本设计是全数字中频感应加热电源, 采用串联谐振电路。主电路整流部分采用了三相全控整流电路，逆变电路采用了单相逆变桥。串联逆变器的输入电压恒定，近似为恒压源，逆变元件采用IGBT,利用单片机控制其开关，控制部分采用PIC16F877单片机，实现对中频电源的控制。其中使用了IGBT专用驱动芯片。
本设计完成了中频感应电源控制系统的硬件和软件设计任务，实现了负载频率的自动跟踪。控制电路简单可靠，方案合理。
关键词：整流；逆变；可控硅；IGBT；单片机。
This design is the entire digital mid-frequency induction heating power source. The main circuit rectification part with transported three-phase in this design has all controlled the leveling circuit, inverted the electric circuit to use the single item inversion electric circuit sine pulse width to modulate (SPWM), the load is a antiresonance circuit. This paper introduces a new inversion and three phase bridge rectification control circuit based on PIC16F877 microcontroller for thyristor medium frequency power supply. Meanwhile the hardware and software designs are also provided. It is approved by analysing the experimental results that the circuit softly starts the power supply in the way of sweeping-frequency and zero-voltage, and well tracks the tank resonant frequency in normal working. The power adjustment can be made by adopting SPWM control technology in the system. Series resonance and frequency follow technology are used. The IGBT, as the switch device, can work between 10Hz to 10kHz frequency channel, and based on the principle of the effects . Key Words: inverter; induction;IGBT; single chip computer; rectification.
目录
第一章全数字中频感应加热电源设计背景 (4)
1.1 感应加热的基本原理 (4)
1.2 全数字中频感应电源简介 (5)
第二章主电路的设计 (9)
2.1 可控硅工作原理 (9)
2.2 可控硅触发导通 (9)
2.3 整流电路的介绍 (10)
2.3.1 基本工作原理 (11)
2.3.2 电阻负载时三相桥式全控整流特性 (13)
2.4 逆变电路的介绍 (16)
2.5 负载电路的介绍 (21)
2.5.1 电流过零点检测 (21)
2.6 主电路的保护介绍 (22)
2.6.1 闸管的保护 (22)
2.7 主电路的计算及其器件选型 (25)
2.7.1 主电路计算部分 (25)
第三章控制电路的设计 (26)
3.1 PIC单片机介绍 (26)
3.2 LM339介绍 (31)
第四章软件部分设计 (33)
4.1 程序清单 (33)
4.2流程图 (60)
总结 (64)
参考文献 (65)
外文翻译 (66)
A 外文原文 (66)
B 外文译文 (77)
致谢 (82)
附录 (83)
附录一元件明细表 (83)
第一章全数字中频感应加热电源设计背景
1.1 感应加热的基本原理
感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属，然后电能在金属内部转变为热能。感应线圈与被加热金属并不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。
需要指出的是，感应加热的原理与一般电气设备中产生涡流引起发热的原理是相同的，不同的是在一般电气设备中涡流是有害的，而感应加热却是利用涡流进行加热的。
为了将工件加热到一定温度，或使之熔化，要求工件中的感应电动势应尽可能的大。增加线圈中的电流，可以增加工件中的交变磁通，所以增加线圈中的电流就是加大电动势一个途径，近代感应加热设备中的电流最大可以达到几千甚至上万安培。加大电动势的另一个途径是提高电流的频率，由于工件的感应电动势正比于磁通变化的速率，电流的频率越高，磁通就变化的越快，感应电动势就越大。从另一方面看，为了达到同样的加热效果，频率越高，磁通和电流就可以小一些，这可减少线圈中的铜耗，提高设备的电效率。近代感应加热除用工频（50Hz）电源外，还广泛采用中频（50～4
10Hz）及高频（4
?）电
210
?～6
710
源。
为了进一步深入了解感应加热的工作原理，又必要对感应加热设备中的电流分布不均的问题加以说明。下面，说明一下加热设备中的三个效应——集肤效应、邻近效应和圆环效应。
集肤效应当交流电通过导体时，沿导体截面上的交流分布的，最大电流密度出现在导体的表面，这种电流集聚的现象称做集肤效应。
邻近效应当两根通有电流的导体靠得很近的时，在相互影响下，两导体中的电流要做重新分布，这种现象叫做临近效应。它本质上与集肤效应相似。
圆环效应若将交流电流通过圆环形线圈时，则最大电流密度出现在线圈导体的内侧，这种现象称为圆环效应。导体的径向厚度与圆环直径之比愈大，则此种现象愈明显。磁力线在环内集中，在环外分散，一部分磁力线穿过内侧的导体本身，因此外侧电流线较内侧的电流线铰链较多的磁通，所感生的反电动势也大。这样，外侧的总电势和电流密度较内侧的小。
感应电炉就是综合利用这几种效应的设备。在感应线圈中置以金属工件，感应线圈两端加上交流电压，在线圈中就产生交流电流，而在工件中则感应产生的电流，两电流方向相反，情况与两根平行导线流过方向相反的电流相似。但电流和感应电流互相靠拢时，线圈和工件表现出邻近效应，结果，电流集聚在线圈的
内侧表面，电流集聚在工件的表面。这时线圈本身表现为圆环效应，而工件本身表现为集肤效应。
感应加热的特点是通过电磁感应传给金属工件，金属工件本身就是发热体，由于集肤效应，工件中感应电流的分布是不均匀的，因此工件中每一部分的发热量相差很大。
工件中靠近外表面的电流大，大部分电能在这一区域变成热量，工件内部电流小，发热也很少，工件内部温度上升所需的热能大部分是靠近外表面的区域传到进去的。若工件直径R比透入深度Δ大得多，则电路在工作中的分布可近似
地用式
0x
J J e-?
=（1-1）表示，功率密度在工件中的分布可按照式
2
x P P e-?
=
（1-2）表示。因此，感应加热时工件各部分的温度并不相等，而是表面温度最高，中间温度最低，有时工件表面已经烧红。甚至熔化了，而起内部却仍为黑色。
在上述加热过程中工件中各点的温度不一样，因而每一点的电阻率和相对导磁率都不一样，这给加热设计计算带来了很大的困难。在大多数情况下都是针对“热态”进行设计计算的，即只对整个工件温度超过居里点的情况进行计算：这一方面因为这时的计算简单，得出的结果较适合；另一方面，因为在熔炼和透热等加热过程中工件在开始加热后很短的时间内就超过了居里点，设备大部分时间工作在过居里点以后，而且为了得到最后的温度，往往需要在加热快结束时设备提供最大的功率。在工程设计计算中对于“热态”的工作情况可以为工件中的电流均匀分布在离表面深度为透入深度Δ的一层内，发热也集中在这一层内(实际上约有85.6%总热量集中在一层内)，这一层叫直接加热层，工件内部及无电流，也不发热。主要用于淬火、透热、熔炼、钎焊和烧结等方面。
1.2 全数字中频感应电源简介
