高頻電磁熱水器的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著現(xiàn)代逆變技術(shù)的發(fā)展和電磁加熱技術(shù)的逐漸成熟,一種新型的電熱水器--高頻電磁熱水器已進入了研究發(fā)展階段。 高頻電磁熱水器是基于電磁感應(yīng)加熱原理,先將電網(wǎng)的工頻交流電通過整流、濾波變成單向脈沖的直流電,隨后由控制電路將直流電變成高頻交流電,高頻交流電作用于勵磁線圈,勵磁線圈是輸出加熱功率的元件,它是一個形狀特殊的電感器,它在IGBT管高速且周期性的導通與截止狀態(tài)下,不斷從電源得到因自身損耗而消耗的能量,于是在勵磁線圈的周圍形成高

2、頻磁場,該磁場通過絕緣層作用于的不銹鐵金屬內(nèi)膽,產(chǎn)生大量渦流,從而使水迅速加熱。由電磁加熱原理可以看到,這種加熱方式實現(xiàn)了水電的真正隔離,高效節(jié)能、安全是該熱水器最大的特點。而目前普遍使用的儲水式熱水器最大的問題是：需連續(xù)通電預熱,空耗能嚴重,體積大,且熱效率低。針對現(xiàn)有儲水式熱水器存在的問題,本論文課題設(shè)計了一種無需儲水箱,即熱即洗,加熱功率在1KW～4.5Kw,并根據(jù)出水溫度自動調(diào)整功率的小體積高頻電磁熱水器,經(jīng)理論計算該熱水器熱效

3、率可達到97％左右,能夠在目前國內(nèi)的用電環(huán)境下,滿足人們洗浴要求的同時,節(jié)約大量能源。 本論文課題是新鄉(xiāng)市科技攻關(guān)計劃項目。 本論文課題首先對目前國內(nèi)外各種熱水器技術(shù)及市場銷售情況作了深入地研究和分析,然后詳細介紹了高頻電磁熱水器的加熱原理,提出了電高頻磁熱水器的整體設(shè)計思路,重點設(shè)計了高頻電磁熱水器主電路—逆變單元和基于HT46R64型單片機的智能控制單元。 在論文中詳細介紹了高頻電磁熱水器核心器件:IGBT功

4、率開關(guān)管、IGBT的集成驅(qū)動電路2SD106AI、HT46R64單片機的詳細結(jié)構(gòu)、特點及在設(shè)計中應(yīng)注意的事項,為從事相關(guān)工作的工程人員提供了理論依據(jù)和設(shè)計思路。 在逆變電路的設(shè)計中采用了最新的IGBT功率開關(guān)管模塊—富士U系列第五代的IGBT模塊2MB175UA-120及其匹配電路,經(jīng)理論計算該熱水器系統(tǒng)加熱功率為1KW～4.5KW可調(diào)、工作頻率達到40KHz,熱效率在97％左右。而目前處于研發(fā)階段的電磁熱水器的頻率一般在25K

5、Hz左右,效率在92％左右,與此相比,該高頻電磁熱水器的工作頻率和熱效率有了進一步提高。在智能控制單元的設(shè)計中,采用HT46R64型單片機,它除了具有A/D轉(zhuǎn)換功能外,還包含了LCD驅(qū)動、蜂鳴器驅(qū)動輸出等功能,使用該單片機只需要最少的外部器件,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時降低了整個產(chǎn)品的成本。此外,還設(shè)計了了漏電檢測與保護電路,過壓、欠壓檢測與保護電路和過流檢測與保護電路,保障了高頻電磁熱水器的安全運行。試驗結(jié)果表明：當出現(xiàn)異常情況時,保護