大功率商用電磁加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、22大功率商用電磁加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告1電磁加熱系統(tǒng)原理與特點(diǎn)當(dāng)線圈流過(guò)高頻交變電流時(shí)會(huì)在其周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，如果該磁場(chǎng)靠近金屬表面，則在金屬中能感應(yīng)出漩渦狀的電流， 簡(jiǎn)稱渦流。渦流的大小與金屬材料的 導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、幾何尺寸有關(guān)。渦流本身也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，其強(qiáng)度取決于渦流的 大小，其方向與線圈電流磁場(chǎng)相反，因而抵消部分原磁場(chǎng)，它與線圈磁場(chǎng)疊加后P、形成線圈的交流阻抗，導(dǎo)致線圈的電感量發(fā)生變化(減小)。這些渦流消耗電能， 在感應(yīng)加熱裝置中，利用渦流可對(duì)金屬進(jìn)行加熱熱。渦流的大小與金屬的電阻率 磁導(dǎo)率卩、厚度h，金屬與線圈的距離，激勵(lì)電流角頻率3等參數(shù)有關(guān)。超音頻和高頻工業(yè)上把感應(yīng)加熱依頻率分為四種：工

2、頻(50 Hz);中頻(0.5 Hz8 kHz);超 音頻(20Hz60kHz);高頻(60Hz600kHz).工頻交流電直接由配電變壓器提供； 中頻交流電由三相電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)中頻發(fā)電機(jī)或用可控硅逆變器產(chǎn)生； 交流電由大功率電子管振蕩器產(chǎn)生電磁感應(yīng)加熱如圖1所 示。高頻電磁感應(yīng)加熱方法是 利用電磁感應(yīng)在被加熱體內(nèi) 產(chǎn)生的渦流，對(duì)被加熱體進(jìn)行 渦流加熱。將被加熱體看成無(wú) 數(shù)個(gè)同心圓狀的電流環(huán)網(wǎng)路， 當(dāng)通過(guò)被加熱體線圈的磁通 增加時(shí)，就產(chǎn)生使它減小的方 向的感生電流；當(dāng)通過(guò)線圈的 磁通減小時(shí)，就產(chǎn)生使它增加 的方向的感生電流，該電流稱 為渦流。渦流的計(jì)算公式為：Jd m(A/m2)(1)為加熱2 r

3、dt式中：J為以r為半徑的圓內(nèi)交變磁通在加熱體表面形成的渦流;體金屬的導(dǎo)電率；m為半徑r圓內(nèi)的磁通。將被加熱體和電磁感應(yīng)加熱線圈結(jié)合在一起，中問(wèn)留有 24 mm勺間隙，電 磁感應(yīng)加熱線圈通過(guò)高頻交變電流，便相當(dāng)于在電磁感應(yīng)加熱線圈和被加熱體之 間形成無(wú)數(shù)個(gè)小交變磁場(chǎng)，這些小磁場(chǎng)的磁通變化，在被加熱體表面產(chǎn)生渦流， 渦流的能量轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到加熱的目的。感應(yīng)加熱是利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)磁力線通過(guò)鍋局部 時(shí)，磁力線被切割而產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流，使鍋局部瞬間迅速發(fā)熱。由于“集膚效應(yīng)”， 渦流分布高度集中于鍋表面，而且隨距表面的距離增大而急劇下降。 設(shè)鍋表面的感應(yīng)電流強(qiáng)度為I。，沿感應(yīng)透入深

4、度方向，距離表面x處的感應(yīng)電流強(qiáng)度為l(x) loe x/，渦流的理論透入深度為(2)式中 為電阻率(10 8 mm) ； f為頻率(Hz)； 為導(dǎo)磁率(410 7T/A)實(shí)際應(yīng)用中規(guī)定l(x)降至表面渦流強(qiáng)度的1/e處的深度為“電流透入深度”,經(jīng) 計(jì)算證明，86. 5的熱量是發(fā)生在深度為的薄層內(nèi)。鋼鐵材料在感應(yīng)加熱過(guò)程中， 隨溫度的上升而增大， 的大小在材料失去 磁性前基本不變，而達(dá)到居里點(diǎn)溫度(鐵為770 C,中碳鋼724 C)以上鋼材就失去 磁性，急劇下降為真空導(dǎo)磁率，即 1。材料在失磁前的渦流透入深度稱為“冷態(tài)的渦流透入深度” 冷。而隨著材料溫度的上升，會(huì)導(dǎo)致 增大和 下降，使 渦流分