由于各种控制器的出现，如可编程控制器（PLC）、单片机和微机等，各种控制在不知不觉中向数字化迈进，并且随着电力电子技术的发展，各种可靠性能更好的元器件的出现，推动可控硅中频电源向着数字方向迈进。全数字中频电源不仅使中频电源更加容易控制，而且使它的控制更加精确，它可以通过控制实现各种不同工艺的要求。所以各种数字中频电源产品便应用而生。
感应加热用可控硅中频电源使一种将三相工频（50Hz）交流电转换为单相中频电流的装置。可控硅变频电路可以分为两大类：交－交变频电路和交－直－交变频电路，前者的特点使将50Hz的工频电流直接变成频率为f的中频交流电，没有交流中间环节。这种变频电路的优点是效率较高，但电路复杂，在实际生产中应用极少。交－直－交变频电路的特点是有直流中间环节，通过整流电路先将工频交流电整流成直流电，再通过逆变电路将它变成频率为f的交流电。它具有
电路简单，调试方便，运行可靠，效率可达到90％以上等优点，在国内外有较多应用。
逆变电路输出的中频电能，通过感应线圈施加到负载上，进行感应加热。按照逆变电路和负载电路的不同组合，感应加热有可分为并联变频电路、串联变频电路、串并联变频电路、倍频式变频电路和时间分割变频电路等，其中并联变频电路和串联变频电路是基本电路。
三相全控整流桥由可控硅组成，它将正弦的工频交流电整流成脉动的直流电压U d，可以调节直流电压U d来调节负载电流。其中电路由中间直流环节，它是由一个储能元件电感组成，把50Hz的工频电网和中频网络隔开，并把直流电流I 虑成平滑的波形。最后是由IGBT组成的电压型逆变电路，它将直流电流I d逆变成方波中频电流i a，并将它送入负载电路。负载电路由感应线圈和电容器组成的并联振荡电路对工件感应加热。逆变电路输出的中频电流的频率f，受负载振荡电路控制，工作在略高于并联振荡电路的谐振频率。中频电流i0中含有明显的基波和谐波，接近谐振频率的基波电流通入并联谐振电路时，振荡电路呈现很的电抗，比基波频率高几倍的谐波电流通入并联振荡电路时，振荡电路呈很小的阻抗，所以方波中频电压入并联振荡电路负载时感应器负载电流际上接近正弦波形。
并联变频电路对负载的适应能力很强，是当前应用最广泛的一种电路。主要用作中频熔炼和透热的电源。
感应加热对它的电源提出了一些技术要求，可控硅中频电源在各方面都能满足这些要求，其中主要的：
电源的频率和功率按照不同的工艺，感应加热用电源也有各种不同的频率和功率。现在采用的中频熔炼炉的电源有1Hz和2.5Hz，功率为几十kW到几千kW；透热用的中频电源频率大多为1Hz到2.5 Hz ,功率为几百kW，淬火用中频电源的频率为2.5 Hz到8 Hz，功率为几百kW。根据感应加热可控硅中频电源系列型谱下表列出了一些产品的规格。
随着生产的发展还要求生产频率更高功率更大的可控硅中频电源。
自动频率跟踪可控硅中频电源要求它的负载电路为容性。当感应器和补偿电容器组成振荡电路后就具有一定的谐振频率f0。为了得到容性负载和比较高
的功率因数，电路的工作频率f应该接近于负载电路的谐振频率f0。但在感应加热过程中随着工件温度的升高、材料情况不同和炉料熔化等因素，感应器等值参数和负载电路的谐振批率f0也跟着变化，若不采取措施，就不能保证在整个过程中工作频率f接近谐振频率，以至变频电路不能工作。
可控硅中频电源的输出工作频率是可以变化的；只要改变两组逆变可控硅轮流导通的频率，就可以调节工作频率f，在采用可控硅中频电源的感应加热电流中都是用改变工作频率f来师它在整个工作过程中接近于负载电路的谐振频率f0的。这时，f自动跟随f0变化，这叫做自动频率跟踪。在可控硅中频电源中如果没有保证自动频率跟踪的环节是不能工作的。
电源与负载的匹配可控硅中频电源装置与其它电源装置一样都有一定的额定值：如额定电压，额定电流和额定功率因数。当输出电压超过额定电压很多时，电路中各元件的绝缘就可能受损伤。当输出电流超过额定电流很多时，电路中元件温升会超过允许值，导致元件损坏。在可控硅中频电源中可控硅元件的电压电流余量不大，承受的过载能力低，还有换流问题（换流失败，逆变电路不能工作）、起动问题（不合理的额定值，可控硅中频电源不能起动），所以更应注意电源额定值的问题。
额定电压和额定电流之比，称为电源的额定阻抗。只有当负载阻抗等于额定阻抗时，电源的输出功率才能达到额定值。若负载阻抗大于额定阻抗时，尽管电源输出电压等于额定电压，但电流就小于额定值。功率就达到了额定值。若负载阻抗小于额定值会使元件损坏，为了使电流达到额定值，这么一来，尽管电流等于额定值，但输出电压小于额定值，功率也达不到额定值（过小的负载阻抗还会导致可控硅电源不能起动，无法工作）。
为了达到最大的输出功率，要使负载阻抗对于电源的额定阻抗，这叫做负载与电源匹配。
实现匹配的最简单的方法使选择感应器的匝数，使负载阻抗对于额定阻抗，功率不太大的中频炉和透热感应器大都采用这种方式。
为了降低感应器中的电流和提高它的效率，大型中频熔炼炉和透热线圈的匝数多，阻抗往往大于电源的额定阻抗。所以常常利用串并联电容升压电路和利用感应器线圈本身当作自耦电压器升压电路来解决阻抗匹配问题。前者常用于可控硅中频电源。
淬火用感应器线圈都只有一匝；一般都用降压变压器解决阻抗匹配问题。中频变压器的铜损和铁损。都比较大，需通水冷却。降压变压器的初级匝数可调，可以方便的实现阻抗匹配。
在感应加热过程中负载电路的等效参数是在不断变化的，因此很难要求在整个过程中负载与电源匹配。一般都是使“热态”时负载阻抗与电源匹配。从这个
观点出发，并联补偿电路比串联补偿电路好。采用了自动频率跟踪电流以后，可以做到负载的功率因数不变，根据理论分析得出：并联电流有利于负载于电源匹配，提高生产效率，这是并联变频电路应用得较广的原因之一。
第二章主电路的设计
主电路部分主要由整流部分、逆变部分组成，整流部分未为三相全控整流桥，逆变部分由单相逆变电路桥组成，下面就主要用到元器件作简单的介绍。
在主电路的设计中可采用三相全控桥、三相半控桥和三相不控桥。但由于本设计中电压可调，所以采用了三相全控桥。在逆变电路的设计中，采用单相逆变电路。由于是并联谐振电路，所以采用了电流型控制器件，在该设计中由于频率较高，所以采用了由快速晶闸管组成的单相逆变电路。
2.1 可控硅工作原理
可控硅导通和关断条件
从关断到导通是1、阳极电位高于是阴极电位2、控制极有足够的正向电压和电流，两者缺一不可
维持导通是1、阳极电位高于阴极电位2、阳极电流大于维持电流，两者缺一不可
从导通到关断是1、阳极电位低于阴极电位2、阳极电流小于维持电流，任一条件即可
2.2 可控硅触发导通
在控制极G上加入正向电压时因J3正偏，P2区的空穴时入N2区，N2区的电子进入P2区，形成触发电流IGT。在可控硅的内部正反馈作用的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致图3的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。
2.3 整流电路的介绍
在本设计中整流电路主要采用三相桥式全控整流电路下面就其基本原理介绍如下：
下图是常用的三种三相桥式整流电路：不可控整流、全控整流和半控整流。
R
V
D
(a)三相式不控整流电路
D
V
R
(b)三相式全控整流电路
R
V D
(c)三相式半控整流电路
2.3.1 基本工作原理
将三相桥式不控整流电路图（a ）中的 6个二极管改换成 6个晶闸管，就构成了三相桥式相控（全控）整流电路（b ）。图中 3个上管 1T 、3T 、5T 共阴极，其输出端 P 接负载正端；3个下管 4T 、6T 、2T 共阳极，其输出端 N 接负载负端。负载端整流电压 D PN P N v v v v ==-。若三相交流电源相电压有效值为 c V ，
幅值为 m s V =；线电压有效值 1s V =，线电压幅值为 1m s V 。若交流电源频率为 s f ，周期为 s T ，角频率ω =2πs f =2π/s T ，三相交流相电压为：
sin a s V t ω=
2
sin 3b s V t πω?
?=-
??? 4
sin 3c s V t πω?
?=-
??
?
则线电压：
1sin 6ab a b m v v v V t πω?
?=-=+ ???
1sin 6ac a c m v v v V t πω?
?=-=- ???
1sin 2bc b c m v v v V t πω?
?=-=- ??
?
15sin 6ba b a m v v v V t πω?
?=-=-
??? 17sin 6ca c a m v v v V t πω?
?=-=-
??? 13sin 2cb c b m v v v V t πω?
?=-=-
??
?
