功率可调中频感应加热电源控制系统的设计.doc

摘要:中频感应加热利用电涡流对工件加热，以其高效、无污染、易控制等优点，已广泛应用于熔炼、焊接、热处理等热加工工艺中。

本文设计一500Hz/2kW功率可调的中频感应加热电源控制系统，系统输出功率200W~2kW八档可调，主要采用移相PWM脉宽调制结合间歇式的调功方式。系统由整流电路、滤波电路、逆变电路、显示电路、按键电路和单片机组成，其中单片机采用AT89C52。用户通过键盘电路输入一给定电流值，单片机对实际输出的电流值进行采样，根据这两个电流值的差值进行判断和处理，产生4路带有一定移相角的PWM信号。PWM信号送入驱动电路控制逆变电路中开关管（IGBT）的通断，使得实际输出电流值逼近用户指定的电流值，即实际输出功率等于理想输出功率。所设计的控制电路具有结构简单，容易实现等优点。

关键字：感应加热；PWM波； IGBT

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 感应加热工作的原理-1

1.2 感应加热电源的特点和应用-1

1.3 感应加热电源技术发展的趋势-2

1.4 本文的主要研究内容-2

2 系统主电路拓扑结构及功率控制方法的确定-3

2.1主电路拓扑类型选择-3

2.1.1逆变电路分类-3

2.1.2负载谐振分类-3

2.1.3感应加热电源拓扑类型的选择-4

2.2 感应加热电源功率控制方法综述-5

2.2.1调压调功-5

2.2.2 变频调功(PFM调功)-5

2.2.3 脉宽调制调功(PWM调功)-5

2.2.4 脉冲密度调制调功(PDM调功)与各种调功方式的混合调功-5

2.3串联逆变器移相PWM工作方式-6

2.4 移相PWM调功原理分析-6

2.5 死区设置-8

2.6 功率可调中频感应电源系统调功方式的确定-8

3 硬件主电路设计-9

3.1 功率可调中频感应电源系统设计-9

3.2 整流滤波电路设计-9

3.3 逆变电路中开关器件的选择-10

3.3.1 IGBT工作原理介绍-11

3.3.2 开关管IGBT的选择-11

3.4 控制电路电源设计-12

3.4.1 三端稳压集成电路MC7805和MC7815极限参数-12

3.4.2 控制电源整体电路设计-12

3.5 IGBT驱动电路设计-13

3.5.1 IR2110引脚介绍-13

3.5.2 IR2110驱动IGBT部分电路图-13

3.6感应加热电源负载阻抗匹配变压器设计-14

3.7过流保护报警电路设计-15

4 单片机控制电路设计-16

4.1 单片机AT89C52介绍及其引脚功能-16

4.2 LCD显示电路设计-16

4.2.1 LCD1602引脚功能介绍-17

4.2.2 LCD1602接线图-17

4.3 按键电路设计-17

4.4 A/D转换系统设计-18

4.4.1 ADC0809引脚功能介绍-18

4.4.2 ADC0809与单片机接线图-20

4.5 单片机最小硬件系统设计-20

5 系统软件设计-22

5.1 系统软件设计总体思路-22

5.2 按键电路软件设计-22

5.3显示电路软件设计-23

5.4 采样电路软件设计-27

5.5 PWM移相软件设计-29

结论-32

致谢-34

参考文献-35

附录-36