中频电源范文精选

冷祥彪　胡德庆　毛宗源

引言

电阻焊是一种重要的焊接工艺，具有生产效率高、成本低、节省材料和易于自动化等特点。中频直流逆变电阻焊接电源作为一种新型的控制电源，以其显著的高质低耗的特点成为电阻焊电源的发展方向。

IGBT是一种用MOS管来控制晶体管的电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差，一旦出现意外就容易损坏。为此，必须对IGBT进行保护。本文从实际应用出发，总结了过压、过流与过热保护的相关问题和各种保护方法，实用性强，应用效果好。

中频电阻焊机逆变电源

中频逆变直流电阻焊机的供电电源是由三相工频交流电源经整流电路和滤波电容转换成直流电源，再经由功率开关器件组成的逆变电路转换成中频方波电源，然后输入变压器降压后，经低管压降的大功率二极管整流成直流电源，供给焊机的电极，对工件进行焊接。控制电路部分由DSP和CPLD组成，DSP(TMS320LF2407A)产生的PWM波和检测信号、保护信号在CPLD(EPM7128S)里实现逻辑运算。

逆变器通常采用电流反馈实现PWM，以获得稳定的恒定电流输出。电路原理和波形。图中U电源为电源电压，U初级为逆变器输出中频电压，变压器次级电流为I次级，控制PWM的脉宽可以控制I次级的大小。逆变电路采用全桥结构，主要优点是主变压器工作效率高。其主电路由4个IGBT和中频变压器组成，将直流电压转换成中频方波交流电压并送中频变压器，经降压整流滤波后输出。电路的可靠来自IGBT的稳定运行。

保证IGBT在安全工作范围内并处于较好状态下，是提高整机可靠性的关键技术。而对IGBT的保护，主要包括过电流保护、过电压保护和IGBT过热保护。

摘要：针对晶闸管中频电源，提出了一种基于80C196MC的逆变控制电路，给出了该构思的硬件和软件设计。通过对试验结果进行了分析，证明该电路很好地实现了电源的扫频式零电压软启动和正常工作时槽路谐振频率的跟踪，而且简单实用，启动成功率高，可靠性和通用性得到改善。关键词：晶闸管中频电源；逆变电路；微控制器；扫频式零压软启动；槽路谐振频率

1 概述

随着工业的发展，中频电源的应用也日益广泛，如在金属熔炼、透热、热处理、焊接等方面，其工作方式多采用并联逆变，结构如图1所示。其工作原理为采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电，经电抗器平波后，成为一个恒定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成一定频率的单相中频电流。负载是由感应线圈和补偿电容器组成的，连接成并联谐振电路。目前市场上的中频电源，其逆变部分控制电路多采用模拟元器件，电路复杂，控制参数难以调整，因而通用性差。本文采用Intel公司80C196MC微控制器构成逆变控制电路，较好地克服了以上弊端，简化了电路，控制参数可以调节并显示，大大提高了中频电源的可靠性和通用性。

2 80C196MC微控制器简介

80C196MC微控制器具有适合于PWM逆变器、变频器及电机高速控制所需的许多特性。它由一个C196核心、一个三相波形发生器WFG、一个多通道A／D转换器及其他片内外设（如两个定时器、一个事件处理门阵列EPA、两个通用PWM模块）等构成。其C196核心包含512字节的寄存器RAM，其中的绝大部分可为用户程序所用。80C196MC对片内外设的操作全部是通过存取相应的专用寄存器（SFR）来完成的。

中频电源逆变控制的核心任务就是跟踪槽路的谐振频率，不断地调整逆变脉冲的频率。80C196MC内置的波形发生器使之能高效、可靠地完成逆变脉冲变频任务。WFG具有3个同步的PWM模块，能产生3对同载波、同操作方式、等死区时间，但脉宽相互独立的PWM波形。能以载波频率重载脉宽等数据，并向CPU定时提出中断申请。WFG具有4种操作方式，常用的是中心对准方式0。WFG的功能配置及脉宽调制是通过设置其专用寄存器来完成的：控制寄存器WG_CON定义WFG的操作方式，并设置死区时间；输出配置寄存器WG_OUT定义WFG各引脚的有效状态；WG_RELOAD设置三角载波频率；相比较寄存器WG_COMPx（x=1，2，3）设置各相脉冲宽度；保护寄存器WG_PROTECT配置WFG的保护功能。逆变脉冲变频的实现就是在WFG的专用寄存器中设置WG_RELOAD以产生合适的载波频率。