三相相电压 a v 、b v 、c v 依序相差 120°，6个线电压依序相差 60°，如图 （a ）、（c ）所示。
二极管是不可控开关器件，当它承受正向电压作用时立即自然地导通，承受反向电压作用时立即阻断电路，所以图（a ）三相不控整流时，a v 、b v 、c v 三相电压瞬时值最正的那一相上管自然导通，换相点为 1、3、5，三相电压瞬时值最负的那一相下管自然导通，换相点为 2、4、6，任何时刻上、下各有一个二极管导通，把线电压最大的瞬时值接至负载。整流电压 D v 为图（c ）中粗线所示各段线电压。
晶闸管是可控（半控）开关器件，开通晶闸管（从通态转为断态）必须同时具备两个条件：①阳极 - 阴极之间外加正向电压。②门极（控制极）与阴极之间被施加触发电流脉冲。三相桥式相控整流电路图 （b ）中，仅在 3个上管（1T 、
3T 、5T ）和 3个下管（4T 、6T 、2T ）中上、下各有一个晶闸管处于通态时才能
将某个线电压接通至负载，形成整流电压D v 。如果图（a ）中在 6个自然换相点 1、2、3、4、5、6的ωt=ωt1、ωt2、ωt3、ωt4、ωt5、ωt6时刻，对 1T 、2T 、
3T 、4T 、5T 、6T 施加触发脉冲，这时触发脉冲的起始时刻就是自然换相点，延
迟触发角（或相控角）α = 0。
从ωt1开始 a V 最正，1T 承受正向电压，从ωt1开始 1T 又被施加触发脉冲，在此后的Ⅰ、Ⅱ时区共 120°期间，a v 正电位最高，1T 导通；从ωt2开始 c v 最负，2T 承受正向电压，从ωt2开始 2T 又被施加触发脉冲，在此后的Ⅱ、Ⅲ时区共 120°期间，c v 电位最负，2T 导通。所以在第Ⅱ时区 a 相上管 1T 与 c 相下管 2T 同时导通，故整流电压D PN a c ac v v v v v ==-=（线电压）。类似地分析可以得知 6个晶闸管在 6个时区中的通、断状态及整流电压 D v 如表 所示，这时 6个开关管的通、断状态及整流电压 D v 波形与三相桥式不控整流时完全相同，即图 （c ）中各段线电压粗线所示。如果 6个晶闸管的施加触发脉冲的时刻都从各自然换相点ωt1、ωt2、ωt3、ωt4、ωt5、ωt6延迟一个控制角α，例如α=30°，如图（a ）、（b ）所示，那么在ωt=ωt1+30°1T 被触发之前的时区Ⅵ中，5T 、6T 已在导电，D v = cb v 。从ωt1开始，尽管a v 最正，但延迟触发角α=30°时，在ωt1到ωt1+α（ωt1+30°）期间，1T 未被触发而仍处于
断态，因此 5T 、6T 仍继续导通，这时的整流电压仍为线电压 cb v 而不是ab v ，由于这期间cb v < ab v ，因此α≠0时，将使整流电压平均值 D V 减小。改变触发延迟角（或相控角）α 的大小，即可控制整流电压平均值 D V 。这时整流电压D v 将图（b ）中粗线所示各段线电压波形。
2.3.2 电阻负载时三相桥式全控整流特性
相控整流特性不仅与相控角α 有关，还与负载性质有关。负载为电阻 R 时，负载电流 D i =D
v R ，D i 与整流电压D v 波形完全相同。
（1） 延迟触发相控角α=0时（如图 所示）：即从各自然换相点开始对各晶闸管施加触发脉冲。在一个电源周期中，从ωt1到ωt76个时区中，整流电压D v 是 6个宽 60°的波形相同的线电压 ab v 、ac v 、bc v 、ba v 、ca v 、cb v 脉波相连而成。整流电压D v 与三相不控整流时的整流电压完全相同。
D i 与D v 波形相同。1T 导电的Ⅰ、Ⅱ时区的 120°期间交流电源 a 相电流 a i =
i 1T = D i ；4T 导电的Ⅳ、Ⅴ时区的 120°期间 a i = - i 4T = - D i 。
（2） 延迟触发相控角α = 30°时（如图所示）：1T 推迟到ωt=ωt1+ 30°（60°）时被触发导通。在ωt=ωt1+30°（60°），1T 被触发导通之前，仍是 5T 、
6T 导通，D v = cb v 。从ωt=ωt1+ 30°（60°）到ωt=ωt1+30°+ 60°= 120°的 60°时区Ⅰ中，6T 、1T 导电，D v = ab v 。此后各 60°时区中D v 依序是ac v ac v 、bc v 、
ba v 、ca v 、cb v 。6个导电区都向后延α=30°，D v 的平均值D v 显然减小。
D i 与D v 波形相同。1T 导电的Ⅰ、Ⅱ时区的 120°期间交流电源 a 相电流 a i =
i 1T = D i ；4T 导电的Ⅳ、Ⅴ时区的 120°期间 a i = - i 4T = - D i 。
三相全控整流电路在00α＝时或三相桥式不控整流时工作情况
时区段
12t t ωω→ 23t t ωω→ 34t t ωω→ 45t t ωω→ 56t t ωω→ 61t t ωω→
导通的共阴极管
VT1 VT1 WT3 VT3 VT5 VT5 导通的共阳极管 VT6 VT2
VT2
VT4
VT4
VT6
输出电压 ab a b v v v =- ac a c v v v =- bc b c v v v =- ba b a v v v =- ca c a v v v =- cb c b v v v =-
表1-1-1
（3） 延迟触发相控角α = 30°时（如图所示）：1T 推迟到ωt=ωt1+ 30°（60°）时被触发导通。在ωt=ωt1+30°（60°），1T 被触发导通之前，仍是 5T 、
6T 导通，D v = cb v 。从ωt=ωt1+ 30°（60°）到ωt=ωt1+30°+ 60°= 120°的
60°时区Ⅰ中，6T 、1T 导电，D v = ab v 。此后各 60°时区中D v 依序是ac v ac v 、bc v 、
ba v 、ca v 、cb v 。6个导电区都向后延α=30°，D v 的平均值D v 显然减小。
（4） 延迟触发控制角α=60°时（如图所示）：时区Ⅰ（60°）中整流电压D v = ab v 的起点为ωt=ωt1+60°=90°处的 ab v ，终点ωt=ωt1+60°+60°=150°处D v = ab v =0。6个脉波都向后延α=60°，导电到终点时，整流电压瞬时值都为零，电流瞬时值也为零。
（5） 延迟触发控制角α = 90°时（如图所示）：由于从α = 0 到 ab v = 0 的角度是 120°，α<60°时，每个脉波导电宽度为 60°；α>60°后 a 、b 导电脉波只能导电到 ab v =0，所以导电宽度只能是120°-α。例如图中α=90°，
1T 从ωt=ωt1+90°=120°时开始导电，1T 导电 30°（120°- α）后，ωt=ω
t1+90°+30°=150°时，D v = ab v = 0，电阻负载时 D i = D v R = 0，此后 ab
v 为负值，故从ωt= 150°开始，6T 、1T 截止，使D v =0。D v =0延续 30°以后到ωt=180°=ωt2+α=90°+90°=180°时，2T 被触发导通，1T 、2T 同时导电，使D v = ac v 进入时区Ⅱ。在 6T 、1T 导电的时区Ⅰ，D v = ab v 起点为ωt=ωt1+α，终点为ωt ≡150°（ab v =0），D v = ab v =0，因此电阻负载、α >60°时，每个导电时区宽度为 120°-α <60°，D v 、D i 不连续，这时整流直流电压平均值D v 为：
D V = ()()15566613sin /36ab t v d t t d t πππωααπωωωππ++?
?=+ ??
??? 13
1cos 3m V παπ??
??=
++ ??????? 电阻负载，当α<60°时，每个导电时区宽度为 60°，D v 、D i 连续，整流电压平均值D v 为：
D V =()()11363613sin /36t ab t v d t t d t πππ
ωααπωααπωωωππ++++++??=+ ??
???