5、布平緩，透入深度增大?？紤]一塊厚為h，電阻率為 ，半徑為a的金屬圓板，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、 隨時(shí)間交變的磁場(chǎng)中，為了計(jì)算熱功率，沿著電流方向?qū)⒔饘賵A板分割成若干個(gè) 寬度為dr、周長(zhǎng)為2 r，厚度為h的金屬薄筒，任意一個(gè)薄筒的感生電動(dòng)勢(shì)為d dt2 dB r dt(3)薄簡(jiǎn)的電阻為R2 r h dr(4)所以薄筒的瞬時(shí)熱功率為dp2hr3 drdB(5)R2dt整塊金屬圓板的渦流的瞬時(shí)熱功率為Pa0dPha482dBdt(6)dB 設(shè) B B0 si nt，貝UB0 cos t，dt渦流在一個(gè)周期內(nèi)的平均熱功率為一 1 .丄ha4 2 2 1 r 2h 2 2 4p pdtB0cos tdtB0

6、a(7)T080 T 0160由上式可見(jiàn)，若要得到較大的熱功率輸出，必須選擇高頻交變的電磁場(chǎng)，產(chǎn) 生較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，且金屬的電阻率要較小。由于感應(yīng)器的工作電流很大且頻率很高， 在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)， 必須考慮電磁感 應(yīng)的三個(gè)基本效應(yīng)：集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)和圓環(huán)效應(yīng)。集膚效應(yīng) 當(dāng)變化的電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，它周圍的磁場(chǎng)也隨著變化。 這變化的磁場(chǎng)也要在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流， 因而影響導(dǎo)體中電流的分布， 使電流 趨向?qū)w表面。也就是說(shuō)，愈靠近導(dǎo)體的表面，電流的密度就越大。頻率越高， 集膚效應(yīng)就越明顯。因此，在高頻狀態(tài)下，常采用中空導(dǎo)線，或用若干股并列的 細(xì)導(dǎo)線作為輸出饋線。鄰近效應(yīng) 就是導(dǎo)體的鄰近還有其他載有

7、變化電流的導(dǎo)體時(shí)，每一導(dǎo)體 中的電流將要重新分布，和孤立時(shí)不一樣，其分布是不均勻的。不均勻的程度， 則視導(dǎo)體的形狀、尺寸、相對(duì)位置以及交變電流的頻率而定。圓環(huán)效應(yīng) 是指環(huán)形導(dǎo)體的電流分布有集中于內(nèi)表面的趨勢(shì)，而且其程 度也受頻率的影響。頻率越高，圓環(huán)效應(yīng)就越明顯。采用感應(yīng)加熱原理設(shè)計(jì)的高頻電磁加熱系統(tǒng)具有著突出的優(yōu)點(diǎn)。 它是利用電 磁感應(yīng)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)， 在發(fā)熱體的表面形成渦流達(dá)到直接加熱的目的， 效率高， 加熱時(shí)間比相同功率的加熱器要快得多， 更值得指出的是， 它通過(guò)感應(yīng)線圈使發(fā) 熱體產(chǎn)生渦流達(dá)到加熱的目的， 實(shí)現(xiàn)了發(fā)熱體和主電路之間電氣上的隔離， 避免 了因絕緣損壞而產(chǎn)生的漏電現(xiàn)象，在安全