图3

3 基于80C196MC的逆变控制器设计

摘要: 对电力电子技术的特点及开关电源的工作原理和发展趋势作了归纳总结，在此基础上针对开关电源设计的关键技术：功率器件、软开关技术、同步整流技术和控制技术，进行了分析，并论述了电力电子各项技术在开关电源中的作用及发展前景。

关键词: 电力电子技术; 高频开关电源; 功率半导体器件; 功率变换

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

1 电力电子技术概述

电力电子技术以功率处理为对象，以实现高效率用电和高品质用电为目标，通过采用电力半导体器件，并综合自动控制计算机(微处理器)技术和电磁技术，实现电能的获取、传输、变换和利用。电力电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率变换技术及控制技术等几个方面。

电力电子技术起始于20世纪50年代末60年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（P-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展，使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代末期和90年代初期发展起来的、以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通泰压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。

2高频开关电源概述

高频开关电源是交流输入直流整流，然后经过功率开关器件（功率晶体管、MOS管、IGBT等）构成放入逆变电路，将高压直流（单相整流约300V，三相整流约500V）变换成方波（频率为20kHz）。高频方波经高频变压器降压得到低压的高频方波，再经整流滤波得到稳定电压的直流输出。

摘要：本文给出开关电源在调频广播发射机中的应用实例，并对使用中产生的电流浪涌问题进行了讨论。

关键词：开关电源；调频广播发射机；电流浪涌

引言

随着开关电源技术的不断成熟，其应用领域得到进一步拓宽。开关电源与传统串联连续稳压电源相比，在效率、电磁污染、体积及可靠性等方面都得到了较大的改善。另一方面，最新的固态调频广播发射机对电源的要求越来越高，而开关电源技术的成熟，元器件的不断更新，高可靠性控制芯片的应用完全能够满足调频广播发射机的要求。目前固态调频广播发射机中的激励器和功率放大器等组件普遍采用开关电源作为能源支持。未来的数字化控制与管理对于开关电源提出了更高的要求，智能化、数字化、小体积及高可靠性将是调频广播发射机开关电源发展方向。

开关电源

电源是整个调频广播发射机的动力心脏。考虑到发射机房各个设备之间的电磁兼容，发射机整体效率，电源的可靠性和日常维护等问题，开关电源无疑是固态调频广播发射机电源的最佳选择。开关电源的优良特性主要体现在以下几个方面。第一：体积更小。它可与功率放大器集成装配。几百kHz的开关频率使得滤波阻抗元件体积缩成最小，进而既减轻了发射机重量又缩小了体积，便于运输及日常维护。第二：效率更高。包括功率开关管MOSFET等新器件的应用，开关电源多种电路拓扑组合的开关技术是降低损耗，提高电源系统效率的重要保证。第三：电磁污染更少。发射机电源内设的电磁干扰(EMI)滤波电路和相关高尖峰脉冲吸收电路是电源的电流谐波符合要求的重要保证，它不但可以改善电源对电网的负载特性，减少给电网带来严重的污染，也可以减少对其它网络设备的谐波干扰。第四：可靠性得到进一步改善。防雷、防感应或反击过电压的多种保护措施及使用涂有三防漆(防潮、防盐和防霉)的印刷电路板均可将故障几率降至最低。

