引言

傳統(tǒng)的注塑機加熱方法是利用電阻絲加熱，這種方法的特點是通過熱傳遞加熱，熱量損耗大，熱效率低。中頻感應(yīng)加熱技術(shù)是利用被加熱工件在交變磁場中產(chǎn)生的渦流進行加熱，使得在感應(yīng)磁場范圍內(nèi)的工件溫度急速上升，達到快速加熱的目的。該技術(shù)的特點是：溫控區(qū)精確、熱量損耗小、熱效率高、加熱時間短、功率密集和容易控制，節(jié)約電能。

1橋感應(yīng)加熱主電路拓撲結(jié)構(gòu)及控制原理1.1主電路拓撲

本文所述中頻感應(yīng)加熱電源采用交直交的變頻原理，三相50Hz的正弦交流輸入電壓經(jīng)過整流濾波為540V平滑直流電壓，再經(jīng)逆變器將直流電壓變成不同頻率的交流電壓供負載使用。本文采用半橋串聯(lián)諧振逆變結(jié)構(gòu)，與全橋串聯(lián)諧振相比，簡單可靠。

半橋感應(yīng)加熱電源為串聯(lián)諧振型逆變電源，其主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。輸入采用三相AC/DC不可控整流，輸出采用半橋逆變電路，負載回路采用LC串聯(lián)諧振電路。

圖1中，C1、C2是高頻無感電容，R1、R2是均壓電阻，保證C1、C2兩端電壓相等。當(dāng)功率管VT1導(dǎo)通時，VT1、L、R、C2與直流母線構(gòu)成回路，L與C2發(fā)生串聯(lián)諧振，電流方向如圖所示；當(dāng)功率管VT2導(dǎo)通時亦然，電流方向相反。通過控制電路輸出交替的驅(qū)動波形，驅(qū)動功率管VT1、VT2交替導(dǎo)通，在LC串聯(lián)負載兩端產(chǎn)生交流電壓，負載中流過交變電流，線圈L中鐵質(zhì)工件在交變電流感應(yīng)的交變磁場內(nèi)產(chǎn)生渦流而發(fā)熱。

1.2控制原理

調(diào)頻調(diào)功（pFM）是通過改變開關(guān)頻率倆改變負載功率的控制方式，在LCR串聯(lián)諧振中，在負載等效參數(shù)R、L和C一定的情況下，串聯(lián)諧振的等效電路如圖2所示。

由式（4）可知，負載的等效阻抗隨著負載電流的頻率f變化，其變化曲線如圖3所示。當(dāng)負載電壓一定時，負載的電流頻率越偏離負載諧振頻率f0，等效阻抗越大，輸出的功率越小。當(dāng)f=f0時，負載等效阻抗最小，即|Z|=R，此時負載的功率最大；f》f0時，負載等效阻抗呈感性，且頻率越大感抗越大，輸出功率越??；f《f0時，負載等效阻抗呈容性，且頻率越小容抗越大，輸出功率越小。串聯(lián)諧振負載功率分布特性曲線如圖4所示

圖4說明通過改變負載電流頻率即可改變串聯(lián)諧振負載回路輸出功率。發(fā)生串聯(lián)諧振時，負載輸出功率最大，為了避免工作點滑向容性諧振狀態(tài)，導(dǎo)致開關(guān)器件換流開通時造成較大的尖峰電流以及續(xù)流二極管反向恢復(fù)引起的橋臂直通，控制逆變器開關(guān)工作頻率略大于負載固有諧振頻率f0，以保證加熱電源LRC負載回路工作在弱感性諧振狀態(tài)。

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