8、性上大大提高了。感應(yīng)加熱具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 加熱速度快。由于感應(yīng)加熱過(guò)程主要是依靠電流感應(yīng)透熱和傳導(dǎo)的方式 實(shí)現(xiàn)，故在很短的時(shí)間內(nèi)便能加熱到預(yù)期的溫度。(2) 熱損少、加熱效率高。在感應(yīng)加熱過(guò)程中，能量的傳遞是以電磁波的形 式進(jìn)行的，故受外界的干擾小、 能量的擴(kuò)散少， 提高了能量的利用率和加熱熱效 率。(3) 無(wú)污染。加熱熱源是電能，不會(huì)產(chǎn)生任何有害的氣體和污染物，屬于環(huán) 保型的熱源。(4) 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。加工過(guò)程中熱源的參數(shù)主要是電源的功率和頻率， 這兩項(xiàng)電參數(shù)在控制過(guò)中是很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的， 不需要相關(guān)的轉(zhuǎn)換模塊， 可 以更有效地控制加工的質(zhì)量。(5) 實(shí)現(xiàn)了發(fā)熱體和主電路之間電氣

9、上的隔離，避免了因絕緣損壞而產(chǎn)生 的漏電現(xiàn)象，在安全性上大大提高了。2 技術(shù)指標(biāo)1.1 輸入電壓：三相 380V20%，50Hz；1.3工作環(huán)境溫度：(-10 +60)C；1.4 最大輸出功率 15Kw;1.5 輸出功率連續(xù)可調(diào)；2電磁加熱系統(tǒng)的功能2.1過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)功率保護(hù)和故障報(bào)警顯示功能；2.2軟啟動(dòng)、軟關(guān)斷功能；2.2停電記憶功能；2.3 IGBT高溫保護(hù)、線圈高溫保護(hù)和故障報(bào)警顯示及自動(dòng)恢復(fù)功能；2.4 IGBT溫度傳感器、線圈溫度傳感器、調(diào)功電位器開(kāi)路、短路保護(hù)和故 障報(bào)警顯示功能；2.5關(guān)機(jī)散熱風(fēng)機(jī)延時(shí)功能；2.6小物件檢測(cè)功能（小于80mm不加熱）。3外形尺寸及系統(tǒng)組成

10、3.1主機(jī)箱外殼尺寸 主機(jī)箱尺寸圖：圖2主機(jī)箱主要尺寸3.2.3 LED顯示屏控制接口定義和原理圖3 LED顯示屏GND申亓輻入+5V十凸V圖4顯示板控制接口定義3主電路設(shè)計(jì)三相交流電通過(guò)濾波后送入三相整流模塊，得到一脈動(dòng)直流電源，通過(guò)n型濾波獲得直流電壓源，其額定幅度為 513V。主電路有兩種選擇，其一是半橋，其二是全橋，半橋通過(guò)橋路電容和電感形 成諧振，全橋通過(guò)電感和串聯(lián)電容形成諧振。 這兩種電路均可以應(yīng)用，但全橋需 要四個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，需要4個(gè)IGBT，但通過(guò)的電流是半橋的1半。本設(shè)計(jì)采用半橋電路。3.1輸入?yún)?shù)計(jì)算最大輸出功率Pmaxout15 KW系統(tǒng)效率min 0-85則變換器最大輸入

11、功率naxinPmax150000.8517647W輸入電壓380V20%，最大456V，最小304V，三相全橋整流后, 最大直流電壓Umax 456 1.35615V最小直流電壓Umin304 1.35410.4V因此輸入最大電流I maxu：:x；2 A因此主電路整流管額定電流和IGBT額定電流必須大于最大電流，考慮安全 系數(shù)，取額定電流為150A/1200V。3.2半橋設(shè)計(jì)5所示。市電交流380 V經(jīng)過(guò)濾波整流后變?yōu)榇蠹s510 V圖5電磁灶系統(tǒng)框圖電磁灶系統(tǒng)框圖如圖 直流，通過(guò)半橋諧振逆變 電路的振蕩在線圈中產(chǎn) 生交變磁場(chǎng)，在發(fā)熱體中 產(chǎn)生渦流以達(dá)到加熱的 目的。把渦流效應(yīng)等效到 原邊，