13
cos m V απ
=
当延迟触发控制角α=120°时：1T 被触发的起始点ωt=ωt1+ 120°= 150°，这时 ab v = 0，1T 无正向外加电压，即使被施加触发脉冲也不可能被触发导通。因此D v ≡0，由（5-71）式也可得知α=120°时，D V =0。因此三相桥式全控整流电路在电阻负载时，改变α 角调控D v ，α 的有效移相范围是 0～ 120°。
2.4 逆变电路的介绍
2.4.1 电流型逆变电路
直流电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。实际上理想直流电流源并不多见，一般是在逆变电路直流侧串联一个大电感，因为大电感中的电流脉动很小，因此可近似看成直流电流源。
电流型单相桥式逆变电路如下图所示。
当T1、T4导通，T2、T3关断时，Io = Id 。反之，Io = - Id 。当以频率f 交替切换开关T1、T4和T2、T3时,则在负载上获得如图(b)所示的电流波形。不论电路负载性质如何,其输出电流波形不变,为矩形波,而输出电压波形由负载性质决定。主电路开关管采用自关断器件时,如果其反向不能承受高电压,则需在各开关器件支路串入二极管。下面对其电流波形作定量分析,将图(b)所示的电流波形Io 展开成傅氏级数,有
41
1
sin sin 3sin 5 (3)
5
d
o
I I t
t t
其中基波幅值1o m I 和基波有效值1o m I 分别为
14 1.27d
o m
d I I I
1
40.92
d
o d I I I
电流型逆变电路主要有以下特点:
1)直流侧接有大电感,相当于电流源,直流电流基本无脉动,直流回路呈现高阻抗。
2)因为各开关器件主要起改变直流电流流通路径的作用,故交流侧电流为矩形波,与负载性质无关,而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角的不同而不同。
3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用,因电流不能反向,故可控器件不必反并联二极管。
4)当用于交-直-交变频器且负载为电动机时,若交-直变换为可控整流,则可很方便地实现再生制动。 2.4.2 并联谐振式逆变电路
1.电路结构
图1给出了并联谐振式逆变电路的原理图。其直流电源通常由工频交流电源经三相可控整流后得到。在直流侧串有大滤波电感Ld,从而构成电流型逆变电路。逆变桥由四个晶闸管桥臂构成,因工作频率较高,通常采用快速晶闸管,L1～L4为4只电感量很小的电感,用于限制晶闸管电流上升率di/dt 。
图 1
负载为中频电炉,实际上是一个感应线圈,图中L 和R 串联为其等效电路。因为负载功率因数很低,故并联补偿电容器C 。电容C 和电感L 、电阻R 构成并联谐振电路,所以称这种电路为并联谐振式逆变电路。本电路采用负载换流,即要求负载电流超前电压。因此,进行电容补偿时,应使负载电路在工作频率下呈容性。
2.工作原理
因为并联谐振式逆变电路属电流型,故其交流输出电流波形接近矩形波,其中包含基波和各次谐波。工作时,晶闸管交替触发的频率应接近负载电路谐振频率,故负载对基波呈现高阻抗,而对谐波呈现低阻抗,谐波在负载电路上几乎不产生压
降,因此,负载电压波形为正弦波。又因基波频率稍大于负载谐振频率,负载电路呈容性,i o 超前电压u o 一定角度,达到自动换流关断晶闸管的目的。
图2给出了逆变电路换流的工作过程,图3为该逆变电路的工作波形,其中i o 、u o 的参考方向同图1中相同。当T1、T4稳定导通时,电流流动方向如图2(a)所示。电容C 上的电压为左正右负。当在图3所示的t2时刻触发T2、T3,电路开始换流。由于T2、T3导通时,负载两端电压施加到T1、T4的两端,使T1、T4承受负压关断。由于每个晶闸管都串有换相电抗器LT,故T1和T4在t 2时刻不能立刻关断,T2、T3中的电流也不能立刻增大到稳定值。在换流期间,四个晶闸管都导通,由于时间短和大电感Ld 的恒流作用,电源不会短路。当t=t 4时刻,T1、T4电流减至零而关断,直流侧电流Id 全部从T1、T4转移到T2、T3,换流过程结束。t 4 - t 2 = tr 称为换流时间。T1、T4中的电流下降到零以后,还需一段时间后才能恢复正向阻断能力。因此,换流结束以后,还要使T1、T4承受一段反压时间t β才能保证可靠关断。t β=t 5-t 4应大于晶闸管关断时间t q 。
图 二
从上面的分析可知,为了保证电路可靠换流,必须在输出电压uo 过零前tf 时刻触发T2、T3,称tf 为触发引前时间。为了安全起见,必须使
tf =tr + ktq 。
式中k 为大于1的安全系数,一般取为2～3。 负载的功率因数角
由负载电流与电压的相位差决定,从图3可知
2
r
t t
其中ω为电路的工作频率。
3. 串联和并联逆变器的比较
串联逆变器和并联逆变器的差别，源于它们所用的振荡电路不同。串联逆变器是用L、R和c串联，并联逆变器是L、R和c并联。
(1)串联逆变器的负载电路对电源呈现低阻抗，要求由电压源供电。因此，经整流和滤波的直流电源末端，必须并接大的滤波电容器。当逆变失败时，浪涌电流大，保护困难。
并联逆变器的负载电路对电源呈现高阻抗，要求由电流源供电，需在直流电源末端串接大电抗器。但在逆变失败时．由于电流受大电抗限制，冲击不大，较易保护。
（2）串联逆变器的输入电压恒定，输出电压为矩形波，输出电流近似正弦波，换流是在晶闸管上电流过零以后进行，因而电流总是超前电压一φ角。
并联逆变器的输入电流恒定，输出电压近似正弦波，输出电流为矩形波，谐振发生在电容器上电压过零以前进行，负载电流也总是越前于电压一φ角。这就是说，两者都是工作在容性负载状态。
(3)串联逆变器是恒压源供电，为避免逆变器的上、下桥臂晶闸管同时导通．造成电源短路，换流时，必须保证先关断，后开通。即应有一段时间(t
)
α使所有晶闸管都处于关断状态。此时的杂散电感，即从直流端到器件的引线电感上产生的感生电势，可能使器件损坏，因而需要选择合适的器件的浪涌电压吸收电路。此外，在晶间管关断期间．为确保负载电流连续，使晶问管免受换流电容器上高电压的影响，必须在晶闸管两端反并联快速二极管。
并联逆变器是恒流源供电，为避免滤波电抗Ld上产生大的感生电势，电流必须连续。也就是说，必须保证逆变器上、下桥臂晶闸管在换流时，是先开通后
)内所有晶闸管都处于导通状态。这时，虽然逆变桥臂关断，也即在换流期间(t
ν
直通，由于Ld足够大，也不会造成直流电源短路，但换流时间长，会使系统效
率降低，因而需缩短t
ν，即减小L
K
值。
(4)串联逆变器的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率，即应确保有
合适的t
ν
时间，否则会因逆变器上、下桥臂直通而导致换流的失败。
并联逆变器的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率，以确保有合适
的反压时间t
β
否则会导致晶闸管间换流失败；但若高得太多，则在换流时晶间管承受的反向电压会太高，这是不允许的。
(5)串联逆变器的功率调节方式有二：改变直流电源电压Ud或改变晶闸管的触发频率．即改变负载功率因数COSφ。
并联逆变器的功率调节方式，一般只能是改变直流电源电压Ud。改变COS φ虽然也能使逆变输出电压升高和功率增大，但所允许调节范围小。
(6)串联逆变器在换流时，晶闸管是自然关断的，关断前其电流已逐渐减小
到零，因而关断时间短，损耗小。在换流时．关断的晶闸管受反压的时间(t
α
十
t
β
)较长。
并联逆变器在换流时，晶闸管是在全电流运行中被强迫关断的，电流被迫降至零以后还需加一段反压时间，因而关断时间较长。相比之下，串联逆变器更适宜于在工作频率较高的感应加热装置中使用。
(7)串联逆变器的晶闸管所需承受的电压较低，用360v电网供电时，采用1200V的晶闸管就行，但负载电路的全部电流．包括有功和无功分量．都需流过晶闸管。逆变晶闸管丢失脉冲，只会使振荡停止，不会造成逆变颠覆。
并联逆变器的晶闸管所需承受的电压高，其值随功率因数角φ增大，而迅速增加。但负载本身构成振荡电流回路。只有有功电流流过逆变晶闸管．而且逆变晶闸管偶而丢失触发脉冲时，仍可维持振荡，工作较稳定。
(8)串联逆变器可以自激工作，也可以他激工作。他激工作时，只需改变逆变触发脉冲频率，即可调节输出功率*而并联逆变器一般只能工作在自激状态。
(9)在串联逆变器中，晶闸管的触发脉冲不对称，不会引入直流成分电流而影响正常运行；而在并联逆变器中，逆变晶闸管的触发脉冲不对称，则会引入直流成分电流而引起故障。
(10)串联逆变器起动容易，适用于频繁起动工作的场合：而并联逆变器需附加起动电路，起动较为困难。
(11)串联逆变器中的晶闸管由于承受矩形波电压，故d u／dt值较大，吸收电路起着关键作用，而对其di／dt要求则较低。
在并联逆变器中，流过逆变晶间管的电流是矩形波，因而要求大的di／dt，而对du／dt的要求则低一些。
(12)串联逆变器感应线圈上的电压和槽路电容器上的电压，都为逆变器输出电压的Q倍，流过感应线圈上的电流，等于逆变器的输出电流。
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主 要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每 一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器(板载的10W降压Buck 变换器)。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在 系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙 之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使 用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。 更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+5.0V 额定输出电流： 2.0A 过电流限制： 3.0A 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +5.0V*2A=10.0W(最大) 输入功率： Pout/估计效率=10.0W／0.90=11.1W 功率开关损耗 (11.1W-10W) * 0．5=0.5W 续流二极管损耗： (1l.lW-10W)*0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时 11.1W／10V=1.1lA 高输入电压时： 11.1W／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