开关电源应用

开关电源是通过以一定频率连续地控制功率开关管进行通断操作，以便可以通过能量储存元件(如电感器和电容器)向变换器或负载提供电量的电源形式。只要通过改变占空比、开关频率或相关相位，平均输出电压或电流便可得到控制。开关电源的开关频率范围是从20kHz到几MHz。对于电源功率大于90W的工作场合，开关电源通常采取两级变换方式。即功率因数校正(PFC)控制变换器和DC／DC变换器。这里特别应该提到是功率因数校正电路。它是为了保证输入电压和电流同相工作而设置的。其结果是功率因数接近1，视在功率全部转换为有功功率，因而系统效率得到了改善。如果没有PFC校正电路，输入电流会以窄脉宽高峰值脉冲形式输入开关电源引起严重的谐波干扰成分。这些谐波组分不仅没有向负载提供任何能量。而且还引起变压器和其它设grit热。功率因数校正电路分为有源和无源两种类型。调频广播发射机的开关电源大都采用有源功率因数校正电路，它是由具有有源功率因数校正的AC／DC变换器和独立DC／DC变换器两大部分组成。AC／DC变换器主要包括：EMI滤波器、慢启动电路、桥式整流，PFC控制器、功率驱动电路及变换器电路(由功率开关管MOSFET、储能电感L、快速恢复整流二极管和滤波电容等组成)，其电路框图见图1。

【关键词】中频 谐振电源 Multisim软件 仿真

本文设计了一种新型中频谐振电源，该电源有以下特点：结构上，由双电流源供电，电源零线引至谐振电容中点，使交流电压和电流输出更稳定；理想状态是准谐振状态，工作频率与谐振频率之比依电路参数不同约在0.77～0.82之间变化。

1 电路结构及工作原理

新型中频谐振电源主回路如图1所示。图1中变压器侧零线N通过滤波电抗器LN引入至谐振电容C1和C2中点M。当Ld1=Ld2>>L时，电源直流部分可等效为两个相等恒流源给逆变器供电，并且两个恒流在LN上相互抵消；当LN>>L时，LN也阻挡了交流电流流过，所以谐振电容中点M与直流电源零点 N电位相等，保证了逆变器交流电压和电流输出更稳定。这样，逆变器稳定工作时可省略零线，等效为单电流源电路，称为电流源型半桥式逆变器。

2 电路仿真分析

传统的电路设计流程：方案选定绘制电路原理图绘制布线图制版调试修改定型，其中调试和修改通常需要经过多次反复，并且会更换大量元器件，最后才能得到正确结果。Multisim9.0能够完成从电路设计到电路仿真和系统分析的全过程。下面就利用Multisim 9.0对该新型中频谐振电源进行电路设计和特性仿真分析。

2.1 创建仿真电路

打开Multisim 9.0，在其工作窗口中连接电路并添加示波器、电压源、脉冲电压源等仪表和相关电子器件，如图2所示。V2、V3是输入电源，电压幅值为250V。逆变器件采用模拟功率开关管A1、A2，A1、A2的控制波形由脉冲电压发生器V1给出。感应加热线圈用等效电阻R和电感线圈L串联代替。根据电路参数，计算该电路的谐振频率理论值为

摘 要：为减小逆变器功率器件的开关损耗,提高装置输出效率,应该控制逆变器的工作频率实时跟踪负载谐振频率,确保开关器件工作在零电流开关(ZCS)状态。介绍了高频逆变电源中采用TMS320F2812实现频率跟踪的数字锁相环(DPLL)方法,给出了实现DPLL的算法,并对采用DPLL的高频逆变电源系统进行了Simulink仿真,仿真结果表明逆变器的工作频率能实时跟踪负载谐振频率,验证了ZCS软开关工作模式。

关键词：TMS320F2812；逆变电源；频率跟踪;串联谐振

Application of TMS320F2812 in Series-resonant HF-Inverter Power

YU Yan1,2 ,HUI Jing1

(1.Jiangnan University,Wuxi,214122,China;2.Jiangyin Professional College,Jiangyin,214405,China)

Abstract：In order to reduce the losses of switching components and improve efficiency of the power,the operating frequency of the inverter power is controlled,so as to track the load resonant frequency simultaneously to keep the inverter always operating in Zero-Current-Switching (ZCS) mode.A method for implementing the Digital Phase Locked Loop(DPLL)applied to High-Frequency-Inverter power supply is put forward in the paper.The process of implementing this method using TMS320F2812 is presented too.Finally,the High-Frequency-Inverter power based on TMS320F2812 are constructed and simulated in Simulink environment.The results of simulation show that the operating frequency of the inverter power can track the load resonant frequency simultaneously,also it verifies the inverter can operate in Zero-Current-Switching (ZCS) mode.

