毕业设计中期报告（整理6篇）
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2024-08-09
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篇1： 中期 告毕业设计 报
课题名称：基于移相控制的感应加热电源 学院(系) ： 电气工程学院 年级专业： 10 级应
用电子技术 学生姓名： 张超 指导教师： 吴俊娟 完成日期： 20xx.5.2
一、毕业设计的进展情况的简要说明 已完成工作：
了解感应加热技术现状和发展，掌握感应加热原理; 分析感应加热电源的谐振槽路和拓扑
结构，撰写开题报告; 分析感应加热电源的各种调功方式，重点研究移相控制调功控制，
完善设计方案，撰写论文初稿; 主电路开环仿真，撰写中期检查报告; 设计闭环控方案，
频率跟踪电路和驱动电路。 在进行中的工作：
电路闭环仿真(闭环模块中锁相环和功率跟踪模块的搭建为重点)，完善完成硬件电路设
计，翻译外文资料(L. Grajales, K.R. Wang. Design Of A 10 Kw, 500 KHz Phase-
Shift Controlled Series-Resonant Inverter For Induction Heating[C]. Proc.
Industry applications society annual meeting, Toronto, Oat, Canada, 1993:
843 C849)�，撰写论文。
二、已完成任务情况 2.1 查阅的主要文献资料
本论文参考的主要文献资料为-黄瑾瑜.基于移相控制的高频感应加热电源的研究[J]. 机
械制造与自动化.20xx, 1(1):165-168 。2.2 设计思路
a) 感应加热电源的构成和原理分析
感应加热的工件和感应线圈一起可用串联的 RC 电路等效，而为了有效利用电源容量需串
联或并联电容进行无功补偿。故其负载等效电路可等效为图 2-1 所示串联振荡电路和并联
振荡
电路。
图2-1
与之对应，高频感应加热电源的逆变器分为串联谐振式电压型逆变器和并联谐振式电流逆
变器。
通过上表对比，本课题采用串联谐振逆变器。
b) 感应加热电源的调功方式的研究
串联谐振逆变器的功率调节方式分为直流调功和逆变调功。该部分只以移相调功方式为例
感性重点讲述逆变调功方式中的移相调功(移相 PWM 调功)。
串联谐振逆变器主电路原理图如图 2-3 所示。VTl，VT4 为基准臂(或移相臂)开关，相位互
差180°，VT2，VT3 为移相臂(或基准臂)开关，滞后或超前 VTl，VT4 β 角开通，β角可
在士 180°范围内调节。通过调节逆变器移相臂驱动信号与基准臂驱动信号之间的相位差
来改变输出电压的脉宽，并利用集成锁相环跟踪负载频率的变化，达到调功的目的。
在移相角超前的情况下，负载始终工作在感性状态。如图 2-3，保持输出电流的相位滞后
定向臂驱动定相臂驱动脉冲信号前沿θ角，称 初始 相 所 的 相初始为 锁 时间 对应 锁
角。VT2，VT3 称为定相臂，VTl，VT4 称为移相臂，VTl，VT4 超前 VT2，VT3β 角开通(假
设β/2 大于 O)。
输出电压 U 傅里叶级数表示为 U 输出电压基波分量为 U 输出功率因数角为 负载等效阻抗为
输出有功功率为
01
4n
n
d
cos
n
sin(nt)2
4Ud
cos
2
sint
(L
2
ZLP01
12R
)R2Ccos2
8Udcos2cos2()R22
输出功率随着移相角增大而单调减小，在移相角最大时，输出脉宽最小，输出功率减小，
负载工作频率远大于谐振频率;随着移相角逐渐减小，其输出脉宽逐渐增大，输出功率也
逐 增大， 工作 率下降渐负载 频 ;移相角为0时，输出脉宽最大，输出功率也最大，工作频
率等于负载频率。从图3―2 可以看出，这种调功方式下逆变器的换流方式为
VT3→D2→VT2，VT2→D3→VT4 以及VT1→D4→VT4，VT4→D1→VT1，属于逆变器桥臂换流
(即由每个桥臂的反并联二极管换流至该桥臂的开关器件)。还可以看出这种方式下定向臂
和移相臂均能实现零电流开通，在 θ较小时，基准臂 VT3，VT2 实现准零电流关断，但移
相臂 VTl，VT4 的关断电流不随移相角β的增大而单调减小。以上说明在这种移相控制方
式下，能够实现定相臂主开关元件的准谐振软开关。
c) 系 框统图
高频感应加热电源系统框图
本课题的系统框图如上所示。
其中主电路部分采用三相不控整流和外部移相控制的 MOSFET 可控全桥逆变组合的典型的
逆变侧调功的电路拓扑。谐振槽路采用串联谐振负载等效。
图2-3
控制回路由移相功率控制电路和频率跟踪电路组成。通过对负载侧的电流和电压采样，利
用移相芯片 UC3875 和外围电路实现功率控制，利用 CD4046 锁相环电路实现频率跟踪。其
中功率调节部分是通过检测串联谐振负载两端电压和流过电流，由模拟乘法器转换成功
率信号，并接置 UC3875 的3脚。
d) 感应加热电源硬件电路设计 主电路设计
传统主电路如图 2-4。考虑软开关的实现，在移相臂和定相臂上各种并联缓冲电容。
图2-4
传统逆变器只能工作中感性状态下，而实际工况下，由于负载变化逆变器可能短时间内工
作在容性或者阻性状态。为了抑制MOSFET 自身反并联二极管的作用，改进后主电路如图
2-5，通过在桥臂串并联快恢复二极管，使逆变器即使在容性状态下也能安全运行。
图2-5
主要参数设计：
额定功率 P=20KW,工作频率 f=100KHZ，输入电源三相380V/50HZ,负载等效电感
L=0.11mH，负载等效电阻R=13Ω，负载补偿电容 C=100nF 。 控制回路
控制回路由移相功率控制电路和频率跟踪电路组成。 开环仿真
利用 MATLAB 进行开环仿真。仿真电路如图 2-4 。 图 2-4
移相角为0°时输出电压电流波形：
移相角为0°时开关管VS1-VS4 的驱动波形和输出电压电流波形：
摘要：
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