随着现代逆变技术的发展和电磁加热技术的逐渐成熟,一种新型的电热水器--高频电磁热水器已进入了研究发展阶段。 高频电磁热水器是基于电磁感应加热原理,先将电网的工频交流电通过整流、滤波变成单向脉冲的直流电,随后由控制电路将直流电变成高频交流电,高频交流电作用于励磁线圈,励磁线圈是输出加热功率的元件,它是一个形状特殊的电感器,它在IGBT管高速且周期性的导通与截止状态下,不断从电源得到因自身损耗而消耗的能量,于是在励磁线圈的周围形成高频磁场,该磁场通过绝缘层作用于的不锈铁金属内胆,产生大量涡流,从而使水迅速加热。由电磁加热原理可以看到,这种加热方式实现了水电的真正隔离,高效节能、安全是该热水器最大的特点。而目前普遍使用的储水式热水器最大的问题是：需连续通电预热,空耗能严重,体积大,且热效率低。针对现有储水式热水器存在的问题,本论文课题设计了一种无需储水箱,即热即洗,加热功率在1KW～4.5Kw,并根据出水温度自动调整功率的小体积高频电磁热水器,经理论计算该热水器热效率可达到97％左右,能够在目前国内的用电环境下,满足人们洗浴要求的同时,节约大量能源。 本论文课题是新乡市科技攻关计划项目。 本论文课题首先对目前国内外各种热水器技术及市场销售情况作了深入地研究和分析,然后详细介绍了高频电磁热水器的加热原理,提出了电高频磁热水器的整体设计思路,重点设计了高频电磁热水器主电路—逆变单元和基于HT46R64型单片机的智能控制单元。 在论文中详细介绍了高频电磁热水器核心器件:IGBT功率开关管、IGBT的集成驱动电路2SD106AI、HT46R64单片机的详细结构、特点及在设计中应注意的事项,为从事相关工作的工程人员提供了理论依据和设计思路。 在逆变电路的设计中采用了最新的IGBT功率开关管模块—富士U系列第五代的IGBT模块2MB175UA-120及其匹配电路,经理论计算该热水器系统加热功率为1KW～4.5KW可调、工作频率达到40KHz,热效率在97％左右。而目前处于研发阶段的电磁热水器的频率一般在25KHz左右,效率在92％左右,与此相比,该高频电磁热水器的工作频率和热效率有了进一步提高。在智能控制单元的设计中,采用HT46R64型单片机,它除了具有A/D转换功能外,还包含了LCD驱动、蜂鸣器驱动输出等功能,使用该单片机只需要最少的外部器件,提高了系统的稳定性,同时降低了整个产品的成本。此外,还设计了了漏电检测与保护电路,过压、欠压检测与保护电路和过流检测与保护电路,保障了高频电磁热水器的安全运行。试验结果表明：当出现异常情况时,保护电路运行正常,可以对热水器进行保护。最后,在设计中汲取了当前热水器最先进智能控制技术,使该系统更加人性化。