Keywords：TMS320F2812;inverter power;frequency tracking;series-resonant

オ

摘要：串联逆变电源工作时，整流始终在全导通情况下工作，改变逆变回路输出功率是靠控制逆变触发脉冲频率来实现。且负载电流为正弦波，所以串联逆变电源不会有高次谐波严重污染电网，且功率因数高。

关键词：可控硅；串联逆变；触发延迟时间

1.引言

90年代我国工业飞速发展，大容量、高功率，低能耗的中频电炉越来越被人们所关注，尤其在铸造领域中，中频电炉能提供高质量的铁水和钢水，便于在熔化过程中控制温度和化学成份，因此近年大量引进国外制造的大容量可控硅中频电炉，已达数百台之多，几乎国内上规模的机械制造厂、机床厂、汽车制造厂的高端技术市场都被国外厂商占有。目前国内产品比较国外，在控制技术上，按装工艺上仍有相当差距。

我国电器工业经过多年的发展，目前安装大容量中频电炉元器件己具备相当条件，大电流耐高压可控硅，高压电热电容己能生产，满足需求。中频逆变电源的开关元件，目前有二种，可控硅SCR和绝缘栅双极型场效应晶体管IGBT，根据国外文献所载，大功率，较低频率（

IGBT特别适用于频率高，功率较小的变频加热设备，如小容量中频真空熔炼炉，工件表面淬火和小件透热等。目前国内200A以上的IGBT都需依赖进口，还受到出口国的限制，最大容量为800A/1 5 0 0V。组装大功率电源时，不得不把IGBT串联后再多组并联，对用户来说，元件损坏时就得长期依赖于设备制造厂商供应备件

2.串并电路的比较

国内外中频感应电炉主要有二种类型，并联逆变和串联逆变二类，过去由于我国不能生产高压谐振电热电容和大功率高压可控硅，所以普遍生产并联谐振型中频炉，现在由于近二年元器件在技术上已有所突破，所以一些电炉制厂商都竞相争雄开发串联型中频电炉。

摘 要：随着国家电厂污染物的控制与管理，各种相应的法规政策的颁布于实施，部分企业现有的电除尘设备无法满足实际的排放标准。随着脉冲电源与高频电源技术的兴起于应用，人们逐渐认识到这两种技术在静电除尘中的重要作用，尝试在实际应用中组合使用两种技术，因此在电厂的日常工作过程中，就逐渐的应用了脉冲电源与高频电源技术的组合方式，取得了较为显著的效果，有效的提高了企业的除尘需求。对此文章主要探究了脉冲电源与高频电源技术在静电除尘中的组合运用方式，希望为今后的静电除尘工作的开展提供一定的帮助。

关键词：高频电源；脉冲电源；电除尘；除尘效率

我国相关行业的除尘设备主要以静电除尘为主。在我国对于环境保护日益重视的过程中，颁布了各种措施与规定，加强对烟尘排放量的控制力度。对此，各个电厂为了践行国家方针政策，逐渐使用了低硫煤以及相关措施降低对大气的污染，但是这无形之中降低了传统静电除尘器的公众效率，对此就逐渐运用脉冲电源与高频电源技术的组合方式，提高静电除尘的整体工作效率。

1 静电除尘特点

在上个世纪以来，静电除尘器逐渐的呈现这商业发展的趋势。现阶段，在火电厂的烟尘废气排放治理上有着较为广泛的应用。空气因为高压电场电离子作用下产生一定的负离子与电子，在空气中悬浮的各种粉尘颗粒经过高压电场的同时，因为引力下向的作用，会达到除尘净化的目的。静电除尘器与其他相关除尘器相比就有以下的特点：

第一，除尘效果相对较为良好。静电除尘器在使用中，可以利用电场加长的方式，达到除尘的根本目的。一般状况下，主要利用三级静电除尘的操作场合，如果空气中的粉尘颗粒浓度相对较低，其除尘效果可以在百分之九十以上，如果使用相对较高级数的电场时则除尘率就相对更高。

第二，阻力小，耗能低。静电除尘器能耗的消耗主要是因为设备阻力以及供电系统等环节中消耗的能源构成。静电除尘器设备自身的阻力一般在200-300pa范围之内，是布袋式除尘器使用过程中消耗能源的四分之一。同时因为此种除尘模式好能低，无需经常更换相关配件，其运行成本也相对较低。

