基于SVPWM算法的油管中頻加熱修復系統設計

【摘要】針對油管中頻加熱修復系統設計的要求，采用單片機和空間矢量脈寬調制（SVPWM：Space Vector Pulse Width Modulation）算法控制方案，并以單片機為核心設計了系統的硬件電路，編制了相應的軟件。為提高系統實用性和抗干擾性能，本系統中頻電源電壓、頻率可調、加熱溫度可預設，同時設計了完善的保護電路和友好的人機交換界面。實際應用表明，該系統效率高，抗干擾能力強，易于操作。

【關鍵詞】中頻加熱；SVPWM；油管修復；系統設計

1.油管中頻加熱修復原理

當感應線圈上通入交變的電流i時，線圈內部會產生相同頻率的交變磁通Φ，交變磁通Φ又會在輸油管中產生感應電動勢，中頻加熱就是靠感應線圈將熱能傳遞給要加熱的輸油管，然后在輸油管內部轉換成熱能。感應線圈與被加熱輸油管并不直接接觸，能量是通過電磁感應傳遞。輸油管中產生的感應電動勢會引起渦流產生的焦耳熱為：

式中，Q：中頻加熱產生的熱量（J）；I：感應線圈中電流有效值（A）；R：輸油管的等效電阻（Ω）；t：輸油管加熱時間（S）；從式（1）可以看出，中頻加熱產生的熱量大小與感應線圈中的電流的平方成正比，因此提高感應線圈中的電流可以使輸油管中產生的渦流增大，同時提高工作頻率也會使得輸油管的感應電流增大，從而增加發熱效果，使工件升溫更快，但是由于集膚效應，工作頻率越高能加熱的深度越淺，所以我們選擇了中頻加熱，而不是工頻加熱或者高頻加熱。

2.系統整體設計

本系統擬采用STM32單片機作為主控制器，首先將380V工頻交流電進行整流與濾波然后送入由4個IGBT組成的逆變器，通過SVPWM算法來控制逆變的頻率，然后升壓以后送入感應線圈對輸油管道進行加熱。……