全数字控制高频感应加热电源的研究

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1、摘要墒霉dl

2、-，-，、感应加热电源以其节能、高效、无污染等优点在工业生产中得到了广泛的应用。本文以感应加热电源为研究对象，对感应加热电源常用的谐振槽路和拓扑结构进行了分析，选择了更适合高频感应加热电源的串联型逆变器；并分析了感应加热电源的各种调功方式，在对比几种功率调节方式的基础上，得出了整流侧调功有利于高频感应加热电源频率和功率提高的结论，选择了不控整流加斩波器的功率调节方式。感应加热电源的频率跟踪电路大都采用基于CD4046的模拟锁相环，但传统模拟锁相环存在着频率跟踪范围较窄、动态响应较慢、可靠性差，死区时间需要用辅助电路实现等一些缺点。本文对锁相环原理进行了分析，根据

3、其数学模型，针对传统锁相环的缺点提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的软件锁}N环(SPLL)的实现方法。文中对这种软件锁相环(SPLL)的算法及软硬件设计进行了详细的阐述。本文同时设计了感应加热电源的功率闭环控制系统，将功率控制问题转化为Buck斩波器的电压控制问题。根据感应加热电源功率控制的特点，设计了基于模糊PI控制的功率闭环控制系统，并详细阐述了其基于DSP的软硬件实现方法。在理论分析的基础上，本文设计了一台10kW的基于DSP的高频感应加热电源实验样机，其中斩波器频率为20kHz，逆变器工作频率为100kHz，控制核心采用TI公司的TMS320LF2407ADSP

4、控制芯片，简化了系统结构的同时提高了系统性能。最后，本文还给出了软硬件设计方案和实验结果。关键词：感应加热，串联谐振，功率控制，锁相环，逆变器AbstractInductionheatingpowersupplyhasbeenwidelyappliedintoindustrybecauseofitsenergysaving，highefficiencyandnopollution．111ispaperbrieflyintroducedthebasicprincipleandthedevelopmenttrendofinductionheatingtechnology．anal

5、yzedpowerregulatingmethodsofinductionheatingpowersupply．ItCanbeconcludedthatpowerregulationinthecommutatesideinfavorofenhancingthefrequencyandpowerlevelofhi曲·frequencyinductionheatingpowersupply．Uncontrolledrecti聊ngcircuitandBuckchopperingpowerregulationmethodhavebeenchosedasthesubjectinves

6、tigated．Thetraditionalanalogphase—lockedloopbasedontheCD4046iSmostlyusedintheinductionheatingpowersupplyfrequencytrackingchannel，butthetraditionalanalogphase-lockedloophassomeshortcomings，suchasnarrowfrequencytrackscope，slowdynamicresponse，badreliability,needofusingauxiliarycircuittorealize

7、deadtimeandSOon．AmethodofimplementingSoftwarePhase-LockedLoop(SPLL)basedonDSPWasputedforwardinthisPapel"putsforward，accordingtothemathematicsmodelofPhase-L0ckedL00p(PLL)．Thealgorithmofthesoftwarephase．10ckedloop(SPLL)andthedesignofsoftwareandhardwarehavecarriedonthedetailedelaborationinthep

8、aper．Thepowerclosed—loopcontrolsystemhasbeendesigned．thenthepowercontroltheinductionheatingpowersupplytransformatotheBuckchoppervoltagecontr01．Accordingtothecharacteristicofthepowercontroloftheinductionheatingpowersupply,closed—loopcontrolsystembasedonth