第三，适用范围相对较广。静电除尘器在使用过程中，可以对温度高达300-400摄氏度、0.1um直径的相关粉尘进行捕捉，及时烟尘中的相关参数发生波动的时候，静电除尘器还是有着较为良好的除尘效率。在工作过程中，粉尘颗粒自身的比电阻会影响一定的除尘效果。

摘要：晶闸管中频电源运行环境要求高，如果运行条件差，容易出现故障，针对常见故障进行分析，给出处理办法。

关键词：晶闸管；中频电源；故障

晶闸管中频电源对运行条件要求高，平时应当加强保养，经常清理灰尘，及时清理油污．检查水路是否畅通，水路是否漏水。中频电源的控制电路形式比较多，只有在熟悉电路原理的基础上，才能快速的分析，判断故障原因。才能及时排除故障。

一、整流部分

1、晶闸管损坏

原因及处理方法：(1)冷却水管堵。检查水管是否结垢、进杂物或水管打弯。(2)阻容吸收故障。清理晶闸管阻容吸收部分灰尘，若有备件可以更换阻容吸收来判断是否是阻容吸收故障。(3)整流脉冲故障造成晶闸管误导通。用示波器测量整流脉冲输出，看输出脉冲是否正常。(4)干扰信号造成晶闸管误导通。用示波器测量是否有干扰信号，若有采取以下措施：增加晶闸管控制极与阴极之间并联电容器的电容，一般可增大0.47～1uf(4)快熔选用不合适或快熔质量差，不起保护作用。可用手感触的方法检测，若温度烫手，快速熔断器熔片易烧断，若感觉不到温度，快熔熔片不易熔断，不起保护作用。(5)晶闸管质量差。启动的瞬间就击穿或负载增加时晶闸管击穿。

2、快速熔断器熔断 　原因及处理方法：(1)中频电源输出铜板或感应线圈有短路或对地短路的地方。检查铜板和感应线圈有无短路打火的地方。(2)整流桥一个桥臂的上下两个晶闸管同时导通，烧断快速熔断器熔片。用万用表电阻档测量晶闸管有无击穿。(3)快速熔断器质量不合格或选型偏小。

3、直流电压波形不正常。而晶闸管和快速熔断器没损坏。

摘要： 可控源音频大地电磁测深（CSAMT）是在大地电磁测深法（MT）的基础上发展起来的一种人工源电磁测深法。国内一些单位采用可控源音频大地电磁测深法在探寻地热及地下水资源等方面做了大量工作，取得了良好的实际应用效果。在某温泉旅游区进行了物探方法，通过卡尼亚视电阻率共轭梯度反演断面异常为例进行分析解释，探讨了可控源音频大地电磁测深法在地热地球物理勘查中的应用效果。

Abstract： Controlled source audio magnetotelluric （CSAMT） is an artificial source electromagnetic sounding method developed on the basis of magnetotelluric sounding （MT）. In China， there are much research on the application of controlled source audio magnetotelluric （CSAMT） in the search for geothermal and groundwater resources， and has achieved positive result. We conduct geophysical prospecting at spa tourism area， taking Carney ATV conjugate gradient inversion of resistivity anomaly as example， analyzes the application effect of controlled source audio magnetotelluric sounding method in geophysical exploration of geothermal.

关键词： 可控源音频大地电磁测深法；地热资源；卡尼亚视电阻率共轭梯度反演断面

Key words： controlled source audio magnetotelluric method；geothermal resources；Carney ATV conjugate gradient resistivity inversion section

中图分类号：P631.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）34-0306-02

0 引言

多年实践表明，地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源，其功能多，用途广。地热资源的综合开发利用，在社会、经济和环境效益均很显著，在发展国民经济中已显示出越来越重要的作用。一般来说地热资源埋藏深，开采风险大。为了减少开采风险，提高效率，开发地热资源必须进行地质调查，地球物理勘查是地热资源勘查的重要方法之一。随着地热资源开发的难度越来越大，深度也越来越深，这就要求我们寻找更有效方法。我们通过CSAMT法在某地的深部地热勘查中取得较好的地质效果。

1 方法简介