中频炉系列透热炉构造： 中频透热炉一般由感应器、中频电源、变压器、电容等组成。 中频透热炉特点： （1）加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本 由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。不必担心由于停电或设备故障引起的煤炉已加热坯料的浪费现象。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克，其材料利用率可达95％。由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um。 （2）工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能 感应加热炉与煤炉相比，，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电量小于360度。 （3）加热均匀，芯表温差极小，温控精度高 中频透热炉功率估算公式： P=（C×G×T）/（0.24×t×∮） 公式说明：P—设备功率（KW）；C—金属比热，其中钢铁比热系数是0.17 G—加热工件重量（kg）；T—加热温度（℃）；t—工作节拍（秒）； ∮—设备综合热效率，一般可取0.5—0.7，异型件取0.4左右。 例如：某锻造厂有锻件坯料为Φ60×150mm，工作节拍为12秒/件（包括辅助时间），初锻温度以1200℃。则需要GTR中频电炉功率的计算如下：P=（0.17×3.3×1200）/（0.24×12×0.65）=359.61KW 根据以上计算，可以配置额定功率为400KW的GTR感应加热设备。感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀，芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。 中频炉加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。 中频炉是铸造锻造及热处理车间的主要设备，其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造锻造及热处理生产线正常稳定工作的保证。中频炉在热加工领域有着很好的发展前景如。国内专业的生产中频电炉的厂家东莞市正鑫中频电炉厂是这一领域佼
中频加热电源温度控制--为中频电源生产和使用单位提供温度控制改造方案 国内很多使用中频感应加热电源的单位，绝大多数都没有温度控制，甚至连温度测量都没有，只能看加热功率进行判断，而加热功率并不能直接反映温度的高低，这就造成了生产工艺的不稳定，影响了生产产品的质量。究其原因，是通常作为测温部件的热电偶，很难在中频电源里使用。 由此，我们利用了红外测温仪远距离非接触测量温度的特点，有效的防止中频磁场的影响，结合中频电源专用的高速温度控制器，对加热工件进行温度控制。我们已对国内多家使用单位的中频电源进行了设备改造，取得了满意的效果。 这里涉及的关键是：由于中频电源升降温度都非常快，而且没有保温，热惯性很小，需要红外测温仪的响应时间足够快，一般采用100毫秒甚至更快，由于工件均为金属材料，必须选择波长为1-2微米的红外测温仪才能保证测温准确，而温度控制器也需要快速响应，一般采用具有特殊算法的中频电源专用的温度控制器。 本例中：红外测温仪选用B&S公司的ST-100MT，测温范围400-1200度，波长1微米，响应时间为10毫秒。 温度控制器选用具有特殊算法的中频电源专用控制器。 中频电源功率为60KVA,加热工件直径150毫米的管材。 实现功能为：65秒温度升至880度，保温180秒，20秒降至765度，保温100秒，10秒降至常温。 使用了温度控制，稳定了工艺，提高了产品质量，防止过烧，而且通过自动的调节加热功率，有效的节约了电能。 控制部件参数 红外测温仪选用B&S公司的ST-100MT， 型号和参数 型号ST-100MA(400-1200度）ST-100HA（700-1700度） 光学分辨率（90%）100：1 光谱响应1μm 热参数 精度（环温：23±5℃）读数的±1%或±2℃，取大者 重复性读数的±0.5%或±1℃，取大者 探测器热电堆 响应时间10ms 温度分辨率0.1K 发射率0.10～1.09可调，步长0.01（所有型号） 电参数 输出4-20mA 最大环路阻抗750 Ohm 电源12～24VDC±10%，100mA
摘要 感应加热电源具有加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热，易于实现机械化和自动化等优点，目前已在金属熔炼、工件透热、淬火、焊接、铸造、弯管、表面热处理等行业得到了广泛的应用。 本设计研究了中频感应加热及其相关技术的发展、现状和趋势，并在较全面的论述基础上，对2.5kHz/250kW可控硅中频感应加热电源的整流电路以及控制电路进行了设计。本文设计的电源电路可用于大型机械热加工设备的感应加热电源。整流电路采用三相桥式全控整流电路，其电路结构简单，使电源易于推广；控制策略选用双闭环反馈控制系统，改善了信号迟滞的缺点，为以后研制大功率、超音频的感应加热电源打下了基础。 关键词：可控硅中频电源；感应加热；逆变；保护电路
Design of Induction heating power of medium frequency Abstract Induction heating power is equipped with lots of advantages such as high heating efficiency, fast speed ,good controllability, which is prone to make heating of high and partial temperature ，and realize mechanization and automation. At present metal melting, work piece heat penetration, quenching, welding, casting, elbow piece, surface heating processing has been widely applied. Induction heating of medium frequency and development, current situation, and tendency related technology has been studied，and have made quite comprehensive and in the profound elaboration foundation, this article has carried on the design to main circuit and the inversion control of the 2.5kHz/250kW silicon-controlled rectifier intermediate frequency induction heating power. This design is used for big facility of mechanical heating processing. Structure of rectification circuit is easy, which makes power popularized easily. Three-phase bridge rectification circuit is used in Rectification circuit. Rectification circuit uses feedback control of two closed loop, improving the disadvantages. The foundation for inventing induction heating power of big power and super audio is made. Key words：Controllable silicon medium power Induction heating Inverter Protect circuit
高效率开关电源设计实 例 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
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ZD系列中频感应加热电源说明书 一、概述 ZD系列中频加热电源是江苏油田工程院的专利产品。（专利号为97220550. 0） ZD系列中频加热电源应用了现代电力电子技术，重量轻，效率高，具有过流、短路等自动保护功能，并且输出功率由温度控制传感器进行自动调节。采用该中频电源的电加热系统通过对输出电压和频率的调节，可以对最大加热长度范围内的任意长度的负载进行加热，具有使用寿命长，效率高，体积小、重量轻等优点。ZD系列中频加热电源可以应用于地面集输管线感应加热和井下空心抽油杆加热。 二、工作原理 中频电源首先将三相380V交流电整流成直流电，并滤波。然后再运用电力电子器件IGBT，把直流电逆变成频率和占空比连续可调的单相中频交流电。最后通过隔离变压器，将单相中频交流电输送给加热负载。 三、型号说明 Z D －□ 额定容量（kVA） 电源 中频 四、使用条件 1、环境温度：－15℃～＋40℃ 2、空气相对湿度不大于90％
