感应加热电源数字控制技术的研究
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摘要
中频感应加热以其高效、无污染、易控制等优点，已广泛应用于工业加热领域。鉴于目前感应加热装置很多采用模拟控制电路、感应加热电源的数字控制技术发展不成熟这一事实，本文探讨了并联式中频感应加热电源的微机控制技术。
通过阅读资料和文献，在对中频感应加热及其相关技术的发展、现状和趋势作了一个比较全面而深刻的研究基础上，论文分析了并联感应加热电源闭环控制的控制策略，并采用闭环开环分离的方法，解决了零电压启动问题；设计了中频感应加热电源的微机控制系统。通过实验的测试，验证了该微机控制系统的灵活性、可靠性和实用性。
The induction heating appliances of thyristor have been widely used in industrial cooking. An approximate analysis of medium frequency parallel converter used in power supply controlled by microcomputer is presented in this work. The proposed approach may be applied to converters whose industrial applications are induction heating and metal melting installations. It is shown that closed loop circuit feedback control and opened loop circuit control are separated during the zero-power start-up process. The self-starting of the medium frequency parallel converter is achieved. A practical design in hardware and software of the control system is also obtained. The experiment results on power system proved the flexibility and reliability of the digital system.
通过阅读资料和文献，在对中频感应加热及其相关技术的发展、现状和趋势作了一个比较全面而深刻的研究基础上，论文分析了并联感应加热电源闭环控制的控制策略，并采用闭环开环分离的方法，解决了零电压启动问题；设计了中频感应加热电源的微机控制系统。通过实验的测试，验证了该微机控制系统的灵活性、可靠性和实用性。
The induction heating appliances of thyristor have been widely used in industrial cooking. An approximate analysis of medium frequency parallel converter used in power supply controlled by microcomputer is presented in this work. The proposed approach may be applied to converters whose industrial applications are induction heating and metal melting installations. It is shown that closed loop circuit feedback control and opened loop circuit control are separated during the zero-power start-up process. The self-starting of the medium frequency parallel converter is achieved. A practical design in hardware and software of the control system is also obtained. The experiment results on power system proved the flexibility and reliability of the digital system.
引文
1．感应加热手册，John Davies-Peter Simpson著，张淑芳，柳祥训，蔡慰望译，国防工业出版社，1985．5
2．晶闸管中频电源基本知识，杨思俊，朱伯年 著，浙江科学技术出版社，1989．11
3．可控硅中频装置(译文集)，第一机械工业部情报所编，机械工业出版社，1975．7
4．感应加热装置，梁文林 著，机械工业出版社，1981．4
5．电路原理，周庭阳，江维澄 著，浙江大学出版社，1988．8
6．电力电子技术基础，贺益康，潘再平 著，浙江大学出版社，1995．2
7．电力电子学基础，徐以荣，冷增祥 著，东南大学出版社，1996．12
8．P87LPC767 OTP单片机原理，广州周立功单片机发展有限公司
9．感应加热电源系统动态特性研究，邢水泉 著，浙江大学硕士学位论文，1991．11
10．400KHz／5KW高频感应加热电源，林刚 著，浙江大学硕士学位论文，1992．12
11．感应加热电源智能监控器的研究，王渝 著，浙江大学硕士学位论文，2000．2
12．中频电源的故障诊断功率控制及检测，金天均 著，浙江大学硕士学位论文，1989．5
