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感应加热的理论基础为电磁感应定律,通过非接触的方式将电能转化为热能,具有加热速度快,加热效率高,加热均匀,环境友好等传统加热所无法比拟的优点,被广泛应用于各个领域。 在感应加热中存在着集肤效应,电流透入深度与加热频率有关,因此当淬火工件不是规则圆柱形如齿轮时,单一频率的感应加热很难对工件表面进行均匀加热,需要将高频和中频电流结合起来对齿轮进行加热。同时在感应加热电源中需要采取合适的负载阻抗匹配措施以提高电源利用率。因此如何将双频感应加热与性能优异的负载阻抗匹配措施结合起来成为一个新的研究点。本文研究了一种基于LLC负载谐振技术的双频感应加热电源,利用开关管的通断进行中高频切换,使电源交替输出高频和中频电流,达到齿顶和齿根均匀淬火的目的。同时利用LLC谐振电路进行负载匹配,通过无源元件来进行负载阻抗变换,节省变压器,进一步提升整机功率密度,降低系统成本,减小占地面积。 本文在对LLC谐振电路特性进行分析的基础上提出双频感应加热电源的设计思路和实现方案,同时给出了详细的电路设计方案与参数设计原则。为进一步验证电路拓扑与控制策略的有效性,在理论分析的基础上,在Matlab/Siumlink环境中构建了完整的仿真模型,搭建了基于TMS320F2812的硬件实验电路,仿真与实验结果表明该电源系统可有效实现负载电流的双频切换,双频作用时间可调,实现了感应加热电源的低成本和小型化,为双频感应加热电源的设计提供了工程参考。