感应加热电源具有污染小、效率高、加热快速、控制方便、生产安全等多方面的优点,在黑色金属热处理领域中被广泛应用。基于感应加热电源的以上优点,感应加热热处理工艺正在被引入到有色金属热处理工业生产中去,但是又由于有色金属通常磁导率低不易被感应加热,所以在电源的设计方面又会出现一些问题。本文着重以次级串联谐振感应加热电源为研究对象,通过初级串联谐振拓扑结构与次级串联谐振拓扑结构的对比分析,从理论上推导出在有色金属感应加热应用中次级串联谐振拓扑结构的优点所在,得出结论次级串联谐振拓扑结构更加适合应用于有色金属感应加热电源中。在有色金属的感应加热应用中,电源谐振网络通常具有较高品质因数Q,采用次级串联谐振拓扑结构,有效实现以下两个目标:一.有效降低谐振网络的电源电压,减小各功率器件包括谐振电容、变压器初级的工作电压;二.有效地缩小变压器体积,减小整机占地空间。另外,采用次级串联谐振拓扑结构后,为应对高频变压器磁通饱和问题,提出了一种新型脉冲密度(PDM)调功方式,并从理论分析上推论出该调功方式下变压器不会出现磁通饱和现象。文中,针对有色金属热处理的感应加热电源,采用了基于一种新型PDM调功方式的次级串联谐振拓扑结构方案,电源设计功率1k W,开关频率20~40k Hz,使用IGBT做为功率开关管。控制电路以SG3525电源控制芯片为核心,文中详细设计并分析了逆变过程、频率跟踪、功率调节、扫频启动、故障检测、开关管驱动等几个功能部分。最后,制做一台原理验证性样机,观察实验波形并参照理论进行分析,实验现象表明本课题研究关于有色金属感应加热的应用方案是可行的。