基于DSP和IGBT的500kW并联谐振感应加热电源研发

"感应加热电源的研究与分析，500kW IGBT并联谐振感应加热电源研制" 本文详细探讨了感应加热电源的技术发展及其在工业生产中的应用。感应加热电源因其环保、高效特性备受青睐，而传统的模拟控制电路存在调试复杂、元件老化等问题。随着集成电路技术的进步，数字化控制在感应加热电源设计中变得越来越重要，因为它提供更高的设计灵活性、修改便捷性以及易于实现的优势。 具体到500kW IGBT并联谐振感应加热电源的研制，该课题是针对陕西美泰电气有限公司的一项研发项目。尽管国内对于中频大功率感应加热电源的研究较多，但在控制方式和功率元件选择方面存在差异，尤其是在使用DSP控制和IGBT作为功率元件的相关文献相对较少。IGBT因其控制灵活、驱动简单，逐渐替代晶闸管和GTO等元件，成为数字化控制的优选。 本研究以并联谐振型感应加热电源为研究核心，选用了IGBT作为主电路的功率开关元件。论文比较了直流调功和逆变调功两种方式的优缺点，最终确定采用三相全控晶闸管整流的调功方法，并分析了重叠时间对逆变器性能的影响。通过计算和分析，确定了整流侧、逆变侧及并联谐振槽路的关键参数，并在MATLAB/Simulink环境中建立了10kHz/500kW的并联谐振型感应加热系统的仿真模型。对整流调功、锁相环频率跟踪、逆变器启动等关键环节进行了深入的仿真分析。 此外，设计了一个基于DSP（TMDS320F2812）的10kHz/500kW感应加热电源控制器，涵盖了闭环调功控制系统、锁相环频率跟踪系统、重叠时间控制、整流侧晶闸管脉冲触发和相序判断以及逆变器启动的全数字化控制。同时，设计了过压过流保护电路和外围采样检测电路，特别是在过压保护方面，提出了一种新型的钳位思想并通过仿真验证了其有效性和实用性，以确保电源和IGBT的安全运行。 最后，通过实验验证了所提出的控制方案，证实了理论计算分析的准确性和控制方案的可行性。关键词包括感应加热、并联谐振、DSP、IGBT，表明了本文的核心研究领域和技术焦点。