12、用L、R串聯(lián)表示。 當(dāng)負(fù)載為RLC且滿足振蕩 條件時(shí)，這種負(fù)載稱為諧 振負(fù)載，對(duì)于諧振負(fù)載可 以通過(guò)改變頻率來(lái)改變 輸出的電壓和功率。逆變 式諧振負(fù)載（串聯(lián)諧振）的電路特點(diǎn)是:逆變電路輸出的波形為方波（方波電壓）；可以將逆變頻率調(diào)諧在諧振頻率附近， 而正弦輸出的電流，無(wú)需通過(guò)低通濾 波器消除其最低次諧波，所謂“諧振逆變”電路因此得名；因?yàn)槔秘?fù)載諧振特點(diǎn)電路中的元件要承受很大的電流或電壓。圖6串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的形式如圖6所示，其中L是諧振電感，C是諧振電容，渦流 等效阻抗R。對(duì)圖3所示的電路圖，導(dǎo)納可表示為丫(s)sCs2LC sRC 1(9)它是頻率s j的函數(shù)，令R2L，10，則有

13、:Y(s)12 sR s1 22 s 0(10)由式（10）可以看出，在諧振時(shí)，即s0時(shí)，電感和電容阻抗相互抵消,IgY(s)igig圖7對(duì)數(shù)幅頻特性曲線 令串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為0LR(11)則式(10)可改寫為1Y(s) R(12)2 s電路諧振時(shí)，Y(s0)1設(shè)電源電壓為U s，則電流為I(s)U(s)Y(s)，電容電壓Uc(s)I(s)sCY(s) U(s)- sC222 s 0 sCR2U(S)p 02s 2 s 0(13)(14)Uc(s)U(s)也就是說(shuō)諧振時(shí)負(fù)載電壓等于電源電壓，電容上的電壓可達(dá)電源電壓的諧振時(shí)AB通過(guò)調(diào)整工作頻率，調(diào)整通過(guò)開(kāi)關(guān)管，S1、S2的開(kāi)通和關(guān)斷，感

14、應(yīng)線圈電感和半橋電路的兩個(gè)電容在各自的回路形成諧振。當(dāng)逆變器工作在諧振頻率 0時(shí)，開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換總是發(fā)生在開(kāi)關(guān)器件電流過(guò)零時(shí)刻，在這種情況下，所有反并聯(lián)二極管始終不通過(guò)電流。實(shí)際上半橋輸出入電壓為幅度為U/2的方波，只要0，而且Q值足夠大，電流幾乎為正弦波iaY(j 0)Ua1mSin 0t12Usin0t(15)2U一Ua1m為方波電壓的基波分量幅值。輸出功率若輸出15kw，不考慮效率，等效電阻當(dāng)逆變電路的工作頻率大于諧振頻率2UR0.352U1 2（0，且0），lc作用相當(dāng)于一個(gè)電感LeLeL(10)2)(17)諧振電路的阻抗等值于LeR電路,工作于感性負(fù)載，電流滯后于電壓iaRCL/

15、上11 2U 1sin( tarctg(18)當(dāng)逆變電路的工作頻率小于諧振頻率0，且 0），LC作用相當(dāng)于一個(gè)電感CeCe(19)C諧振電路的阻抗等值于RC電路,工作于容性負(fù)載，電流超前于電壓1 2URarctg(CeR)(20)從上面分析可以看出，當(dāng)沒(méi)有鍋在灶上時(shí)，沒(méi)有渦流產(chǎn)生，電路為純電感負(fù) 載，儲(chǔ)存在電感中的能量和電容交換， 輸入直流平均電流為零，若灶上有一個(gè)較 小的金屬物體時(shí)，渦流等效到電感原邊的電阻較大， 輸入直流平均電流較小，因 此可以根據(jù)輸出電流衰減的快慢判斷有無(wú)鍋，實(shí)現(xiàn)小于某直徑金屬不加熱功能。當(dāng)渦流發(fā)生時(shí)，渦流本身也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，其強(qiáng)度取決于渦流的大小，其方向 與線圈電流磁場(chǎng)相

