感应加热电源逆变器数字控制技术的研究

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1、中文摘要感应加热电源已在工业生产中得到了广泛的应用，其逆变控制电路是直接影响感应加热电源能否安全、高效运行的关键因素。目前感应加热装置多采用模拟控制电路，模拟电路不可避免的存在调试困难、元件易老化等缺点，感应加热电源的数字控制技术发展尚不成熟。随着现场可编程门阵列的发展，人们逐渐致力于发展全数字锁相环，采用这种方法设计的全数字锁相环，具有设计灵活、修改方便和易于实现的优点。本文在全数字锁相环的基础上对逆变控制电路进行数字化设计，以实现并联逆变器的全数字化控制。首先，本文分析了谐振型逆变器工作原理、负载特性

2、以及工作状态，并对传统的模拟锁相环模型进行了数学分析。在此基础上，提出了一种基于PI策略的全数字锁相环的数学模型，并分析讨论了该锁相环的稳定条件、动态特性及各参数对锁相性能的影响。然后，以硬件描述语言，实现了该数字锁相环的全部逻辑设计，以两个模数不同的滤波器完成了PI控制策略。仿真及实验结果表明，该数字锁相环与模拟锁相环相比较不仅可以实现频率跟踪，而且适用负载范围宽，可调节性强。最后，为配合该全数字锁相环实现逆变器的全数字化控制，本文设计了数字启动方案和重叠角控制方案。其中启动采用扫频式他激转自激启动方式

3、，重叠角采用定角控制原理。并以VHDL及Verilog语言进行了自上而下的总体设计，在集成软件QuartusII中进行了各部分的仿真验证，结果证明该设计可以完成逆变控制的各项需求。关键词：感应加热电源逆变全数字锁相环现场可编程门阵列ABSTRACTInductionheatingpowerhasbeenusedwidelyinindustrialareas．ThecontrolmethodforinverteriscrucialtOdeterminewhetherinductionheatingpower

4、canworksafelyandefficiently．Intraditionalmethodwhichusesanalogcontrolcircuit，somedisadvantagessuchasdifficultdebuggingandagingcomponent，areunavoidable．Digitalcontrolmethodisnotmaturenow．WiththedevelopmentofFieldProgrammableGateArrays(FPGA)，peoplegradually

5、dedicatetodevelopalldigitalphaselockedloop(ADPLL)．ADPLLbasedonFPGAhasalotofadvantagesuchasagilitytodesign，convenienttoamendandeasytorealize．Inthispaper,adigitalcontrolstrategyofinverterbasedonADPLLisdesignedtOrealizethedigitalcontrolofparallelinverter．Fir

6、stly,theoperatingprinciple，loadcharacterandoperatingstatesofresonanceparallelinverterareinvestigatedinthispaper．Traditionalanalogphaselockedloop(PLL)isanalyzed，afteranalysis，amathematicalmodelforaproportional—integralcontrolstrategyADPLLisputforward．Thent

7、heconditiontostability,dynamiccharacteristicofADPLLandtheinfluenceofparametertotheperformancearediscussed．ARerwards，allthelogicdesignfortheADPLLiscompletedbythehardwaredescriptionlanguage．、析thtwodifferentmoduluscounterstoimplementtheproportional-integralc

8、ontrolstrategy．ThesimulationwaveandexperimentalresultsshowthatthisADPLLCannotonlyimplementfrequencytracking，butisalsosmarttOdebugandCanbeappliedtoawide-rangeofloads，comparedwithanalogPLL．Finally,inordertocompletethe