中頻感應加熱電源的設計及原理

       中頻感應加熱以其加熱效率高、速度快，可控性好及易于實現機械化、自動化等優點，已在熔煉、鑄造、彎管、熱鍛、焊接和表面熱處理等行業得到廣泛的應用。

      感應加熱電源采用IGBT作為開關器件，可工作在10 H2~10 kHz頻段。它由整流器、濾波器、和逆變器組成。整流器采用不可控三三相全橋式整流電路。濾波器采用兩個電解電容和一個電感組成II型濾波器濾波和無源功率因數校正。逆變器主要由PWM控制器SG3525A控制四個IGBT的開通和關斷，實現DC-AC的轉換。

       設計中采用的芯片主要是PWM控制器SG3525A和光耦合驅動電路HCPL-316J。設計過程中程充分利用了SG3525A的控制性能，具有寬的可調工作頻率，死區時問可調，具有輸入欠電壓鎖定功能和雙路輸出電流。由于HCPL-3I6J 具有快的開關速度(500ns)，光隔離，故障狀態反饋，可配置自動復位、自動關閉等功能，所以選擇其作為IGBT的驅動。

       對原理樣機的調試結果表明，所完成的設計實現了設計任務規定的基本功能。此外，為了滿足不同器件對功率需要的要求，還設計了功率可調。

       隨著功率器件的發展，感應加熱電源的頻率也逐步提高，經歷了中頻、超音頻、高頻幾個階段。在感應加熱電源的應用中，淬火、焊管、焊接等工藝都要求高頻率高功率的電源。功率MOSFET雖然可以實現高頻工作，但其電壓、電流容量等級低，大功率電源需采用串、并聯技術，影響了電源運行的可靠性。絕緣柵雙極晶體管(IGBT)比較容易實現電源高功率化，但在高頻情況下，其開關損耗，尤其是IGBT關斷時存在的尾部電流，會限制工作頻率的進一-步提高。

     中頻感應加熱電源采用功率自關斷功率器件IGBT，負載頻率是開關管工作頻率的二二倍，間接拓寬了IGBT的使用頻率:功率管工作于零電流開關狀態，徹底消除了尾部電流引起的關斷損耗，理論上可實現零開關損耗;同時采用死區控制策略后，可實現負載阻抗調節。以往--般采用晶閘管來實現逆變電路，但是晶閘管關斷期反壓太低，參數匹配麻煩，輸出頻率仍然偏低:而采用IGBT后，并讓電路工作在電流斷續狀態下，這些問題都得到很好地解決。

      為滿足中小工件加熱的需要，研制了一種新型線效的中頻感應加熱電源。該電源具有輸出電壓低圈匝數少、不需要中頻變壓器降壓、結構簡單、效率高。