16、反，因而抵消部分原磁場(chǎng)，它與線圈磁場(chǎng)疊加后形成線圈的交 流阻抗，導(dǎo)致線圈的電感量發(fā)生變化（減?。?。沒(méi)有鍋時(shí)，電感為其測(cè)量值，最小諧振頻率空r1 ，當(dāng)工作頻率遠(yuǎn)大空c于此諧振值時(shí)，其輸出電流滯后電壓約 90度電角度。有鍋時(shí)，電感值增大，即L空 L合，諧振頻率減小，不同的鍋諧振頻率不同最大諧振頻率合r，當(dāng)工作頻率接近于此諧振值時(shí)，負(fù)載等效為L(zhǎng)R負(fù)-合 min C載，其輸出電流滯后于電壓，小于 90度電角度，當(dāng)在諧振點(diǎn)工作時(shí)，其等效負(fù) 載為純電阻負(fù)載，電流和電壓同相位。從公式（7）可知，輸出的功率與工作頻率的平方成正比，因此通過(guò)調(diào)解諧 振工作頻率就可以調(diào)解輸出功率。同一工作頻率下，調(diào)解占空比相當(dāng)于調(diào)

17、解了磁 感應(yīng)強(qiáng)度B,而輸出的功率與B的平方成正比，因此調(diào)解占空比也可以調(diào)解輸出 功率。因此通過(guò)調(diào)節(jié)工作頻率和占空比都可以調(diào)解輸出功率， 可以分別應(yīng)用或同時(shí) 應(yīng)用。為了使電路在不同鍋材質(zhì)情況下都工作在諧振條件下， 必須合理選擇電容 和電感大小。由于IGBT最大工作頻率受器件限制，一般不大于30KHZ,所以最大諧振頻 率小于IGBT最大工作頻率，最小諧振頻率為IGBT最小工作頻率?？蛰d時(shí)，電容選取0.8uF，電感為120uH，最小諧振頻率為min12丄空C12 10 0.8 12016243Hz3.3工作過(guò)程分析半橋電路如圖2所示，為了分析方便，重畫其電路如圖 8所示S1D1_C?CAPBT?BA

18、TTERS2C?CAPD2RL卞(M WWWfk圖8半橋電路當(dāng)電路工作頻率大于諧振頻率時(shí)，電壓超前電流相位，回路負(fù)載特性呈現(xiàn)感 性，設(shè)某一時(shí)刻，開(kāi)關(guān)管S1處于導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載中流過(guò)電流（如圖 5中實(shí)現(xiàn)表 示），當(dāng)S1關(guān)斷時(shí)，由于電感的儲(chǔ)能作用，將通過(guò)二極管D2續(xù)流，如圖9所示。圖9感性負(fù)載時(shí)的工作過(guò)程由于D2續(xù)流，IGBT（ S2）EC之間的電壓僅為二極管爭(zhēng)相導(dǎo)通壓降， S1承受電源電壓，死區(qū)時(shí)間結(jié)束后，開(kāi)通 S2, D2承受反向電壓而關(guān)斷，如果能夠正 好在續(xù)流結(jié)束之前開(kāi)通S2,則實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)通，二極管 D2實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷。當(dāng)電路工作頻率小于諧振頻率時(shí)，電流超前電壓相位，回路負(fù)載特性呈現(xiàn)容 性

19、，設(shè)某一時(shí)刻，開(kāi)關(guān)管S1處于導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載中流過(guò)電流（圖10中用實(shí)線表 示），由于電流超前電壓相位，因此在S1仍導(dǎo)通時(shí)電流首先過(guò)零，之后電流通過(guò) 二極管D1反向流通（圖10中用虛線表示），如圖10中所示。圖10感性負(fù)載時(shí)的工作過(guò)程二極管D1導(dǎo)通后，S1實(shí)際上已不起作用，當(dāng)S1關(guān)斷，S2導(dǎo)通時(shí)，D1將 承受反向電壓而強(qiáng)迫關(guān)斷，關(guān)斷過(guò)程中 D1將產(chǎn)生較大的反向恢復(fù)電流，此恢復(fù) 電流將通過(guò)D1、S2使電源短路，從而危及IGBT。當(dāng)S2導(dǎo)通末期，電流再次提 前反向，D2續(xù)流，此時(shí)如果S1導(dǎo)通，D2將承受反向電壓而強(qiáng)迫關(guān)斷，二極管 D2反向恢復(fù)電流和S2使電源短路。通過(guò)上面分析可以看出，當(dāng)電路工作于容性

