CN108924980B - 基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路 - Google Patents
基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108924980B CN108924980B CN201810735112.XA CN201810735112A CN108924980B CN 108924980 B CN108924980 B CN 108924980B CN 201810735112 A CN201810735112 A CN 201810735112A CN 108924980 B CN108924980 B CN 108924980B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switch tube
- power switch
- circuit
- frequency
- igbt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 19
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 17
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/04—Sources of current
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明公开的基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路,包括全桥逆变主电路直流电源,全桥逆变主电路直流电源与全桥逆变主电路相连,全桥逆变主电路与变压器相连,变压器与负载电路连接,变压器还分别与正信号调制电路和负信号调制电路连接。本发明公开的基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路,解决了现有技术中存在的单逆变器双频感应加热电源输出信号频率受限,不能任意调节的问题。利用电压叠加原理,将正、负信号调制电路的输出电压交替叠加在主电路低频方波信号的正、负波形电压上,合成双频功率信号输出给负载。正、负信号调制电路和主电路的输出电压频率可单独调节,可任意改变合成信号的谐波频率。
Description
技术领域
本发明属于感应加热电源技术领域,具体涉及一种基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路。
背景技术
在感应加热应用中,由于感应线圈中电流的频率与被加热工件的加热厚度(透入深度)成反比,电流的频率势必影响到工件不同部分加热功率的分布及升温速度,已有的研究表明,感应线圈中的电流频率是决定工件加热性能的重要因素。因此,在处理表面几何形状复杂的加热工件时,单一频率的感应电流对不同部分不一致的加热效果,将严重影响工件的加工质量。
双频率感应加热方式是目前提出的解决此类表面几何形状复杂工件热处理问题的唯一途径。双频率感应加热技术,采用双频率的感应电流,同时对工件需要处理的不同部分施加能量,使得工件不易产生变形。它将有利于提高汽车、航空等工业所需各种零配件产品及板材的质量,减小因产品变形、磨损引起汽车、飞机故障的几率。近年来国内外已有一些双频感应加热的方法被提出,同步双频感应加热技术(Simultaneous dual frequency,SDF),是在一个感应线圈上同时使用两种不同频率对一个工件进行处理,基于SDF技术,采取双逆变器结构的方案已在国内外的工业领域得到了实际应用。但它的技术实现中存在着以下的缺陷:双逆变器控制方式复杂,同步实现困难;两逆变器功率耗散不均衡;电磁干扰现象严重。基于SDF技术的单逆变器双频率感应加热电源技术也已经进行了实验室研究,但其输出信号频率受限,只能输出中、高频信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路,解决了现有技术中存在的单逆变器双频感应加热电源输出信号频率受限,不能任意调节的问题。
本发明所采用的技术方案是,基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路,包括全桥逆变主电路直流电源,全桥逆变主电路直流电源与全桥逆变主电路相连,全桥逆变主电路与变压器相连,变压器与负载电路连接,变压器还分别与正信号调制电路和负信号调制电路连接。
本发明的其他特点还在于,
全桥逆变主电路包括功率开关管IGBT Ga1和功率开关管IGBT Ga3,功率开关管IGBT Ga1的源极和功率开关管IGBT Ga3的源极均与全桥逆变主电路直流电源的正极连接,功率开关管IGBT Ga1的漏级与功率开关管IGBT Ga2的源极连接,功率开关管IGBT Ga3的漏级与功率开关管IGBT Ga4的源极连接,功率开关管IGBT Ga2的漏级与功率开关管IGBT Ga4的漏级均与全桥逆变主电路直流电源的负极连接,功率开关管IGBT Ga1和功率开关管IGBT Ga2之间的节点与变压器的原边一端连接,功率开关管IGBT Ga3和功率开关管IGBT Ga4之间的节点与变压器的原边另一端连接。
正信号调制电路包括功率开关管IGBT Ga5,功率开关管IGBT Ga5的漏级与变压器的副边端口连接,功率开关管IGBT Ga5的源极与调制电路直流电源的正极连接,调制电路直流电源的负极与负载电路的端口连接。
负信号调制电路包括功率开关管IGBT Ga6,功率开关管IGBT Ga6的漏级与负载电路的端口连接,功率开关管IGBT Ga6的源极与负信号调制电路直流电源的正极连接,负信号调制电路直流电源的负极与变压器的副边端口连接。
