電磁感應(yīng)加熱中溫度控制策略的研究.pdf

1、電磁感應(yīng)加熱以其清潔、高效和方便性逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)加熱中的主流方式。在某些場(chǎng)合下實(shí)現(xiàn)精確的溫度分布是非常重要的。但是因電磁感應(yīng)加熱過(guò)程的復(fù)雜性和裝置本身的缺陷，實(shí)現(xiàn)理想的溫度分布卻又是十分困難的。
　　 本文詳細(xì)討論了在電磁感應(yīng)加熱中實(shí)現(xiàn)梯度目標(biāo)溫度分布的方法。加熱物體的位置對(duì)溫度分布的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。為確定某一結(jié)構(gòu)尺寸加熱器和某一溫度分布對(duì)應(yīng)的最佳加熱位置，首先明確了同一電壓下加熱物體渦流和空載磁場(chǎng)的近似正比例關(guān)系，從而將研究的

2、思路轉(zhuǎn)為對(duì)空載磁場(chǎng)的討論；然后根據(jù)目標(biāo)溫度分布求出空載磁場(chǎng)的目標(biāo)分布及其目標(biāo)函數(shù)，并求每一位置對(duì)應(yīng)下的實(shí)際空載磁場(chǎng)和目標(biāo)磁場(chǎng)的差值的最小值，然后比較不同位置下的差值最小值，具有最小差值的位置為最優(yōu)加熱位置。最后將該方法和軟件仿真結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了方法的正確性。在理想加熱位置下，求取目標(biāo)溫度分布的控制電壓分為兩個(gè)步驟。建立物理模型得出電壓初值。把外部加熱線圈和加熱物體看成若干個(gè)螺線管，用軟件求出各螺線管參數(shù)。然后根據(jù)它們之間的電磁關(guān)系合并為三

3、個(gè)外部加熱螺線管和三個(gè)內(nèi)部等效螺線管，或者直接把加熱線圈和加熱物體各等效為三個(gè)螺線管。然后根據(jù)溫度分布和渦流的關(guān)系推導(dǎo)出內(nèi)部等效螺線管的等效電流。利用各螺線管之間的自感和互感關(guān)系推導(dǎo)出控制電壓關(guān)于內(nèi)部等效電流的表達(dá)式，進(jìn)而估算出控制電壓。優(yōu)化初值得出最終控制電壓。該過(guò)程有兩個(gè)方法，一個(gè)是以目標(biāo)溫度分布為目標(biāo)，以電壓和為變量在仿真軟件中利用優(yōu)化算法來(lái)求取最佳控制電壓，該方法一般迭代次數(shù)較多，所需時(shí)間較長(zhǎng)；一個(gè)是建立手動(dòng)調(diào)整的數(shù)學(xué)規(guī)則，即先