摘 要

目前来说，感应加热是当下所掌握的最有效率的加热方法。与传统的热传导加热方式不同，热传导是将一个工件的热量传送到另一个工件，感应加热是通过交流电，线圈的电感中的涡流导致线圈中的磁性物体在空穴中移动并产生热量。但是，从总体上来说，我国在这方面的研究成果还是与国际水准存在一些差距。

如今的生产过程里，中等功率，甚至包括小功率的感应加热电源，被大范围的使用。然而,这类电源大多数采用了并联谐振电源，平板波反应器较大，直接由电流源供电。电源通过直流侧的调节来调节功率，即改变晶闸管的移相触发角。因此,材料的功耗大，输入功率因数低，给电网造成谐波干扰，所以效率低下。为了改变这种情况本文在串联谐振电源的基础上，改变功率调节方法，采用逆变侧移相调节，来使感应电源变得简单有效。

通过对各种功率调节方式的比对，选择相移PWM方式来调节逆变器的功率。核心的电源控制系统为TI公司生产的TMS320LF2407A的，并使用该芯片来进行硬件设计和软件设计，基于移相控制方法，利用MATLAB仿真软件验证了该控制方法的可行性的电力系统仿真。

关键词：感应加热 PWM移相控制 MATLAB/SIMULINK仿真

Abstract

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At present, induction heating is now the most efficient way to master the heating method. Unlike traditional heat conduction heating, heat transfer is the transfer of heat from one workpiece to another, and the induction heating is through alternating current. The eddy currents in the inductor of the coil cause the magnetic objects in the coil to move in the holes and generate heat. However, on the whole, China's research results in this area or with the international level there are some gaps.

Today's production process, medium power, even including low-power induction heating power, is widely used. However, most of these power supply uses a parallel resonant power supply, the plate wave reactor is large, directly from the current source power supply. The power supply is regulated by the DC side to adjust the power, that is, to change the phase shift firing angle of the thyristor. Therefore, the material power consumption, input power factor is low, to the power grid caused by harmonic interference, so inefficient. In order to change this situation on the basis of the series resonant power supply, change the power regulation method, the use of inverter side shift phase adjustment, so that the induction power supply becomes simple and effective.

The phase shift PWM mode is used to adjust the power of the inverter by comparing the various power regulation modes. The core power supply control system is TMS320LF2407A produced by TI company, and the hardware design and software design of the chip are used. Based on the phase shift control method, the feasibility of the control method is verified by MATLAB simulation software.

KEY WORDS：induction heating，PWM phase shift control ，MATLAB/SIMULINK

目录

第一章 绪论 1

1.1 感应加热的基本知识 1

1.1.1 感应加热电源 1

1.1.2 感应加热的发展历史 1

1.1.3 感应加热技术的发展趋势 2

1.2 感应加热的特点及应用 3

1.2.1 感应加热的特点 3

1.2.2 感应加热的原理 4

1.3 论文选题的目的及工作过程 4

1.3.1 论文选题的目的 4

1.3.2 论文选题的工作过程 5

第二章 感应加热电源的调功方式 6

2.1 感应加热电源的整体结构 6

2.2 感应加热电源调节功率方法的分析 6

2.2.1 晶闸管相控整流调压调功 7

2.2.2 直流斩波调压调功 7

2.2.3 脉宽调制（PWM）调功 8

2.2.4 移相脉冲宽度调制（PS-PWM）调功 9

2.2.5 脉冲频率调制（PFM）调功 9

2.2.6 PDM调功 10

2.3 对各种调功方式的比较和选择 11

2.3.1 晶闸管整流调功 11

2.3.2 直流斩波调压调功 11

2.3.3 脉宽调制（PWM）调功 11

2.3.4 移相控制（PSPWM）调功 12

2.3.5 脉冲频率调制（PFM）调功 13

2.3.6 脉冲密度（PDM）调功方式 14

2.4 本章小结 14

第三章 电源控制系统的硬件设计 15

3.1 TMS320LF2407A芯片 15

3.2 TMS320LF2407A芯片的组成及特点 15

3.3 感应加热电源的总体设计 16

3.4 DSP电源系统设计 17

3.5 死区及分频部分设计 19

3.6 信号检测电路设计 19

第四章 控制系统的软件设计 21

4.1 功率调节系统的选择 21

4.2 中断保护程序 24

第五章 电路搭建及波形仿真 25

5.1 MATLAB软件 25

5.2 使用Simulink进行仿真 25

第六章 总结与展望 29

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1 感应加热的基本知识

1.1.1 感应加热电源

感应加热电源有很多的作用，首先，它可以加热整个工件和工件的零件。其次，感应加热电源也可以实现工件的透热，注重表面和轮廓加热。同时,也可进行金属和非金属材料的直接和间接加热。因此,在各个行业中，感应加热技术的应用越来越广泛。

目前来说，感应加热是当下所掌握的最有效率的加热方法。与传统的热传导加热方式不同，热传导是将一个工件的热量传送到另一个工件，感应加热是通过交流电，线圈的电感中的涡流导致线圈中的磁性物体在空穴中移动并产生热量。

感应电流可用于加热工件局部的外部热处理。这种工艺常见于局部退火、淬火，整体退火、淬火，也包括表面淬火。在钢铁等金属在各行各业的需求量越来越大的情况下，感应熔化设施被人们所喜爱，感应加热设备越来越多的进入了工厂，同时，也有越来越多的熔化设备品牌进入中国市场。