本发明的有益效果是,基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路,解决了现有技术中存在的单逆变器双频感应加热电源输出信号频率受限,不能任意调节的问题。利用电压叠加原理,将正、负信号调制电路的输出电压交替叠加在主电路低频方波信号的正、负波形电压上,合成双频功率信号输出给负载。正、负信号调制电路和主电路的输出电压频率可单独调节,可任意改变合成信号的谐波频率。
附图说明
图1是本发明基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路的拓扑结构图;
图2为双频功率信号发生电路输出基频和三倍频信号的输出电压波形;
图3是双频功率信号发生电路输出基频和五倍频信号的输出电压波形。
图中,1.全桥逆变主电路直流电源,2.全桥逆变主电路,3.变压器,4.正信号调制电路,5.负信号调制电路,6.负载电路,7.变压器副边端口,8.负载电路端口,9.正信号调制电路直流电源,10.负信号调制电路直流电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路,如图1所示,包括全桥逆变主电路直流电源1,全桥逆变主电路直流电源1与全桥逆变主电路2相连,全桥逆变主电路2与变压器3相连,变压器3与负载电路6相连,变压器3还分别与正信号调制电路4和负信号调制电路5连接。
全桥逆变主电路包括功率开关管IGBT Ga1和功率开关管IGBT Ga3,功率开关管IGBT Ga1的源极和功率开关管IGBT Ga3的源极均与全桥逆变主电路直流电源1的正极连接,功率开关管IGBT Ga1的漏级与功率开关管IGBT Ga2的源极连接,功率开关管IGBT Ga3的漏级与功率开关管IGBT Ga4的源极连接,功率开关管IGBT Ga2的漏级与功率开关管IGBT Ga4的漏级均与全桥逆变主电路直流电源1的负极连接,功率开关管IGBT Ga1和功率开关管IGBT Ga2之间的节点与变压器3的原边一端连接,功率开关管IGBT Ga3和功率开关管IGBT Ga4之间的节点与变压器3的原边另一端连接。
正信号调制电路4包括功率开关管IGBT Ga5,功率开关管IGBT Ga5的漏级与变压器3的副边端口7连接,功率开关管IGBT Ga5的源极与调制电路直流电源9的正极连接,调制电路直流电源9的负极与负载电路6的端口8连接。
负信号调制电路5包括功率开关管IGBT Ga6,功率开关管IGBT Ga6的漏级与负载电路6的端口8连接,功率开关管IGBT Ga6的源极与负信号调制电路直流电源10的正极连接,负信号调制电路直流电源10的负极与变压器3的副边端口7连接。
本发明的基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路的工作原理如下:全桥逆变主电路2产生低频的正负方波电压信号,正负方波电压信号通过变压器3输出至变压器3的副边;正信号调制电路4和负信号调制电路5周期性地交替工作,正信号调制电路4工作,功率开关管IGBT Ga5开通,负信号调制电路5不工作,功率开关管IGBT Ga6关断;负信号调制电路5工作,功率开关管IGBT Ga6开通,正信号调制电路4不工作,功率开关管IGBT Ga5关断;正负方波电压信号经正信号调制电路4和负信号调制电路5调制后的合成信号即为双频功率信号,该信号输出至负载电路6,通过改变正信号调制电路4中功率开关管IGBT Ga5的触发频率和负信号调制电路5中功率开关管IGBT Ga6的触发频率,调节双频功率信号的谐波频率;通过改变全桥逆变主电路2的工作频率,调节双频功率信号的基波频率;实现任意双频功率信号输出。
本发明的基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路,基于电压叠加原理,利用正、负调制电路的输出电压,交替叠加于主电路的正、负电平电压上,实现双频功率信号输出,通过改变正、负调制电路的工作频率,可任意调节双频功率信号的谐波频率,满足负载对不同信号频率的需求,工作方式简单,提高了感应加热电源双频功率信号的可调节特性及能量利用率。
具体实施例
全桥逆变主电路工作频率为f=5kHz,分别将正、负调制电路中功率开关管IGBTGa5和功率开关管IGBT Ga6的触发频率从3f(15kHz)调节为5f(25kHz)。
图2为双频功率信号发生电路输出基频和三倍频信号的输出电压波形,图3是双频功率信号发生电路输出基频和五倍频信号的输出电压波形。由图2和图3可以看出,本发明的双频功率信号发生电路能通过简单地调节正、负调制电路的工作频率,产生任意的双频信号输出,双频感应加热电源具有更加灵活的频率调节特性和谐波能量利用率。
Claims (2)
1.基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路,其特征在于,包括全桥逆变主电路直流电源(1),所述全桥逆变主电路直流电源(1)与全桥逆变主电路(2)相连,所述全桥逆变主电路(2)与变压器(3)相连,所述变压器(3)与负载电路(6)连接,所述变压器(3)还分别与正信号调制电路(4)和负信号调制电路(5)连接,所述正信号调制电路(4)包括功率开关管IGBT Ga5,所述功率开关管IGBT Ga5的漏级与所述变压器(3)的副边端口(7)连接,所述功率开关管IGBT Ga5的源极与调制电路直流电源(9)的正极连接,所述调制电路直流电源(9)的负极与所述负载电路(6)的端口(8)连接,所述负信号调制电路(5)包括功率开关管IGBTGa6,所述功率开关管IGBT Ga6的漏级与所述负载电路(6)的端口(8)连接,所述功率开关管IGBT Ga6的源极与负信号调制电路直流电源(10)的正极连接,所述负信号调制电路直流电源(10)的负极与所述变压器(3)的副边端口(7)连接。
