渦流式電暖鞋供電模式與溫度控制研究

【摘要】： 渦流式電暖鞋的發(fā)熱原理是利用交變磁場在金屬發(fā)熱體中形成的渦流的焦耳效應對鞋體進行加熱,從而實現(xiàn)鞋內(nèi)保溫的一種方法。近幾年,電暖鞋有諸多成功的案例,但目前市場上現(xiàn)有的電暖鞋都是采用電阻絲加熱的直熱加溫模式,電阻絲加熱又是采用直接供電模式,在使用時存在著不安全、不方便、不美觀等缺點,本文提出了一種利用橫向磁通加熱的新型電暖鞋,它能夠安全、方便地對鞋體進行加熱。有很好的應用前景,并拓展了小型感應加熱系統(tǒng)的研究領域。 渦流式電暖鞋為了獲得均勻分布的溫度場,提出了采用一種基于橫向磁通感應加熱原理的發(fā)熱模式,并對其進行了理論及實驗分析,優(yōu)化產(chǎn)生橫向磁通的線圈設計。通過實驗和數(shù)學推導,擬合出發(fā)熱鞋墊溫度改變與高頻激勵線圈等效電阻之間的函數(shù)關系。提出了相應的控溫的方法。 論文以重慶市科委重點基金項目為背景,主要研究小型感應加熱裝置的拓撲以及控制電路部分。首先介紹了感應加熱技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀、本課題研究的目的及意義、結構和原理,然后介紹了適用于小型感應加熱裝置逆變電路的結構,并對其進行了建模仿真分析,選定了適合渦流式電暖鞋的電路結構,并對高頻激勵線圈的繞制方法進行了理論分析,得到了指導性的結論。然后設計了基于模糊控制的恒溫控制算法,通過仿真研究予以了驗證。 論文建立了系統(tǒng)模型,并用PSpice與Simulink進行相關仿真分析,然后根據(jù)相關研究結果,對渦流式電暖鞋的電源裝置和溫度控制電路進行設計,并進行了實驗,驗證了理論計算和仿真結果。實驗結果表明這種控制方式可以很好的實現(xiàn)系統(tǒng)的要求。 【關鍵詞】：電暖鞋 溫度控制 渦流 模糊控制
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TM925.63
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 感應加熱技術的發(fā)展9-12
• 1.2.1 感應加熱技術的發(fā)展9-10
• 1.2.2 國內(nèi)外感應加熱技術與電力電子技術的發(fā)展10-12
• 1.2.3 感應加熱技術的優(yōu)點12
• 1.3 本課題的研究意義和內(nèi)容12-13
• 1.3.1 研究目的12-13
• 1.3.2 研究意義13
• 1.3.3 論文主要內(nèi)容13
• 1.4 本章小結13-14
• 2 感應加熱理論及渦流式電暖鞋加熱機理14-24
• 2.1 感應加熱的基本原理14-15
• 2.2 渦流式電暖鞋的發(fā)熱機理及功率估算15-17
• 2.2.1 電暖鞋發(fā)熱原理16
• 2.2.2 電暖鞋功率的估算16-17
• 2.3 感應加熱裝置加熱與恒溫的影響因素分析17-18
• 2.3.1 加熱電源頻率17
• 2.3.2 被加熱器件電阻系數(shù)17-18
• 2.3.3 電流透入深度與集膚效應18
• 2.4 高頻激勵線圈類型18-19
• 2.5 電磁生物效應分析19-23
• 2.5.1 電磁輻射19-20
• 2.5.2 電磁輻射安全性20-23
• 2.6 本章小結23-24
• 3 渦流式電暖鞋加熱裝置拓撲分析24-37
• 3.1 電暖鞋總體結構24-26
• 3.1.1 整流部分24-25
• 3.1.2 濾波部分25-26
• 3.1.3 逆變器部分26
• 3.2 電暖鞋加熱系統(tǒng)逆變器拓撲結構分析26-34
• 3.2.1 橋式諧振逆變器26-27
• 3.2.2 能量注入型諧振逆變器27-29
• 3.2.3 自激振蕩式諧振逆變器29-31
• 3.2.4 自激振蕩式諧振逆變器建模與仿真31-34
• 3.3 渦流式電暖鞋高頻磁場激勵線圈設計34-36
• 3.4 本章小結36-37
• 4 系統(tǒng)電路設計37-53
• 4.1 主電路拓撲設計37-38
• 4.2 負載檢測電路設計38-41
• 4.2.1 放大比較電路39-40
• 4.2.2 脈沖發(fā)生電路40-41
• 4.3 系統(tǒng)的仿真研究41-42
• 4.4 溫度控制算法及仿真研究42-52
• 4.4.1 加熱電路等效模型42-45
• 4.4.2 溫度模糊控制的研究45-46
• 4.4.3 模糊控制算法的設計46-50
• 4.4.4 電暖鞋溫度控制算法仿真研究50-52
• 4.5 本章小結52-53
• 5 實驗裝置與實驗結果分析53-57
• 5.1 電路參數(shù)設計53-54
• 5.2 實驗結果及分析54-56
• 5.3 本章小結56-57
• 6 總結與展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-62
• 附錄62
• A.作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文目錄62
• B.作者在攻讀碩士學位期間參加的科研項目及得獎情況62

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