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渤海湾水产养殖感应加热系统研究

作　者: 陈刚
导　师: 李文江
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 感应加热电源单片机S3F9454 频率跟踪数字PID
分类号: TM924.01
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着集约化水产养殖从八十年代开始，工厂化海水养殖迅速兴起。针对渤海湾地区冬季平均海水温度低于8℃，许多海产品生长缓慢或者停止生长的情况，需要使用加热装置使水温升高。传统水产养殖采用锅炉(燃煤、燃油或燃气)装置加热进行加热，由于锅炉具有能耗高、功率低，污染严重、运行费用高等缺点，需要寻找一种新型的加热设备。感应加热电源是一款以电磁感应原理为基础的加热装置。该装置的加热对象为钢制管道，工作时，感应加热装置使管道壁迅速升温，水流过被加热的管壁吸收热量，以起到给水加热的效果。该感应加热电源采用三星单片机S3F9454作为主控芯片，实现系统的参数采集和保护控制，整流器采用不可控三相全桥式整流电路。逆变器采用高频谐振电容和IGBT构成双半桥串联谐振电路。采用PWM控制器SG3525和快速光耦A3120构成逆变器的隔离驱动电路，并设计了频率跟踪电路，使系统始终工作在谐振状态下。为了满足加热温度的平稳控制，采用了数字PID算法配合调频调功的控制方法使得输出温度恒定。通过样机的实验结果表明，运行稳定可靠，加热效果好，功率因数高，节能环保。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-17
  1.1 课题的背景与意义  11-12
  1.2 感应加热电源的发展现状与趋势  12-16
    1.2.1 国内外感应加热电源研究现状  12-14
    1.2.2 感应加热电源技术发展趋势  14-16
  1.3 研究的主要内容  16-17
2 感应加热电源的方案设计  17-34
  2.1 感应加热电源的系统分析  17-28
    2.1.1 感应加热电源的拓扑结构分析  17-21
    2.1.2 串并联谐振逆变电路分析  21-26
    2.1.3 调功方案的分析  26-28
  2.2 恒温控制的设计  28-32
    2.2.1 PID控制的基本理论  28-29
    2.2.2 数字PID控制原理  29-31
    2.2.3 增量式PID恒温控制的实现  31-32
  2.3 系统方案确定  32-34
3 系统主电路设计  34-39
  3.1 主电路方案综述  34-35
  3.2 主要技术参数设定  35
  3.3 主电路元器件参数设定  35-39
    3.3.1 整流电路设计  35-36
    3.3.2 滤波电路的设计  36
    3.3.3 逆变电路设计  36-37
    3.3.4 缓冲吸收电路设计  37
    3.3.5 补偿电容和电感的参数设计  37-39
4 系统控制电路设计  39-53
  4.1 系统控制部分总体结构  39
  4.2 数字控制器的选择  39-40
  4.3 控制电路的硬件设计  40-53
    4.3.1 控制核心及功能分配  40-42
    4.3.2 PWM发生器及逆变器的驱动电路设计  42-45
    4.3.3 频率跟踪电路  45-46
    4.3.4 温度检测电路  46-47
    4.3.5 保护电路  47-50
    4.3.6 显示电路  50-51
    4.3.7 电源电路  51-53
5 系统软件设计  53-59
  5.1 系统功能要求  53
  5.2 开发工具IAR Embedded Workbench简介  53
  5.3 主程序设计  53-55
  5.4 A/D子程序设计  55-56
  5.5 键扫及显示子程序设计  56-58
  5.6 恒温调功程序设计  58-59
6 实验与调试  59-64
  6.1 实验  59-61
    6.1.1 SG3525输出的PWM波  59-60
    6.1.2 IGBT隔离驱动波形  60
    6.1.3 频率跟踪实验波形  60-61
  6.2 调试  61-62
  6.3 实物图  62-64
结论  64-66
参考文献  66-69
作者简历  69-71
学位论文数据集  71-72

渤海湾水产养殖感应加热系统研究

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