13．电力电子技术及其应用的最新发展(二)，钱照明，董伯藩，何湘宁 著，中国电机工程学报，1998，Vol．18，No．3
14．感应加热电源的发展，渝勇祥，陈辉明著，金属热处理，2000．8
15．感应加热电源的最新发展，张志远，陈辉明 著，机械工人(热工人)，1999．3
16．浅谈中频电源，黄文艺，潘道翔，李建荣著，承钢技术，1999．1
17．89C2051在整流触发电路中的应用，朱秀，谢子殿，姜华 著，黑龙江矿业学院学报，2000．12
18．中频电源的分段恒功率微机控制，程肇基，董伯藩，金天均著，浙江大学学报，1990．7
19．4kHz晶闸管中频电源的计算机控制及起动过程的研究，蒋黔麟，俞振凯，黄纵雷 著，1998．5
20．双闭环中频感应加热电源，李津福，章亦葵，杨立勋著，工业加热，1995．6
21．微机控制晶闸管中频电源的研制，肖建立 著，电力电子技术，1999．2
22．电力电子技术在感应加热电源中的应用，张智娟，侯立群 著，应用能源技术，2000．5
23．能使中频电源恒功率因数输出的触发电路，纪钢，宋惠玲 著，电子技术，1994．1
24．PLC在中频感应加热设备中的应用，童军著，煤矿自动化，1999．4
25．串联谐振感应加热电源频率跟踪控制的研究，田健，王华民，郭会军，李朝阳 著，工业加热，2000．2
26．晶闸管中频电源故障的分析与处理，俞勇详 著，新技术新工艺，2000．8
27．用微机控制可控硅中频电源装置，王景清 著，EPC，Vol．12，No．3
28．半导体感应加热电源，林渭勋 著，基础自动化，1997．4
29．晶闸管中频加热电源的微机控制，常炳国，王华民著，工业加热，1999．1
30．可控硅中频电源的自动控制，顾德英，李义杰，王学东 著，阜新矿业学院学报，1996．1
31．中频电源整流回路的微机控制，石磊，葛天孝，庄程 著，黑龙江矿业学院学报，1997．6
32．晶闸管中频电源微机控制系统，李荣英，韦秉越，谭继文，张静，金玉尧著，电子节能，1997Vol．3
33．静止中频电源的微机控制，林国华，邓剑琪 著，软件开发与应用，1996．3
34．晶闸管静止变频电源的微机控制系统，彭永进，彭楚武，孟志强 著，
电力电子技术，1992．11
35．80C196MC微控制器在中频逆变电源中的应用，周党生，杨荫福 著，电气传动自动化，2000．4
36．基于80C196MC中频SPWM逆变电源数字化控制系统，杨荫福，周党生 著，电力电子技术，1999．10
37．中频并联逆变器的微机控制，李敏远，万伯任 著，西安理工大学学报，Vol．11 No．4，1995
38．单片微机控制的晶闸管中频电源，潘航文，诸葛琨 著，电力电子技术，1992．1
39. An Approximate Analysis of a Starting Process of a Current Source Parallel Inverter with a High-Q Induction Heating Load, Vadim Chudnovsky, Boris Axelrod and Arieh L. Shenkman, IEEE TRANSACTION ON POWER ELECTRONICS, Vol. 12, 1997.3
40. The Stroboscopic Method of Analysis of Transient Phenomena in a Parallel Capacitor Compensated Medium Frequency Inverter During Starting and Sudden Load Disturbances, K. Venkata Ratnam, V. S. Naga Kumar, Power Electronics and Variable-Speed Drives, Conference Publication, 26-28, 1994.10
41. Self-Started Voltage-Source Series-Resonant Converter for High Power Induction Heating and Melting Applications, Praveen K. Jain, José R. Espinoza and Shashi B. Dewan, IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, 1997.10
42. Simple Starting Scheme For a Parallel Resonance Inverter for Induction Heating, Richard Bonert and J. Douglas Lavers, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 9, 1994.5
43. Medium frequency combined inverter for electroheat with improved starting arrangements, V. Chudnovsky, B. Axelrod and A. Shenkman, IEE Proc.-Electr. Power Appl., Vol. 143, 1996.3
44. A Dynamic Model for the Simulation of Induction Heating Devices, J. Nerg, K. Tolsa, P. Silvcntoinen, J. Partanen and J. Pyrhnen, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 35, 1999.9
2．晶闸管中频电源基本知识，杨思俊，朱伯年 著，浙江科学技术出版社，1989．11
3．可控硅中频装置(译文集)，第一机械工业部情报所编，机械工业出版社，1975．7
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10．400KHz／5KW高频感应加热电源，林刚 著，浙江大学硕士学位论文，1992．12
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14．感应加热电源的发展，渝勇祥，陈辉明著，金属热处理，2000．8
15．感应加热电源的最新发展，张志远，陈辉明 著，机械工人(热工人)，1999．3
16．浅谈中频电源，黄文艺，潘道翔，李建荣著，承钢技术，1999．1
17．89C2051在整流触发电路中的应用，朱秀，谢子殿，姜华 著，黑龙江矿业学院学报，2000．12
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19．4kHz晶闸管中频电源的计算机控制及起动过程的研究，蒋黔麟，俞振凯，黄纵雷 著，1998．5
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24．PLC在中频感应加热设备中的应用，童军著，煤矿自动化，1999．4
25．串联谐振感应加热电源频率跟踪控制的研究，田健，王华民，郭会军，李朝阳 著，工业加热，2000．2
26．晶闸管中频电源故障的分析与处理，俞勇详 著，新技术新工艺，2000．8
27．用微机控制可控硅中频电源装置，王景清 著，EPC，Vol．12，No．3
28．半导体感应加热电源，林渭勋 著，基础自动化，1997．4
29．晶闸管中频加热电源的微机控制，常炳国，王华民著，工业加热，1999．1
30．可控硅中频电源的自动控制，顾德英，李义杰，王学东 著，阜新矿业学院学报，1996．1
31．中频电源整流回路的微机控制，石磊，葛天孝，庄程 著，黑龙江矿业学院学报，1997．6
32．晶闸管中频电源微机控制系统，李荣英，韦秉越，谭继文，张静，金玉尧著，电子节能，1997Vol．3
33．静止中频电源的微机控制，林国华，邓剑琪 著，软件开发与应用，1996．3
34．晶闸管静止变频电源的微机控制系统，彭永进，彭楚武，孟志强 著，
电力电子技术，1992．11
35．80C196MC微控制器在中频逆变电源中的应用，周党生，杨荫福 著，电气传动自动化，2000．4
36．基于80C196MC中频SPWM逆变电源数字化控制系统，杨荫福，周党生 著，电力电子技术，1999．10
37．中频并联逆变器的微机控制，李敏远，万伯任 著，西安理工大学学报，Vol．11 No．4，1995
38．单片微机控制的晶闸管中频电源，潘航文，诸葛琨 著，电力电子技术，1992．1
39. An Approximate Analysis of a Starting Process of a Current Source Parallel Inverter with a High-Q Induction Heating Load, Vadim Chudnovsky, Boris Axelrod and Arieh L. Shenkman, IEEE TRANSACTION ON POWER ELECTRONICS, Vol. 12, 1997.3
40. The Stroboscopic Method of Analysis of Transient Phenomena in a Parallel Capacitor Compensated Medium Frequency Inverter During Starting and Sudden Load Disturbances, K. Venkata Ratnam, V. S. Naga Kumar, Power Electronics and Variable-Speed Drives, Conference Publication, 26-28, 1994.10
41. Self-Started Voltage-Source Series-Resonant Converter for High Power Induction Heating and Melting Applications, Praveen K. Jain, José R. Espinoza and Shashi B. Dewan, IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, 1997.10
42. Simple Starting Scheme For a Parallel Resonance Inverter for Induction Heating, Richard Bonert and J. Douglas Lavers, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 9, 1994.5
43. Medium frequency combined inverter for electroheat with improved starting arrangements, V. Chudnovsky, B. Axelrod and A. Shenkman, IEE Proc.-Electr. Power Appl., Vol. 143, 1996.3
44. A Dynamic Model for the Simulation of Induction Heating Devices, J. Nerg, K. Tolsa, P. Silvcntoinen, J. Partanen and J. Pyrhnen, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 35, 1999.9