20、狀態(tài)時(shí)，IGBT的交替導(dǎo)通，由于二極管反向恢復(fù)電流較大，IGBT損耗較大，不適合頻繁起動(dòng)的工作場(chǎng)合，容 易導(dǎo)致IGBT的損壞。當(dāng)電路工作于感性狀態(tài)時(shí)，IGBT可以實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通， 開(kāi)關(guān)損耗取決于電流滯后的角度。因此，要讓諧振回路工作于略感性負(fù)載的準(zhǔn)諧振狀態(tài)，保證電路的安全可靠 工作。3.3部分電路參數(shù)設(shè)計(jì)1）功率跟定電路由于電位器為1k,為了保證輸出最大值為3V, -53R 1R 4k ，取 3.9K。 D當(dāng)電位器最大時(shí)輸出：15 1 3.06/3.9 1最小時(shí)0V。為了防止電源故障時(shí)輸出電壓升 高，采用3.3V穩(wěn)壓管限幅。如圖11所 示。2 ）溫度傳感器LM35希望當(dāng)溫度150攝氏度時(shí)，輸出

21、3V。LM35每度變化10mV，150度時(shí)輸 出電壓150 10mV 1500mV 1.5VvccR783.9KRP1A1KD?2gN4728(3.3V)圖11功率給定電路采用同相放大器其放大倍數(shù)為2,即R58 R57 10K放大倍數(shù)=1 + =2R573）5V分壓為3.3V分壓電電阻分別為上電阻5.1K ，下電阻10K。4）變壓器設(shè)計(jì)變壓器初級(jí)輸入電壓380V，次級(jí)共6個(gè)繞組，其輸出分別為18V，0.8A，作為Vcc電壓的輸入，LM350 ；18V，0.2A，作為-Vcc電壓的輸入，MC33063設(shè)計(jì)為降壓；18V，0.5A，作為+15VH電壓的輸入，MC33063設(shè)計(jì)為降壓;12V，0.3

22、A，作為-5VH電壓的輸入，MC33063設(shè)計(jì)為降壓；18V，0.5A，作為+15VL電壓的輸入，MC33063設(shè)計(jì)為降壓;12V，0.3A，作為-5VL電壓的輸入，MC33063設(shè)計(jì)為降壓； 高度不大于90mm，匝間隔離電壓，原副邊隔離電壓大于 3000V.3.4軟啟動(dòng)和諧振頻率跟蹤為了防止起動(dòng)是沖擊電流對(duì)系統(tǒng)的損壞， 系統(tǒng)采用軟起動(dòng)，由于輸出功率與 工作頻率、和脈沖寬度的平方成正比，顯然逐步提高工作頻率或脈沖寬度就可以 實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。由于當(dāng)工作頻率小于諧振工作頻率時(shí)， 電磁爐的負(fù)載特性為容性負(fù)載，電流 超前電壓，功率管開(kāi)通時(shí)，會(huì)使續(xù)流二極管流過(guò)較大的反向沖擊電流， 因此希望 系統(tǒng)工作與諧振狀