3、使用场所无严重的振动，周围环境无灰尘、腐蚀性气体 4、输入电压：三相四线交流电50Hz，380V±10％，机壳接零 五、技术数据（仅供参考） 型号 ZD-10 ZD-20 ZD-35 ZD-50 额定容量 10kVA 20kVA 35kVA 50kVA 输入电压 380V±10％ 380V±10％ 380V±10％ 380V±10％ 输入电流 5～15A 10～30A 15～55A 20～75A 输出电压 0～240V 0～300V 0～400V 0～500V 装置重量 50kg 80kg 110kg 150kg 加热长度＜200米＜400米＜700米＜1000米 六、安装方法 1、中频感应加热电源与油井的距离R≥15m，对轻烃气含量高的油井要求R≥20 m。 2、中频感应加热电源室内安装时，电源装置左右两侧对墙体的距离应≥1m，电源装置后面对墙体的距离应≥0.5m，不得倾斜。 3、中频感应加热电源室外安装时，应放置在一个相应的防雨外壳内，防雨外壳上下通风，不得倾斜，防雨外壳对其它设备的距离应≥1m。 4、中频电源上部接线柱用四芯铜电缆外接三相380V电网，电源装置机壳用接地线可靠接地； 5、中频电源下部的两个接线柱用单芯铜电缆分别引至加热负载； 中频电源型号四芯输入铜电缆规格接地线规格 相线零线 ZD-10 4 mm2 2.5 mm2 2.5 mm2 ZD-20 6 mm2 4 mm2 4 mm2 ZD-35 10 mm2 6 mm2 6 mm2 ZD-50 16 mm2 10 mm2 10 mm2
电力电子技术课程设计 题目中频加热电源主电路设计 学院 专业班级 学号 学生姓名 指导老师
目录 1 设计内容和设计要求 (3) 1.1 设计内容 1.2 设计要求 2 中频加热电源 (4) 2.1 中频加热电源基本原理 2.2 中频加热电源基本结构 3 整流电路的设计 (6) 3.1 整流电路的选择 3.2 三相桥式全控整流电路 3.3 整流电路参数计算 4 逆变电路的设计 (10) 4.1 逆变电路的选择 4.2逆变电路参数计算 5 保护电路的设计 (14) 5.1过电压保护 5.2 过电流保护 6 设计结果分析 (18) 6.1 仿真结果 6.2 主电路原理图 6.3 结果分析 7 设计心得体会 (23) 8 参考文献 (24)
1 设计内容和设计要求 1.1 设计内容 1) 额定中频电源输出功率PH=100kw，极限中频电源输出功率 P HM=1.1 P H=110kW； 2) 电源额定频率f =1kHz； 3) 逆变电路效率h=95% 4) 逆变电路功率因数：cosj =0.866，j =30o； 5) 整流电路最小控制角amin =15o； 6) 无整流变压器，电网线电压UL=380V； 7) 电网波动系数A=0.95～1.10。 1.2 设计要求 1) 画出中频感应加热电源主电路原理图； 2) 完成整流侧电参数计算； 3) 完成逆变侧电参数计算； 4) 利用仿真软件分析电路的工作过程； 5）编写设计说明书，设计小结。
2 中频加热电源 2.1 中频加热电源基本原理 感应加热利用导体处于交变的电磁场中产生感应电流，即涡流，所形成的热效应使导体本身发热。根据不同的加热工艺的要求，感应加热采用的电源的频率有工频（50HZ），中频（60-10000HZ），高频（高于10000HZ）。感应加热本身的物体必须是导体，感应加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，容易实现整体均匀加热或局部加热。 感应加热利用交流电建立交变磁场涡流对金属工件进行感应加热，基本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，若线圈A 中通以交流电流i1，则线圈A内产生随时间变化的磁场，置于交变磁场中的被加热工件B要产生感应电动势e2，形成涡流i2，这些涡流使金属工件发热，因此，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属工件，然后在金属工件内部转换成热能，感应线圈与被加热工件不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。
普传科技PI7800MF系列中频感应加热电源的应用 【前言】 普传科技股份有限公司根据冶金和石油行业特殊用途，基于公司产品研发战略，在成功开发冶金行业电磁搅拌器专用电源基础上，开发生产了新一代数字化控制高性能特殊电源——PI7800MF中频感应加热电源，主要应用领域有：金属熔炼、透热、钎焊、晶体生长、稀有金属加工及石油工业的感应电加热采油（稠油井的空心抽油杆电加热）、石油集输管道的感应加热等设备，还可以应用于集输管道加热和其它类型的中频电源相比，在结构、性能及可靠性方面，具有非常明显的优势，控制电路采用高性能专用32位DSP及大规模数字专用集成电路，IGBT/IPM功率器件，整流控制、逆变控制、功率调节、操作接口、保护等部分均集成在一块控制板上，调试、维护方便，可靠性提高，节能效果好。 在石油工业应用上，由于中频电源涡流感应加强,导致集肤效应更强,漏磁减少,因此电加热效果大大好于工频电源。该设备可替代现有的工频加热电源，节能效果达到30%以上，大大地降低了采油生产能源的消耗。本专用电源对电网没有污染，与同类产品相比，提高了电源的可靠性，减少了因停机造成的生产损失。 一、电源基本框图及原理 1.1 电路基本构成如下： TI DSP 1.2 原理：中频加热电源主电路为AC-DC-AC变频结构，由整流电路、滤波、逆变电路和保护电路组成。其工作原理是将三相50Hz工频交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流，再通过电容将脉动的直流电滤波变成光滑平稳的直流电送到单相 逆变桥，最后通过逆变桥将直流电变成单相频率可调的中频交流电供给负载。采用三 相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大，而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高，可以减轻直流滤波环节的负担。 逆变电路是由全控器件IGBT构成的串联谐振式逆变器：核心部分逆变器由大功率
项目五中频感应加热电源 【学习目标】： 完成本项目的学习后，能够： 1．了解中频感应加热装置的基本原理及应用。 2．掌握中频感应加热装置的组成、各部分电路（三相桥式整流电路、触发电路、并联谐振逆变电路、保护电路）的工作原理。 3．掌握触发电路与主电路电压同步的概念以及实现同步的方法。 4．了解常用的中频感应加热装置的使用注意事项。 5．熟悉中频感应加热装置的安装、调试，简单的故障维修方法。 6．了解三相有源逆变电路工作原理及有源逆变电路的应用 【项目描述】：中频电源装置是一种利用晶闸管元件把三相工频电流变换成某一频率的中频电流的装置，广泛应用在感应熔炼和感应加热的领域。图5-1是常见的感应加热装置。 【相关知识点】： 一、中频感应加热电源概述 1．感应加热的原理 （1）感应加热的基本原理 1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象， 并且提出了相应的理论解释。其内容为，当电路围绕的区 域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应出电动势，如 果闭合就会产生感应电流。电流的热效应可用来加热。 例如图5-2中两个线圈相互耦合在一起，在第一个线 圈中突然接通直流电流（即将图中开关S突然合上）或突
然切断电流（即将图中开关S突然打开），此时在第二个线圈所接的电流表中可以看出有某一方向或反方向的摆动。这种现象称为电磁感应现象，第二个线圈中的电流称为感应电流，第一个线圈称为感应线圈。若第一个线圈的开关S不断地接通和断开，则在第二个线圈中也将不断地感应出电流。每秒内通断次数越多（即通断频率越高），则感生电流将会越大。若第一个线圈中通以交流电流，则第二个线圈中也感应出交流电流。不论第二个线圈的匝数为多少，即使只有一匝也会感应出电流。如果第二个线圈的直径略小于第一个线圈的直径，并将它置于第一个线圈之内，则这种电磁感应现象更为明显，因为这时两个线圈耦合得更为紧密。如果在一个钢管上绕了感应线圈，钢管可以看作有一匝直接短接的第二线圈。当感应线圈内通以交流电流时，在钢管中将感应出电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。平常在50Hz的交流电流下，这种感生电流不是很大，所产生的热量使钢管温度略有升高，不足以使钢管加热到热加工所需温度（常为1200℃左右）。如果增大电流和提高频率（相当于提高了开关S的通断频率）都可以增加发热效果，则钢管温度就会升高。控制感应线圈内电流的大小和频率，可以将钢管加热到所需温度进行各种热加工。所以感应电源通常需要输出高频大电流。 利用高频电源来加热通常有两种方法： ①电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热等） ②感应加热：利用高频电流（比如密封包装等） 1）电介质加热（dielectric heating） 电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材、橡胶等。微波炉就是利用这个原理。原理如图5-3.： 图5-3电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产 生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中， 介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转 或振动，从而产生热量，达到加热效果。 2）感应加热（induction heating） 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变
