本书为设计串联型中频电源的理论基础。前五章为物理基础知识,主要包括电路变换、电磁感应、正弦交流电路、谐振、电路暂态、安培环路定理及其应用实例,包括感应器、变压器、空心电抗、真空炉复杂谐振槽路等。后六章为电子技术,主要包括常用半导体器件、模拟运放、脉冲数字电路及自动控制系统简介,对功率双环PID调节系统,12脉波整流均流的控制,30MW中控板、槽路电量关系及温度闭环控制的计算与设计方法进行了详细讲解。本书着重基础理论与客观实际统一,物理概念与分析计算统一,图、文、例并茂,深入浅出,文字简洁,重点突出。
本书适用于谐振型中频电源设计工程师、调试技师,还可作为高等院校工科相关专业教学参考书或教材。
“工程师对于电力电子功率变换器的设计,要时刻贯彻功率管理的思想,即设计的始终要关注每个环节对机器效率的影响量值和改善方法”。本书正是在这一指导思想下写编写的。本书的作者李澍信是一位具有丰富现场设计经验的工程师,进行该领域的研究30余载,有一套自己开创的行之有效的设计理念,而今终于汇集成册,以飨读者。
本书的主题是介绍串联谐振型逆变电源的节能设计,针对性地介绍了电工基础和电子技术及主要的控制器件制作原理,如直流中控板、逆变中控板、一拖二控制板、外设器件及自动控制的基本原理等,并给出了设计实例。本书作者所编写的另一本书《串联谐振型逆变电源的节能设计方法与调试》与本书互为姊妹篇,以“计算方法的优化与高效节能”为宗旨,主要介绍晶闸管半桥串联谐振型中频电源的基本原理,贯穿功率管理的分析方法,独特的数学模型和高效节能槽路参数计算方法等。这两本书是为晶闸管串联型中频电源技术人员而编著的。
在编写过程中,编者力求做到:理论与实践紧密结合,依据充分的实际条件建立数学模型;广泛参考国内外文献,调研国内外中频感应加热设备;搜集了一线技术人员的实践案例,征求业内专家意见,努力使内容更加翔实。
为了节省篇幅,按工程计算惯例,直接给出了一些套用的数学、物理公式,略去了推导。
本书力图简明实用,数学模型准确,便于操作。以期能够使能对读者的设计、技术改造和设备维修等工作,具有实际的参考和指导意义。为了使读者易于理解和掌握,尽量在文字上深入浅出、通俗简洁,特别配图上尽量绘制清晰,图达文意,使读者更易于掌握书中表述的内容。为了使读者能够尽快掌握计算方法,作者较多地列举实例进行计算,并注意标示电学单位。
本书与其姊妹篇中,关于晶闸管半桥中频电源主电路电参量的一些分析方法和数学模型的论述,简洁实用,思路独特。其中“李澍信相频公式”为本书作者多年的研究成果,为独创,是设计高效节能槽路不可或缺的数学模型,对此,也诚恳欢迎各位读者及同行专家指导、讨论。
本书由李澍信任主编,周淑玲任副主编,参加编写的人员有周挺、董金祥、张贵军、沈毅、张庆民、阚永峰、段永达、兰洪涛、范春、邓建刚、闫海涛、张春祥,以及北京鑫源万恒电力电子技术研究所张锦所长和齐智善、陈永军。此外,上海新研工业设备公司郭威等在有关理论上提了宝贵意见,潍坊创科公司张永光提供了中频CT相关技术资料。靳家辰、杨顺祥等对软磁材料相关特性提供了技术资料。清华大学李鹤轩教授对基础理论进行了审阅批改和指导。高伯俭在感应器设计理论方面给予了很多帮助。
特别说明:本书“附录中频电炉短网”是基本抄录参考文献[19]第二十八章282节的内容。
本书在编写过程中,得到了有关教授、专家、技师等的大力支持,作者也拜读了许多同行专家的编著、设计资料、经验总结及维修记录等。在此一并致谢!
编者水平有限,内容之缺点谬误难免,敬请读者批评指教。
序
前言
概述
第1章叠加定理和等效电源定理
1.1电源模型的等效变换
1.2叠加定理
1.3等效电源定理
第2章电磁感应
2.1电磁感应定律
2.2交流励磁下的铁心线圈
2.3自感系数
2.4串联型中频电源空心滤波电感
2.5互感应
2.6磁场的能量和密度
2.7变压器
2.8设计中频变压器的特殊要求
2.9电流互感器
2.10感应器的物理分析与设计思想
2.11变压器与变流器的特点
2.12脉冲强放变流器
2.13两种电磁现象
第3章安培环路定理
3.1安培环路定理的定义
3.2空心螺线管内磁感应强度B
3.3螺线环内磁感应强度B
3.4长直导线电流的磁感应强度B
3.5圆形电流中心的磁感应强度B
第4章正弦交流电路
4.1正弦交流电的特征量及表示法
4.2正弦量的幅值、有效值、平均值的数学关系
4.3电阻电路
4.4电容电路
4.5电感电路
4.6符号法的计算法则
4.7LH等效电路功率三角形
4.8电路的谐振
4.9fo与RLC槽路元件的关系
4.10工业真空感应炉复杂振荡槽路
第5章电路的暂态分析
5.1换路的概念
5.2换路定则
5.3换路t=0+时刻的初始值
5.4一阶电路t=0+后的过渡过程输入响应
5.5一阶电路的全响应
5.6二阶电路的暂态分析
第6章常用半导体器件
6.1功率二极管
6.2双极型晶体管
6.3场效应晶体管
6.4晶闸管
6.5IGBT
第7章集成运放的应用
7.1集成运放的特点
7.2集成运放开环应用
7.3集成运放闭环应用
7.4一拖二功率分配器——P调节器的应用
7.5群变出力闭环控制——PI调节器的应用
7.6简易感应加热温度闭环控制——PI调节器的应用
第8章脉冲数字电路
8.1RC电路的暂态过程
8.2RC电路的应用
8.3常用组合逻辑电路
8.4时序逻辑电路
第9章555定时器及拓展电路
9.1555定时器
9.2用555构成的施密特触发器
9.3用555构成的单稳态触发器
9.4用555构成的无稳态触发器
第10章4046锁相环
10.14046锁相环电路结构
10.24046频率/δ跟踪电路
第11章自动控制系统简述
11.1中频电源控制系统框图
11.212脉整流的均流控制
11.330MW中控板电路分析实例
附录中频电炉短网
参考文献