【摘 要】
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感应加热方式具有加热速度快、能源效率高、易于控制操作、环保等优点,广泛应用于金属熔炼、透热、热处理等过程以及船舶、飞机、汽车等重工业制造中,展现出不可估量的前景。在加热形状不规则的物体时,由于低频加热透入深度高,高频加热透入深度低,单频输出的感应加热电源往往达不到均匀加热的效果,使得被加热物体达不到理想的性能指标,而双频输出的感应加热电源能有效的解决这一问题。现有的双频感应加热电源大多是针对齿轮类
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感应加热方式具有加热速度快、能源效率高、易于控制操作、环保等优点,广泛应用于金属熔炼、透热、热处理等过程以及船舶、飞机、汽车等重工业制造中,展现出不可估量的前景。在加热形状不规则的物体时,由于低频加热透入深度高,高频加热透入深度低,单频输出的感应加热电源往往达不到均匀加热的效果,使得被加热物体达不到理想的性能指标,而双频输出的感应加热电源能有效的解决这一问题。现有的双频感应加热电源大多是针对齿轮类形状不规则材料的中高频加热,但不太适合处理汽车、航海、航空等行业中其它形状不规则零配件及大宽厚比板材的热处理问题。针对这个缺陷本文提出了一种新型拓扑结构的双频感应加热电源电路,该电路采用电压叠加的方法,通过改变逆变器开关频率和正、负开关电路开关频率,实现基频和k（k为任意正整数）倍频双频信号的同步输出,并且通过电压叠加的方式增加了输出电压中基频和k倍频分量的幅值含量。本文着重研究了电压信号的叠加机制以及开关管触发信号死区时间对输出电压中基频和k倍频分量幅值的影响,利用傅里叶展开式对输出电压中基频和k倍频谐波电压进行了分析,并且分析了该拓扑结构的工作原理以及该结构在一个周期内不同时刻的工作模态,在得到以基频和k倍频电压为主要分量的双频输出电压信号后,给出了不加任何人为约束的谐振电路参数计算方法,提高了负载谐振电路的双频选频能力。通过在Matlab/Simulink中搭建电源系统进行仿真,验证了新型拓扑双频感应加热电源的可行性以及负载谐振电路参数计算方法的有效性。完成了相关元器件的选型及硬件电路设计,并组建了一台基于PIC24FJ256GA106单片机的新型感应加热电源系统,进行了系统实验及实验结果分析,实验电压、电流波形与理论分析基本吻合,论文最后对目前研究存在的不足提出相应的改进建议。
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