电磁感应加热是一种重要的制造工艺,它具有效率高、输出功率控制精确、性能高等优点,目前已经广泛应用于汽车、航空、家庭以及可再生能源等工业领域。目前仍然存在的主要挑战之一是感应加热目标具有复杂的几何形状暴露在磁场中时,经常出现加热不够均匀的情况。因此,为了优化加热过程,通常使用双频感应加热作为解决方案。双频感应加热方式能够通过中频和高频两种不同穿透深度的电流同时加热目标金属工件,使得不规则结构金属工件能够受热均匀。本文的主要研究目标为工业用感应加热系统,阐释了感应加热模块化结构及各个组成部分的工作原理,并对各个模块中所包含电路类型,三种不同的功率调节模型以及双频感应加热方式进行了对比分析,确立了基于整流侧调功的单逆变器同步双频感应加热结构和最优的整体模块构建方案。基于整流侧调功模型中的功率调节作用主要是通过三相PWM整流器实现。针对传统的整流器控制结构在应用过程中,暴露出了如抗干扰能力较差、容错性低等突出问题,结合鲁棒控制原理,设计了改进的H_∞控制器。为验证结果,分别对PI控制器与H_∞控制器在两种启动条件下进行仿真,通过仿真波形证实了整流侧调功模型的H_∞功率控制器的优越性。感应加热系统中的频率调节则由逆变模块实现,研究了双频感应加热逆变器的基本结构和不同的工作状态,给出了双频复合谐振回路中的两种频率以及电感电容元件参数的计算方法,设计了反馈频率控制模块。基于理论分析和参数的设计,在MATLAB中建立了单逆变器双频谐振结构的理想模型,模拟了中频搭载高频的双频电流波形,并进一步通过有限元软件对非规则加热盘的加热进行仿真。在前文分析和仿真的基础上,结合现有的条件,构建了小型盘式线圈-平板受热件感应加热原理验证装置,通过较好的加热效果证实了方案的可行性。设计并制作了含米级感应加热线圈的大功率感应加热试验台,包括加热电源中的主电路、数字控制板、工作电源变压器、直流工作电源模块、谐振回路以及感应加热负载中的加热线圈。最后,对本课题的理论分析、仿真研究和实验验证各部分进行了总结,针对样机制作中存在的问题提出了相应的改进建议。