2.如权利要求1所述的基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路,其特征在于,所述全桥逆变主电路(2)包括功率开关管IGBT Ga1和功率开关管IGBT Ga3,所述功率开关管IGBT Ga1的源极和功率开关管IGBT Ga3的源极均与所述全桥逆变主电路直流电源(1)的正极连接,所述功率开关管IGBT Ga1的漏级与功率开关管IGBT Ga2的源极连接,所述功率开关管IGBT Ga3的漏级与功率开关管IGBT Ga4的源极连接,所述功率开关管IGBT Ga2的漏级与功率开关管IGBT Ga4的漏级均与所述全桥逆变主电路直流电源(1)的负极连接,所述功率开关管IGBT Ga1和所述功率开关管IGBT Ga2之间的节点与所述变压器(3)的原边一端连接,所述功率开关管IGBT Ga3和所述功率开关管IGBT Ga4之间的节点与变压器(3)的原边另一端连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810735112.XA CN108924980B (zh) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | 基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810735112.XA CN108924980B (zh) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | 基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108924980A CN108924980A (zh) | 2018-11-30 |
CN108924980B true CN108924980B (zh) | 2021-06-15 |
Family
ID=64425707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810735112.XA Expired - Fee Related CN108924980B (zh) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | 基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108924980B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114070086B (zh) * | 2021-10-28 | 2024-01-16 | 西安理工大学 | 一种任意双频感应加热主电路的工作方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0645057A (ja) * | 1992-07-22 | 1994-02-18 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 誘導加熱用電源 |
CN200990713Y (zh) * | 2006-05-10 | 2007-12-12 | 周春香 | Hid灯用低频方波电子镇流器 |
CN101605411A (zh) * | 2009-06-26 | 2009-12-16 | 王正 | 应用于稠油开采的中频加热*** |
KR20110131534A (ko) * | 2010-05-31 | 2011-12-07 | 한국기계연구원 | 동시 이중 주파수 구동이 가능한 공진형 인버터 시스템 |
CN102857106A (zh) * | 2011-06-30 | 2013-01-02 | 上海空间电源研究所 | 采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器 |
CN104052324A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-17 | 西安理工大学 | 双频率感应加热电源及其逆变电路的控制方法 |
CN204362336U (zh) * | 2015-01-19 | 2015-05-27 | 李华柏 | 多逆变器并联扩容结构的大功率高频感应加热电源 |
CN105915070A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-08-31 | 东华大学 | 一种超音频感应加热电源装置及其数字化控制方法 |
CN107135564A (zh) * | 2017-07-02 | 2017-09-05 | 中国计量大学 | 一种改进型全数字频率跟踪的脉冲式感应加热电源 |
-
2018
- 2018-07-06 CN CN201810735112.XA patent/CN108924980B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0645057A (ja) * | 1992-07-22 | 1994-02-18 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 誘導加熱用電源 |