摘要：详细介绍了一个带有中间抽头高频大功率变压器设计过程和计算方法，以及要注意问题。根据开关电源变换器性能指标设计出变压器经过在实际电路中测试和验证，效率高、干扰小，表现了优良电气特性。关键词：开关电源变压器；磁芯选择；磁感应强度；趋肤效应；中间抽头 0 引言 随着电子技术和信息技术飞速发展，开关电源SMPS(switch mode power supply)作为各种电子设备、信息设备电源部分，更加要求效率高、成本小、体积小、重量轻、具有可移动性和能够模块化。变压器作为开关电源必不可少磁性元件，对其进行合理优化设计显得非常重要。在高频开关电源设计中，真止难以把握是磁路部分设计，开关电源变压器作为磁路部分核心元件，不但需要满足上述要求，还要求它性能高，对外界干扰小。由于它复杂性，对其设计一、两次往往不容易成功，一般需要多次计算和反复试验。因此，要提高设计效果，设汁者必须有较高理论知识和丰富实践经验。 1 开关电源变换器性能指标 开关电源变换器部分原理图如图1所示。 PCbfans提示请看下图: 其主要技术参数如下： 电路形式半桥式； 整流形式全波整流； 工作频率f=38kHz； 变换器输入直流电压Ui=310V； 1
变换器输出直流电压Ub=14.7V； 输出电流Io=25A； 工作脉冲占空度D=0.25～O.85； 转换效率η≥85％； 变压器允许温升△τ=50℃； 变换器散热方式风冷； 工作环境温度t=45℃～85℃。 2 变压器磁芯选择以及工作磁感应强度确定 2.1 变压器磁芯选择 目前，高频开关电源变压器所用磁芯材料一般有铁氧体、坡莫合金材料、非晶合金和超微晶材料。这些材料中，坡莫合金价格最高，从降低电源产品成本方面来考虑不宜采用。非晶合金和超微晶材料饱和磁感应强度虽然高，但在假定测试频率和整个磁通密度测试范围内，它们呈现铁损最高，因此，受到高功率密度和高效率制约，它们也不宜采用。虽然铁氧体材料损耗比坡莫合金大些，饱和磁感应强度也比非晶合金和超微晶材料低，但铁氧体材料价格便宜，可以做成多种几何形状铁芯。对于大功率、低漏磁变压器设计，用E-E型铁氧体铁芯制成变压器是最符合其要求，而且E-E型铁芯很容易用铁氧体材料制作。所以，综合来考虑，变换器变压器磁芯选择功率铁氧体材料，E-E型。 2.2 工作磁感应强度确定 工作磁感应强度Bm是开关电源变压器设计中一个重要指标，它与磁芯结构形式、材料性能、工作频率及输出功率因素有关关。若工作磁感应强度选择太低，则变压器体积重量增加，匝数增加，分布参数性能恶化；若工作磁感应强度选择过高，则变压器温升高，磁芯容易饱和，工作状态不稳定。一般情况下，开关电源变压器Bm值应选在比饱和磁通密度Bs低一些，对于铁氧体材料，工作磁感应强度选取一般在0.16T 到0.3T之间。在本设计中，根据特定工作频率、温升、工作环境等因素，把工作磁感应强度定在0.2 T。 3 变压器主要设计参数计算 3.1 变压器计算功率 开关电源变压器工作时对磁芯所需功率容量即为变压器计算功率，其大小取决于变压器输出功率和整流电路形式。变换器输出电路为全波整流，因此 2
PI7800MF 系列中频感应加热电源 大连普传科技股份有限公司 深圳市普传科技有限公司 企划部/工程部 https://www.doczj.com/doc/ac15136836.html, 第一部分感应加热与变频电源
普传科技变频技术应用系列—中频电源 一、基本原理 1、集肤效应及感应加热 1.1集肤效应：当交流电流通过导线时,在导线周围产生交变的磁场，处在交变磁 场中的整块导体的内部会产生感应电流，由于这种感应电流在整块导体内部自成闭合回路，形似水的旋涡，称做涡流。 在直流电路内，均匀导线的横截面上的电流密度是均匀的，而当交流电通过导线时，由于交变磁场的作用，在导线截面上各处电流分布不均匀，中心处电流密度小，而越靠 近表面电流密度越大，这种电流分布不均匀的现象称为集肤效应(也称趋肤效应)。交 流电的频率越高，则集肤深度越深，同时其交流阻抗也变大，因此在相同数值的电流作 用下，负载所获得的能量也越高，而电流及线路损耗相应地也会变小，从而提高了加热 效率，同时还可起到节约电能的目的。变频加热电源正是基于这一原理，利用变频技术，可将运行频率提高到工频的数倍，加热效果会明显提高。 1.2感应加热：1831 年法拉第发现电磁感应规律、1868 年福考特提出涡流理论、1840 年焦耳-楞茨确定了电阻发热的关系式Q=I2Rt，构成感应加热之理论基础。 交变的电流产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。感应 加热的加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热。随着电力电子技术 的不断成熟，感应加热技术得到了迅速发展。 在金属加工上，感应加热热处理用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这 种热处理工艺常用于表面淬火、局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。 将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生 交变磁场，交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流，感应电流在工件截 面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小,工件表层高密度电流的 电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内 部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却， 即可实现表面淬火。 2、感应加热的作用及应用 感应加热早期主要用于有色金属熔炼和热处理工艺，其加热效率高、速度快、可控 性好及易于实现自动化等优点，广泛应用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业生产 过程中，成为冶金、国防、机械加工等部门及铸、锻和船舶、飞机、汽车制造业等不可 缺少的技术手段。如表 1 所列。 感应加热的广泛应用，究其原因，主要是它本身相对于别的加热方式所具有的一些 独特性。 1）加热速度快，可节能。感应加热是从金属内部，透入深度层开始加热，大大节 省了热传导时间。其它加热是从外到内，导热时间长。据实验，加热同一坯料到一定温度，感应加热只需火焰炉加热时间的1/10。 2）加热温度高，是非接触式的电磁感应加热。 3）可进行局部加热，容易控制加热部位。被加热产品质量稳定，加热工件的质量 再现性与重复性好，各种参数容易控制。 4）控制温度的精度高，可保证温差在±0.5%～1%范围内。 5）感应加热的热效率高，一般可达50%-70%，而火焰炉的热效率一般只有30%左右。 6）容易实现自动化控制。
中频感应加热设备介绍及应用 设备简介 中频感应加热设备采用的串联谐振，即电压型谐振频率跟踪。因此效率较高、功率因数较高。所以有明显的中频感应加热电炉节电效果，加热每吨棒料用电341度。中频感应加热设备前级不可控全桥整流，不会在整流段引起波形的变形，没有关断角的削波现象，并且用大电容滤波，因此谐波数小对电网的干扰小。 工作原理 中频感应加热设备的工作原理是把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。 中频优势 随着我国工业化进程的飞速发展,感应加热领域也再快速发展.由于环保要求以及煤炭涨价,用焦煤加热不仅不符合环保要求,而且在价格和经济上也非常的不合算.另一方面,目前工业加热还大量使用着KGBS以可控硅为主器件的中频加热设备.功率因数低耗费着大量的电能.随着金融危机的曼延,节能降耗,缩减成本已经成为中小企业非常迫切的问题.于是我们利用近20年的感应加热经验,成功研制出JZ(IGBT)系列节能型中频。 设备特点 1.生产操作简单、进出料灵活、自动化程度高，可实现在线式生产； 2.工件加热速度快、氧化脱碳少，效率高，锻件质量好； 3.工件加热长度、速度、温度等可精确控制； 4.工件加热均匀、芯表温差小，控制精度高； 5.感应器可按客户要求精心制作； 6.全方位节能优化设计，能耗低、效率高，比烧煤生产成本低； 7.符合环保要求，污染小，同时还减少了工人的劳动强度。 设备优势 节约特点 加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。不必担心由于停电或设备故障引起的煤炉已加热坯料的浪费现象。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克，其材料利用率可达95%。由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um。 环保特点 工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能感应加热炉与煤炉相比，，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电量小于360度。 精准特点 加热均匀，芯表温差极小，温控精度高感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀，芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。
