）可以看出，感应加热和发热功率与频率高低和磁场强弱有关。感应线圈中流过的电流越大，其产生的磁通也就越大，因此提高感应线圈中的电流可以使工件中产生的涡流加大；同样提高工作频率也会使工件中的感应电流加大，从而增加发热效果，使工件升温更快。另外，涡流的大小还与金属的截面大小、截面形状、导电率、导磁率等有关。1.1.1.2透入深度与集肤效应9在导体中流过电流时，在它的周围便同时产生磁场、通过的电流为直流时，产生

6、的磁场是固定的，不影响导体的导电性能；而通过交流电时，产生的磁场是交变的，会引起集肤效应，使大部分电流在导体的表面流通，即有效导电面积减小，电阻增加。交流电流的频率越高，集肤效应越严重。透入深度的规定是由电磁场的集肤效应而来的。电流密度在工件中的分布是从表面向里面衰减，其衰减大致是呈指数规律变化。工程上规定：当导体电流密度由表面向里面衰减到数值等于表面电流密度的0.368倍时，该处到表面的距离称为电流透入深度。因此可以认为交流电流在导体中产生的热量大部分集中在电流透入深度内。透入深度可用下式来表示：(1-6)式中，：导体材料的电阻率（）；：导体材

7、料的相对磁导率；：电流频率（）。从（1-6）可知，当材料的电阻率，相对磁导率确定以后，透入深度仅与频率的平方根成反比，因此它可以通过改变频率来控制。频率越高，工件的发热层越薄，这种特性在金属热处理中得到了广泛的应用，如猝火、热处理等。1.2感应加热电源的发展现状感应加热技术从诞生至今，经过近百年的发展，取得了令人瞩目的成果，尤其是六十年代以后，固态电力电子器件的出现于发展，使感应加热技术和现代化生产许多方面密切相关，发展了很大的生产力的作用，因此世界各国都十分关注感应加热技术的发展，并投入了相当的经济支持和技术力量。目前传统的感应加热电源与固态感

8、应加热电源取长补短，互补共存。1.2.1国外感应加热电源的现状9低频感应加热的特点是透热深度深、工件径向温差小，热应力小，热处理工件变形