洛洛 阳阳 理理 工工 学学 院院毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文）课课 题：题： 小功率高频炉设计小功率高频炉设计 系系 （部）：（部）： 电气工程与自动化系电气工程与自动化系 专专 业：业： 应用电子技术应用电子技术 姓姓 名：名： 王王 超超 指导教师：指导教师： 张张 刚刚 时时 间：间： 2013 年年 5 月月 8 日日 洛阳理工学院毕业设计（论文）I小功率高频炉设计摘 要本文以高频炉的电源部分为研究对象，阐述了高频炉（感应加热电源）的优点、应用、基本原理和加热过程中的三种效应，以及感应加热电源的现状与发展趋势；介绍了本课题主要的研究内容及任务。本文分析了感应加热电源的总体结构；通过对常用的进线滤波电路的描述，选择了合适的滤波器；通过对感应加热电源常用的谐振回路和拓扑结构进行了分析，以及对串、并谐振电路的对偶特性和优缺点的比较，选择了更适合高频感应加热电源及本课题的串联谐振型逆变器。在功率的调节方面，分析了几种常用的调功方式、选用了移相脉冲宽度调制调功，可以通过芯片 UC3895 来实现，此外该芯片还具有设置死区，简化了死区电路。本文主要对 200KHz/10KW 的高频炉进行设计，计算了整流和逆变部分的元器件参数；在计算结果的基础上选择了合适的三相不控整流模块、滤波电容、MOSFET 开关模块和谐振电路的元器件；通过对几种驱动电路的比较，结合容量和开关器件，设计了合适的驱动电路。为保证电源正常运行，并使逆变器始终工作在功率因数接近或等于 1 的准谐振或谐振状态，以实现逆变器开关器件的零电流或零电压开关，设计了以传统模拟锁相环 CD4046 为核心的频率跟踪电路，并研究了电路的启动方式。为了使电源系统稳定运行，还设计了过流、过压和欠压保护。关键词关键词：感应加热，UC3895，移相调功，频率跟踪洛阳理工学院毕业设计（论文）IIDesign Of Low Power High Frequency FurnaceABSTRACTThis paper took supply of high-frequency furnace as the research object，introduced advantages and application and basic principles and three effects and situation and development trend of the high-frequency furnace（induction heating supply） ；introduced the main subject of research and missionThe paper analyzed the overall structure of induction heating supply；described the filter circuit，selected the appropriate filter；through analyzing the induction heating supply used resonant circuit and topology structure，and compared the dual characteristics of the series and parallel resonant circuit，chosen the series resonant inverter，which is more suitable for high-frequency induction heating supplyFor power regulation，paper analyzed several commonly used ways of power regulation，selected phase-shift pulse width modulation power regulator，which could be achieved with a chipUC3895，it has the die zone setting featureThe paper aimed at designing a high frequency furnace of 200KHz/10KW and calculated parameters of some components；selected appropriate three-phase rectifier module, the filter capacitor，the MOSFET switch module and the resonant circuit components；comparison of several different drive circuits，combined with the capacity and switching devices，the paper designed a suitable drive circuitIn order to ensure the normal operation of power and the inverter is always working in quasi-resonant and resonant state of power factor close to or equal one，achieving zero current or zero voltage switch of switch devices，the paper designed a frequency tracking circuit which used the traditional analog phase-locked loop CD4046 as the coreIn order to ensure the system stability operate，the paper also designed over-current, over-voltage and under-voltage protectionKey words：Induction heating,UC3895,Phase-shifted power regulation,Frequency tracking 洛阳理工学院毕业设计（论文）III目 录 前 言.1第 1 章 绪 论.21.1 感应加热的基本知识.21.1.1 高频炉简介.21.1.2 感应加热优点及应用.21.1.3 感应加热基本原理.21.1.4 感应加热中的三种效应和穿透深度.31.2 感应加热电源发展现状及趋势.41.2.1 感应加热电源频率划分.41.2.2 国外高频感应加热电源发展现状.41.2.3 国内高频感应加热电源发展现状.51.2.4 感应加热电源发展趋势.5第 2 章 感应加热电源总体设计.82.1 感应加热电源总体结构.82.2 线路滤波器的作用和结构.82.3 负载分析及谐振谐振电路.102.3.1 负载等效电路.102.3.2 串联谐振电路.112.3.3 并联谐振电路.132.4 逆变器的选择.14洛阳理工学院毕业设计（论文）IV2.4.1 串并联逆变器拓扑结构.142.4.2 串并联谐振逆变器拓扑电路的对偶关系.152.4.3 串并联谐振优缺点比较.15第 3 章 功率调节方案的选择.173.1 整流单元调功.173.2 直流单元调功.183.3 逆变单元调功.183.3.1 脉冲频率调制方式(PFM).183.3.2 脉宽移相调制(PS-PWM).