经典LED驱动电源参考设计大集锦（内含设计原理图、实际案例分析） PI公司的众多LED驱动电源解决方案中，高效率、低功耗，外围简单、可调光、高稳定性是最大的特点，涉及工业、商业、家用等应用领域。不管是应客户需求设计，还是按相关标准设计，还是基于对行业发展趋势把握所做的前瞻性设计，都同样的出色，其方案、设计、想法具有行业指引性。 其众多的驱动电源参考设计中蕴含很多电源基本理论,就算不用其公司的IC也可以作为设计参考，对工程师有超强的指导意义。 1.开关电源设计软件- PI Expert? 操作/设计指南 PI Expert可提供构建和测试工作原型所需的所有必要信息。这些信息包括完整的交互式电路原理图、物料清单(BOM)、电路板布局建议以及详细的电气参数表。PI Expert还可提供完整的变压器设计，包括磁芯尺寸、线圈圈数、适当的线材规格以及每个绕组所用的并绕线数。此外，还可生成详细的绕组机械装配说明。该程序可以将设计时间从数天缩短至几分钟。 2.采用LYTSwitch的带功率因数校正(PFC)的23 W T8电源设计 适用于430 mA V (50 V) T8灯管的隔离式、低输入电压、超薄驱动器设计(DER-338)现已推出。这款新设计采用了PI新推出的LYTSwitch? LED驱动器系列器件LYT4215E。 3.一款高功率因数、可控硅调光的非隔离LED驱动器 PI推出了一份新的设计报告((DER-364)，介绍的是一款使用广受好评的LYTSwitch IC设计的高功率因数、可控硅调光的非隔离LED驱动器。其效率额定值高达85%以上，具有无闪烁调光和单向快速启动(<200 ms)的特性。 4.针对T10灯管的最新24 W LED驱动器设计 PI的一款效率达92%的24 W T10灯LED驱动器设计(DER-356)。该设计可极大简化离线式、带功率因数校正的LED电源的生产。 5.适用于可控硅调光A19灯的全新10 W PFC LED驱动器设计 PI发布的关于针对可调光A19灯的全新10 W驱动器设计(DER-328) 6.元件数最少的T8灯管LED驱动器设计–高效率、低THD PI现已推出DER-345–一款针对T8 LED灯的低输入电压、非隔离、高效率、高功率因数LED驱动器设计。 7.适用于A19替换灯的14.5 W可控硅调光的非隔离LED驱动器 Power Integrations的LED设计(DER-341) –适用于A19 LED灯的非隔离式、高效率、高功率因数(PF) LED驱动器。这款新的LED驱动器采用LinkSwitch-PH系列IC中的LNK407EG器件设计而成。
中频加热设备的电流密度都很高，一定采用异型铜管绕制成各种形状的线圈，铜管通水冷却，工件与线圈之间有耐温炉衬，相互组装在一起。 (1) 铜管必须由优质铜材构成，导电性能优良，其杂质越小越佳，在退火状态柔软，不易折断。 (2) 耐火炉衬通常为石英砂组成，Al203含量越高，其耐温性能越高，耐温性好，热传导性越差，热效率也就高，耐温性好，炉衬厚度可以减薄，可以提高电效率，则综合效率也就高。小直径的能耗不低的一个很重要的因素是炉衬厚度不可能做得很薄，在同一个感应炉内加热不同直径的工件，总是直径大时能耗低，直径小者能耗高。 (3) 中频感应加热设备的端板采用铜质，主要是作用是防止电的散射，并开口减少铜端板的损耗。 (4) 其结构由于电流同时流过线圈和工件，因此它们相互间的电动力是相当大，工件在线圈上的炉衬中移动又要承受工件的压力，因此必须使线圈匝与匝之间紧固，防止移动和线圈间的短路，这个紧固必须是牢固的，否则产生低频振动造成噪声，所以线圈匝间要绝缘紧固，必须与端板夹紧固定，似一个完整固体。
往往工频感应加热炉常用玻璃纤维带和其他绝缘复合材料带将线圈铜管包扎起来，并浸漆处理，目的使线圈匝间结构紧密，不产生低频振动。匝间距越小，效率也越高。 (5) 线圈的水路要有足够的水路数，以水在水管中流通成紊流为原则，水路不要有直角弯，它会降低水流流量与速度，降低冷却效果。判断方法以每一个支路水有一定的水温，且每一路流量水温都差不多。如果一路水温偏高，恐怕有焊渣或运行中有杂质堵塞，所以感应炉对每一支路要进行温度监测与控制。每一支路的水温控制在50℃为宜，过高温度冷却水在铜管内侧面汽化将会大大降低冷却效果，过高温度要结垢，最终炉子线圈过温而损坏。 (6) 炉衬材料要防止跌落和开裂，造成的原因是原材料不过关，炉衬材料一般为耐火水泥，水泥一旦吸潮过性，成形为粉末状，成块脱落。工艺不到位，耐火水泥与普通建筑水泥相似，要保养，时间不能少，这个保养是在潮湿环境下的保养，保养时间约48h，不能出现流浆，保养时间不够或流浆，必然会开裂，炉衬有烘干与不烘二种方法。要炉子寿命长，炉衬烘干很重要，核心是慢速烘干，在低温长时间36h的烘干，初始升温要很慢。 (7) 中频感应加热设备的每一个支路的分接头水路支路的焊接为银铜焊，确保焊接牢固不渗水，水路为橡胶管，不用塑料管，塑料管密封性能不佳。 (8) 一般配有通水导轨，导轨寿命长短取决于堆焊材料与厚度。不推荐用喷涂法堆耐磨材质，因为喷涂耐磨粉配方通常为单一不锈钢，不及高温耐磨的焊条，堆焊条的配方成分全面。
电源设计经典案例集锦(TI内部培训资料) 电源设计经典案例集锦是TI（德州仪器）公司针对电源设计全面、系统、权威的内部培训资料，旨在通过从原理到应用全面、系统的讲解电源设计方面的知识，从而帮助电源设计工程师尽快入门并精通，相信对电源设计的工程师会非常有帮助。 电源设计必杀技：TI公司最系统的电源设计培训资料 电源设计经典案例集锦1：为您的电源选择正确的工作频率 为电源选择最佳的工作频率是一个复杂的权衡过程，其中包括尺寸、效率以及成本。通常来说，低频率设计往往是最为高效的，但是其尺寸最大且成本也最高。虽然调高频率可以缩小尺寸并降低成本，但会增加电路损耗。该《电源设计经典案例集锦》将使用一款简单的降压电源来描述这些权衡过程。 电源设计经典案例集锦2：小心别被电感磁芯损耗烫伤 您是否有过为降压稳压器充电、进行满功率测试，随后在进行电感指端温度测试时留下了永久（烫伤）印记的经历呢？或许过高的磁芯损耗和交流绕组损耗就是罪魁祸首。在100-kHz 开关频率下，一般不会出现任何问题，这是因为磁芯损耗约占总电感损耗的5% 到10%。因此，相应的温升才是问题所在，跟随本《电源设计经典案例集锦》去挖掘吧！ 电源设计经典案例集锦3：低成本、高性能LED驱动器 随着LED 生产成本的下降，LED 在各种应用中的使用率越来越高，其中包括手持设备、车载以及建筑照明。其高可靠性（使用寿命超过50000 小时）、高效率（175 流明/瓦）以及近乎瞬时的响应使其成为一种颇具吸引力的光源。但是，驱动LED 却是一项很具挑战性的工作。本《电源设计经典案例集锦》带你一起去领略一下低成本、高性能的LED驱动器的设计以及不同的调光策略哦 电源设计经典案例集锦4：改善负载瞬态响应—第2部分 这篇《电源设计经典案例集锦》介绍如何使用TL431分路稳压器关闭隔离电源的反馈环路，但是本文着重讨论了一种扩展电源控制环路带宽以改善瞬态负载及线路响应的方法。您可能必须要参考原文来继续这一讨论哦。 电源设计经典案例集锦5：高频导体的电流分布 随着频率增加，导体的电流分布会急剧变化。在自由空间中，相比扁平导体，圆形导体在高频下电阻更低。但是，同接地层一起使用时，或者其位于携带返回电流的导体附近时，扁平导体则更佳。本《电源设计经典案例集锦》就将研究自由空间及缠绕结构中导体的有效电阻！
高频淬火和中频淬火的区别 1、高频淬火淬硬层浅（1.5~2mm）、硬度高、工件不易氧化、变形小、淬火质量好、生产效率高，适用于摩擦条件下工作的零件，如一般较小的齿轮、轴类（所用材料为45号钢、40Cr）； 2、中频淬火淬硬层较深（3~5mm），适用于承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、大齿轮、磨床主轴等（所用材料为45号钢、40Cr、9Mn2V和球墨铸铁）。 感应加热表面淬火，是利用电磁感应、集肤效应、涡流和电阻热等电磁原理，使工件表层快速加热，并快速冷却的热处理工艺 感应加热表面淬火时，将工件放在铜管制成的感应器内，当一定频率的交流电通过感应器时，处于交变磁场中的工件产生感应电流，由于集肤效应和涡流的作用，工件表层的高密度交流电产生的电阻热，迅速加热工件表层，很快达到淬火温度，随即喷水冷却，工件表层被淬硬 感应加热时，工件截面上感应电流的分布状态与电流频率有关。电流频率愈高，集肤效应愈强，感应电流集中的表层就愈薄，这样加热层深度与淬硬层深度也就愈薄 因此，可通过调节电流频率来获得不同的淬硬层深度。常用感应加热种类及应用见表5-3 感应加热速度极快，只需几秒或十几秒。淬火层马氏体组织细小，机械性能好。工件表面不易氧化脱碳，变形也小，而且淬硬层深度易控
制，质量稳定，操作简单，特别适合大批量生产 常用于中碳钢或中碳低合金钢工件，例如45、40Cr、40MnB等。也可用于高碳工具钢或铸铁件，一般零件淬硬层深度约为半径的1／10时，即可得到强度、耐疲劳性和韧性的良好配合。感应加热表面淬火不宜用于形状复杂的工件，因感应器制作困难 表5-3 感应加热种类及应用范围 感应加热类型常用频率一般淬硬层深度／m m 应用范围 高频感应加热 200～1000kHz 0.5～2.5 中小模数齿轮及中小尺寸的轴类零件 中频感应加热 2500～8000Hz 2～10 较大尺寸的轴和大中模数齿轮 工频感应加热火 50Hz 10～20 较大直径零件穿透加热，大直径 零件如轧辊、火车车轮的表面淬超音频感应加热 30～36kHz 淬硬层能沿工件轮廓分中小模数齿轮 表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和塑性(即表面淬火)， 或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性,及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。
摘要 本文以感应加热为研究对象，简要介绍了感应加热的基本原理和特点，阐述了感应加热技术的现状及其发展趋势。本文主要研究了感应加热器的设计方法。感应加热器是利用工件中的涡流的焦耳效应将工件加热，这种加热方式具有效率高、控制精确、污染少等特点，在工业生产中得到了广泛的应用。如何设置感应线圈的参数使之满足被加热工件中性能要求普遍关注的问题。 传统的设计方法是利用线圈在整个电路中的等效电阻地位，利用一系列电磁学公式计算出线圈的性能参数。然而这种基于实验的系统设计方法却耗时费力，并且测量成本高。因此，近似模拟方法对于感应加热器的设计和研究具有重要意义。 本文的主要工作是建立感应加热器的近似设计方法。从感应加热理论的一系列经过实验数据修正过的理论曲线为依据，根据工艺要求得出相关物理参数，并通过计算得到感应器的设计参数。 关键词： 第一章绪论 1.1 国内外感应加热的发展与现状 随着现代科学技术的发展，对机械零件的性能和可靠性要求越来越高，金属零件的性能和质量除材料成分特新外，更与其加热技术密不可分。例如，加热速度的快慢不仅影响生产效率而且影响产品的氧化程度，局部温度过冷或过热可能导致产品变形甚至损坏等。由于感应加热具有热效率高，便于控制等优点，目前在金属材料加工，处理等方面得到广泛应用。 在工业发达国家，感应加热研究起步较早，应用也更为广泛。1890年瑞士技术人员发明了第一台感应熔炼炉——开槽式有芯炉，1916年美国人发明了闭槽式有芯炉，感应加热技术开始进入实用化阶段。1966年，瑞士和西德开始利用可控硅半导体器件研制感应加热装置。从此感应加热技术开始飞速发展，并且被广泛用于生产活动中。 在我国，感应加热技术起步比较晚，与世界发达国家相比存在较大的差距。直到80年代