23、態(tài)或感性負(fù)載，即工作頻率大于等于諧振頻率。輸出功率和工作頻率存在對(duì)應(yīng)關(guān)系， 不同材質(zhì)、大小的鍋有著不同的對(duì)應(yīng)關(guān) 系。為了防止不同材質(zhì)、大小的鍋在應(yīng)用中不會(huì)出現(xiàn)故障， 必須考慮軟啟動(dòng)的方 法。調(diào)頻法：系統(tǒng)從最大工作頻率啟動(dòng)；A調(diào)寬法：系統(tǒng)從最大工作頻率最小脈寬啟動(dòng)。 由于不同材質(zhì)的鍋對(duì)應(yīng)不同的諧振工作頻率， 所以必須實(shí)現(xiàn)諧振頻率的自動(dòng) 跟蹤。通過(guò)檢測(cè)直流母線電流， 當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)， 母線電流有回流 （有正負(fù)電流）， 諧振時(shí)母線電流為正，當(dāng)負(fù)載為容性時(shí)，母線電流有回流（有正負(fù)電流） ，把母 線電流經(jīng)過(guò)過(guò)零比較器處里， 諧振時(shí)輸出的脈沖最寬， 比較 其輸出脈沖低通濾波， 則輸出最大電壓出為諧振頻率，

24、如果頻率降低，輸出電流增大，則為感性負(fù)載， 若頻率降低，輸出電流減小，則為容性負(fù)載。4 控制流程4.1 系統(tǒng)主循環(huán)程序流程當(dāng)供電后，DSP初始化，初始化由系統(tǒng)初始化、引腳配置、PWM初始化、SPI初始化和A/D初始化等構(gòu)成。要保證輸出的IGBT控制信號(hào)均為低電平，初 始化完成后，進(jìn)入自檢程序，檢查IGBT溫度傳感器、線圈溫度傳感器、調(diào)功電 位器等輸入輸出是否工作正常，如果不正常，電路不工作，并給予警示；如果正 常，等待輸入。主循環(huán)流程圖見(jiàn)圖 xx 所示。1、主循環(huán)流程圖分四塊，第一塊：輔助電源供電、DSP初始化、自檢；第二塊：主電路供電、 軟起動(dòng)，頻率跟蹤，第三塊，檢測(cè)電流、電壓、溫度和功率給

25、定值，是否超標(biāo)， 第四塊，檢鍋，第五步：提鍋。2、關(guān)斷 IGBT 子程序包括兩大部分：如果為軟件關(guān)斷，則軟關(guān)斷逆變電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)； SPI 模塊外 輸出功率和故障信息；如果為硬件中斷關(guān)斷，則關(guān)斷逆變電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 禁止所 有模塊輸出，清所有標(biāo)志。3、檢鍋探測(cè)有無(wú)鍋方法采用最高頻率法，10ms時(shí)間內(nèi)平均電流小于某一值則無(wú)鍋， 否則有鍋。系統(tǒng)輸出功率分為 1 2檔，可以連續(xù)調(diào)功也可以間歇調(diào)功。4 提鍋當(dāng)鍋被移走以后，立即關(guān)斷驅(qū)動(dòng)，停止加熱，兩秒后執(zhí)行檢鍋?zhàn)映绦颉?提 鍋判斷有兩種，其一是鍋稍稍提起，此時(shí)平均電流增大（由于頻率跟 蹤，電感減小，諧振頻率下降，電流增大） ，其而是鍋完全提走，此 時(shí)平均電

26、流為零。 通過(guò)檢測(cè)當(dāng)前電流和前一刻電流比較， 如果后一刻 電流大于前一刻電流 25%即為稍稍提起，電流等于零提鍋。5 SPI 數(shù)據(jù)傳送程序SPI 數(shù)據(jù)傳送程序主要用于將輸出功率大小和故障信號(hào)傳送給顯示部件，以 便顯示輸出功率大小和故障信息。6 保護(hù)程序設(shè)計(jì)當(dāng)電路出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓，過(guò)熱等故障時(shí)，立即關(guān)斷加熱電路，啟動(dòng) SPI，將 故障信息傳遞給顯示單元。當(dāng)系統(tǒng)過(guò)流、缺相故障時(shí)，引腳 PDPINTx 上信號(hào)的下降沿跳變會(huì)引起 DSP 的功率保護(hù)中斷。在 DSP 的可屏蔽中斷里該中斷優(yōu)先級(jí)最高，可保證系統(tǒng)在出 現(xiàn)故障時(shí)有最快的保護(hù)響應(yīng)。若 PDPINTx 有效，會(huì)由硬件將 GPTCONA/B 的 TC