CN200990713Y (zh) * | 2006-05-10 | 2007-12-12 | 周春香 | Hid灯用低频方波电子镇流器 |
CN101605411A (zh) * | 2009-06-26 | 2009-12-16 | 王正 | 应用于稠油开采的中频加热*** |
KR20110131534A (ko) * | 2010-05-31 | 2011-12-07 | 한국기계연구원 | 동시 이중 주파수 구동이 가능한 공진형 인버터 시스템 |
CN102857106A (zh) * | 2011-06-30 | 2013-01-02 | 上海空间电源研究所 | 采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器 |
CN104052324A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-17 | 西安理工大学 | 双频率感应加热电源及其逆变电路的控制方法 |
CN204362336U (zh) * | 2015-01-19 | 2015-05-27 | 李华柏 | 多逆变器并联扩容结构的大功率高频感应加热电源 |
CN105915070A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-08-31 | 东华大学 | 一种超音频感应加热电源装置及其数字化控制方法 |
CN107135564A (zh) * | 2017-07-02 | 2017-09-05 | 中国计量大学 | 一种改进型全数字频率跟踪的脉冲式感应加热电源 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"同步双频感应加热电源的研究";王娅琦等;《电力电子技术》;20130131;第47卷(第1期);18-20页 * |
"小波变换在感应加热电源锁相环中的应用研究";刘庆丰等;《电力电子技术》;20051031;第39卷(第5期);73-74.111 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108924980A (zh) | 2018-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
GB2539330A (en) | Method for differentially controlling chained active power filter | |
CN104052324A (zh) | 双频率感应加热电源及其逆变电路的控制方法 | |
CN104868746A (zh) | 一种电磁发射机 | |
CN103532420A (zh) | 双三电平在线拓扑可切换型逆变器 | |
CN114070114B (zh) | 基于全桥逆变电路的双频感应加热电压信号的产生方法 | |
Cao et al. | A variable switching frequency algorithm to improve the total efficiency of single-phase grid-connected inverters | |
CN108924980B (zh) | 基于电压叠加原理的任意双频功率信号发生电路 | |
CN110022054A (zh) | 一种隔离型双向全桥直流变换器的双移相软启动控制方法 | |
CN107769603B (zh) | 二极管箝位型逆变器双频感应加热电源的解耦控制方法 | |
CN112532094A (zh) | 一种t型三电平npc逆变器的复合控制方法 | |
CN103280955B (zh) | 双反星形晶闸管整流***的直流侧谐波抑制***与方法 | |
CN104831314B (zh) | 一种工业化节能型高频脉冲电解锰装置 | |
CN103346677A (zh) | 一种动态占空比补偿装置 | |
CN113852216A (zh) | 一种高效率重频脉冲磁场*** | |
Montazeri et al. | Multidimensional pulsewidth modulation for cascaded split-source inverter | |
CN102983730A (zh) | 双反星形整流***的直流侧谐波抑制***与方法 | |
CN107947620A (zh) | 三态高增益电流源型逆变器运行控制方法 | |
CN204906195U (zh) | 一种电磁发射机 | |
CN203278659U (zh) | 一种动态占空比补偿装置 | |
CN113839575B (zh) | 一种具有三倍电压增益的升压型七电平逆变器 | |
CN110315153B (zh) | 低损耗节能电火花成型加工电源 | |
CN114070086B (zh) | 一种任意双频感应加热主电路的工作方法 | |
Itakura et al. | Soft-switching technique applicable to capacitive load for resonant inverter of plasma generator | |
CN102801336A (zh) | 一种新型逆变式三相电晕机 | |
CN104283452B (zh) | 基于并联逆变器的无线传能***的功率调节方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210615 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |