MOSFET串联谐振逆变器控制电路的研究

石家庄铁道大学毕业设计MOSFET串联谐振逆变器控制电路的研究2014届继续教育学院专业机械设计制造及其自动化学号学生姓名指导教师欲得本设计全部说明书请联系QQ229780692完成日期2013年11月2日题目MOSFET串联谐振逆变器控制电路的研究专业机械设计制造及其自动化班级09级学生姓名承担指导任务单位导师姓名导师职称高级工程师一、毕业设计内容1、MOSFET的使用性能和驱动要求。2、串联谐振逆变器的结构及工作状态分析。3、控制电路的分析。4、控制电路的设计及改进。二、基本要求1、条理清楚，原理正确，计算准确。2、术语要求准确、规范。3、元件参数选则得当，要有计算依据；4、原理要难度适当，能够被大部分人接受；三、进度计划：2013年9月1日：进行毕业设计指导，组织学员选择设计题目。2013年9月2日—9日：审定学员毕业设计大纲，发放毕业设计任务书。2013年9月10日—16日：审查学员毕业设计开题报告，开始撰写毕业设计。2013年9月17日—10月5日：学员组织材料，撰写初稿。2013年10月6日—13日：审查初稿，指导学员修改论文。2013年10月14日—19日：进行二次论文修改指导、定稿。2013年10月20日—10月24日：审订论文格式，告知打印一式两份。2013年10月25日—11月2日：最终定稿，告知准备论文答辩。教研组主任签字时间2013年9月2日毕业设计开题报告题目MOSFET串联谐振逆变器控制电路的研究专业机械设计制造及其自动化班级09级学生姓名一、研究目的和意义1、MOSFET的使用性能和驱动要求。2、串联谐振逆变器的结构及工作状态分析。3、控制电路的分析。4、控制电路的设计及改进。谐振逆变器是固态感应加热电源中最重要的组成部分，它通过负载谐振槽路来创造功率器件的零开关（ZVS）或零电流开关（ZCS）条件，所以其开关损耗相对于脉宽调制（PWM）的硬开关模式要小得多，其开关频率可以得到更高的提升以满足被加热负载的需要。由于固态感应加热电源的晶闸管相控整流器的控制技术已经非常成熟，所以固态感应加热电源的控制目前主要集中在对其谐振逆变器的控制上[5]。因而对于控制电路的分析和研究也是非常具有理论意义和工程实用价值的。二、研究的现状和内容目前逆变锁相控制方法主要分为：定时控制和定角控制两种。对于电压型固态感应加热电源来说，功率器件的最佳开关时刻和功率器件吸收电容的大小、负载电压和电流的比值、死区时间等因素有关，并且它们之间的关系是非线性的。这种非线性的控制关系采用传统的模拟锁相电路是难以实现的，而需要采用数字化智能控制是逆变锁相控制的一种有效手段。对于固态感应加热电源的功率调节方式来说，目前主要分为：整流器侧调功和逆变器侧调功两类。中小功率的固态感应加热电源一般采用逆变器侧调功以简化主电路，而对于中大功率的固态感应加热电源，主要采用整流器侧调功以使谐振逆变器获得最佳的工作性能[12]。本文重点分析了其中的MOSFET串联谐振型逆变器控制电路的工作原理，对电压型谐振逆变器的换流过程及锁相控制原理进行了分析，并对一种能使开关损耗最小的零电压换流的谐振逆变器ZVS锁相控制方法进行了重点研究。指导教师签字时间2013年9月11日三、参考文献[1]石新春，杨京燕.电力电子技术.中国电力出版社．[2]潘天明．现代感应加热装置．机械工业出版社．[3]石新春，杨京燕，王毅．电力电子技术．中国电力出版社．[4]吕宏，黄玉水，张仲超．串联谐振单相全桥逆变器常用控制方法的研究．电源技术应用，2002，5(5)．[5]张一工．现代电力电子技术与应用．科学出版社．[6]GrajalesL，SabateJA，WangKR，ela1．Designofal0kW．500kHzPhase—ShiftControlledSeriesResonantInverterforInductionHeating．ConferenceRecordofthelndustDApplicationsSociet)AnnualMeeting．IEEE，1993，2：843-849．[7]王毅，余岳辉．新型功率MOSFET驱动电路的设计[J]．微电子学，1998，28(3)．[8]潘天明．工频和中频感应炉．冶金工业出版社．[9]林渭勋．电力电子技术基础．机械设计出版社．[10]徐以荣．电力电子技术基础．东南大学出版社．[11]YanYin，ReganZane，RobertErickson．DirectModelingofEnvelopeDynamicsinResonantInverters．UniversityofColoradoatBoulder，2003：1313-1318．[12]鲍建字，徐炜，张仲超．软开关相移PWM感应加热技术的研究．电力电子技术，2000，34(6)．[13]许国展．应用于感应加热的负载串联共振电压型反流器设计与研制．中原大学硕士学位论文．2002．[14]ChenYuhui，IeeFredC，LucaAmoroso，eto1．AResonantMOSFETGateDriverWithEfficientEnergyRecoveryJJ．1EEETransactionsonPowerElectronics、2004：470-477．[15]田颖，陈培红．功率MOSFET驱动保护电路设计与应用[J]．电力电子技术，2005，39(1)：73-74，80．石家庄铁道大学毕业设计书毕业设计评语及成绩学生姓名专业机械设计制造及其自动化班级09级学号毕业设计题目MOSFET串联谐振逆变器控制电路的研究指导教师姓名指导教师职称高级工程师指导教师评语：专家评语：签字：年月日答辩小组意见：答辩小组组长签字：年月日成绩：院长（主任）签字：年月日石家庄铁道大学毕业设计说明书VIMOSFET串联谐振逆变器控制电路的研究摘要感应加热电源具有高效、清洁、控制灵活及加热速度快等优点，在工业领域中有着广泛而重要的应用。而固态感应加热电源是感应加热装置的关键设备之一，它的作用是利用电力电子器件将工频交流电能转换为加热工件所需的高频交流电能。谐振逆变器是固态感应加热电源中最重要的组成部分，目前对加热电源的控制也主要集中在对谐振逆变器的控制上。对逆变电路的控制主要采用锁相环来实现，一方面利用锁相环电路实现逆变器的输出电压自动跟踪负载的电流信号，使逆变器工作在准谐振状态或谐振状态，减小功率开关器件的损耗；另一方面也保证了电源在工件热态下能输出额定功率，而工件为冷态时又不会过载，即提高了电源的负载适应性。本文重点分析了其中的MOSFET串联谐振型逆变器控制电路的工作原理，对电压型谐振逆变器的换流过程及锁相控制原理进行了分析，并对一种能使开关损耗最小的零电压换流（ZVS-ZeroVoltageSwitching）的谐振逆变器ZVS锁相控制方法进行了重点研究。通过对一种锁相控制电路的分析和改进，表明它是非常适用于现代感应加热电源的。关键词：MOSFET；串联谐振逆变器；ZVS换流；锁相控制石家庄铁道大学毕业设计说明书VIITHESTUDYOFSERIESRESONANTINVERTERCONTROLCIRCUITAbstractTheinductionheatingpowerhashighlyeffective,clean,controlflexibility,speedadvantagesofheatingandsoonmerits,andithaswidespreadandtheimportantapplicationintheindustrialfield.thesolidstateinductionheatingpowersourceisoneofinductionheatinginstallmentkeyequipments,hisfunctionistransformsusingtheelectricpowerelectronicdevicethepowerfrequencyexchangeelectricalenergytoheatupthehighfrequencyexchangeelectricalenergywhichtheworkpieceneeds.Theresonantinvertoristhemostimportantconstituentinthesolidstateinductionheatingpowersource,atpresenttoheatsuppowersource'scontrolalsomainlytoconcentratetotheresonantinvertor'scontrol.Mainlyusesthephase-lockedlooptothecontravariantelectriccircuit'scontroltorealize,ontheonehandrealizesinvertor'soutputvoltageautomatictrackingloadelectriccurrentsignalusingthephase-lockedloopelectriccircuit,causestheinvertorworkintheaccurateresonantconditionortheresonantcondition,thethrottleclosureswitchcomponent'sloss;Ontheotherhandhadalsoguaranteedthepowersourcecanoutputtheratedpowerundertheworkpiecethermalstate,butworkpieceforcoldcleancriticalitytimewillnotoverload,namelyenhancedpowersource'sloadcompatibility.ThisarticleselectiveanalysisMOSFETseriesresonanceinvertorcontrolcircuit'sprincipleofwork,hastradedtheclassprocessandthephase-lockcontrolprincipletothevoltageresonanceinvertorhascarriedontheanalysis,Andcouldcausetheswitchinglosssmallestzeropotentialtradedtheclass(ZVS-ZeroVoltageSwitching)theresonantinvertorZVSphase-lockcontrolmethodtoonekindtoconductthekeyresearch..Throughtoonekindofphase-lockcontrolcircuit'sanalysisandtheimprovement,indicatedthatitissuitableforthemoderninductionheatingpowersource.Keywords：MOSFET；Seriesresonantinverter；ZVSConverter；Phase-lockcontrol石家庄铁道大学毕业设计说明书目录摘要...............................................................................................................................................VIAbstract.......................................................................................................................................V