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感应加热作为新兴学科,在近30年来得到了真正应用,顾名思义,感应加热是利用电磁感应的原理使被加热的对象内部产生涡流,然后利用涡流做功来达到加热的目的。由于感应加热具有加热效率高、速度快、可控性好并且容易实现机械化、自动化的优点,已在加热、铸造、焊接、热锻和表面热处理等行业得到广泛的应用。 本文首先介绍了感应加热技术在国内外的发展现状和未来发展趋势,紧接着介绍了电磁感应加热技术的基本原理和实现方式。详细分析了串、并联谐振逆变电路的优缺点,并对各种逆变器进行比较,在此基础上本课题根据设计要求提出了采用准谐振技术的主电路拓扑、建立了主电路在带载时的负载等效电路,然后将主电路的工作过程进行了模态划分,对每个模态进行了详细分析并给出相应数学表达式和时域波形图。基于感应加热的理论和负载等效电路的模态分析,本文提出了感应加热系统总体设计方案,包括主电路设计、控制PWM产生电路设计以及开关管IGBT驱动电路设计。根据所设计感应加热系统原理图利用SABER软件进行了稳定工作状态下和不稳定工作状态下的仿真,验证了系统的可行性。 最后,在仿真分析结果可行的情况下,根据所设计系统各模块电路原理图制作各模块实际电路板,并分别进行调试。调试完成后将各模块组装成实物样机,对样机进行测试,将测试结果与仿真数据相比较。结果表明,本课题所设计感应加热系统符合设计目标、达到了预期性能,具有结构简单、设计合理、功率输出稳定、性价比和可靠性高等特点,同时,由于本课题采用了IGBT零电压(ZVS)开关技术,有效减小了开关损耗,提高了系统效率,实现了高效率和低功耗。