淺談感應加熱電源的控製電路設計
發布時間:2013-01-08 責任編輯:abbywang
【導讀】youyurechulixianchangzuoyetiaojianfuza,ganraoyinsujiaoduo,zaishejishiyaojinliangjianshaoganraoyuanhejianruohuoxiaochuwaijieganraoduixitongdeyingxiang,yinci,genjushijiqingkuangkongzhifanganbutingdizaigaijinzhong。
感gan應ying加jia熱re電dian源yuan逆ni變bian器qi按an其qi負fu載zai補bu償chang電dian容rong所suo處chu的de位wei置zhi不bu同tong,可ke分fen為wei電dian流liu型xing逆ni變bian器qi和he電dian壓ya型xing逆ni變bian器qi。電dian流liu型xing逆ni變bian器qi具ju有you電dian路lu結jie構gou簡jian單dan,電dian源yuan運yun行xing可ke靠kao,對dui負fu載zai適shi應ying能neng力li強qiang及ji過guo流liu保bao護hu容rong易yi等deng優you點dian,圖tu1即是電流型逆變電路的拓撲。對於電流型電路而言,首先要防止逆變器的瞬間開路;其次是選取適當定時或定角的超前觸發方式;最後,要求逆變器具有較寬的啟動頻率範圍。

圖1:電流型感應加熱電源拓撲
控製方案的原理和改進
逆變器的控製框圖如圖2所示。其中Vo為逆變器的輸出電壓信號,經過峰值檢測,與控製給定值比較產生切換裝置的切換信號X1,當X1為高電平時,切換裝置輸出信號X2與它激信號接通,逆變器工作在它激狀態,控製信號從它激信號發生器發出,電路工作頻率固定,且由它激信號發生器控製;當X1為低電平時,X2yuzijixinhaojietong,nibianqigongzuozaizijizhuangtai,dianlugongzuopinlvyoufuzaibenshendeguyoupinlvjueding。genjusuoxianghuandebihuanlvbogongneng,zaisuoxianghuanfankuidianluzhongjinxingyanshi,yonglaibuchangxitongdeguyouyanchi,tiaojieyanchishijiantd,逆變器既可以工作於感性狀態,也可以工作於容性狀態。

圖2:逆變器控製電路框圖
逆變器瞬間開路的防止與轉換的平滑過渡
以全控型器件作為開關的逆變器的控製通常采用他激轉自激的控製策略,即在開機或是負載電壓低於閾值Vco時采用開環的定頻控製,工作於他激狀態;而當輸出負載電壓大於閥值Vco時進行自動切換,使逆變器工作於頻率閉環,跟蹤負載頻率的變化。
但是這種控製方案存在這樣的問題:由於它激信號和自激信號不可能總是同步的,因此,在切換過程中多數情況下會產生窄脈衝(低電平),這個窄脈衝不可避免地造成逆變器的瞬間開路;另(ling)外(wai),現(xian)場(chang)的(de)實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)環(huan)境(jing)較(jiao)差(cha),通(tong)常(chang)都(dou)是(shi)在(zai)惡(e)劣(lie)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)中(zhong)工(gong)作(zuo),這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)對(dui)於(yu)外(wai)界(jie)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)能(neng)很(hen)差(cha),不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)係(xi)統(tong)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)的(de)要(yao)求(qiu)。
針對這種情況,在(zai)切(qie)換(huan)電(dian)路(lu)後(hou)級(ji)插(cha)入(ru)一(yi)個(ge)鎖(suo)相(xiang)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu),用(yong)以(yi)濾(lv)除(chu)在(zai)轉(zhuan)換(huan)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)窄(zhai)脈(mai)衝(chong),同(tong)樣(yang),這(zhe)種(zhong)電(dian)路(lu)對(dui)外(wai)界(jie)幹(gan)擾(rao)產(chan)生(sheng)的(de)尖(jian)峰(feng)也(ye)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)抑(yi)製(zhi)能(neng)力(li)。圖(tu)3給出了關鍵點X1及X3在切換前後的波形。從圖3中可以看出,由於鎖相特性,切換過程中的窄脈衝被鎖相環濾掉了。圖3中1路為X1的波形,2路為X2的波形,3路為X3的波形。

圖3:控製電路切換波形
圖4給出了逆變器的輸出端電壓在由它激切換到自激時的波形。圖5給出了逆變器從自激轉到它激時的波形圖。由這兩個波形可以看出,切換過程是一個平滑過渡過程,和圖3對比可知,係統的穩定性大大提高,前級窄脈衝被鎖相電路濾除了。

圖4:它激轉自激時輸出端電壓波形

圖5:自激轉它激時輸出端電壓波形
精確定時的實現
由you於yu逆ni變bian器qi輸shu出chu引yin線xian電dian感gan的de存cun在zai,為wei減jian小xiao逆ni變bian管guan的de電dian流liu電dian壓ya應ying力li,一yi般ban要yao求qiu逆ni變bian器qi工gong作zuo於yu容rong性xing換huan流liu狀zhuang態tai。這zhe就jiu要yao求qiu在zai槽cao路lu電dian壓ya過guo零ling之zhi前qian的de某mou個ge時shi刻ke(某個角度)換流。這就把控製電路分為定時和定角兩種觸發方式。本控製電路中采用定時觸發方式。
在zai傳chuan統tong的de中zhong頻pin感gan應ying加jia熱re電dian源yuan中zhong,定ding時shi觸chu發fa方fang式shi一yi般ban是shi由you槽cao路lu的de電dian壓ya和he電dian流liu合he成cheng信xin號hao來lai實shi現xian的de。這zhe種zhong電dian路lu的de定ding時shi是shi近jin似si的de。而er在zai超chao音yin頻pin感gan應ying加jia熱re中zhong,由you於yu控kong製zhi電dian路lu的de固gu有you延yan遲chi的de存cun在zai,使shi這zhe種zhong近jin似si不bu再zai成cheng立li。所suo以yi,采cai用yong電dian壓ya和he電dian流liu合he成cheng的de定ding時shi觸chu發fa方fang式shi,超chao前qian時shi間jian會hui隨sui著zhe槽cao路lu諧xie振zhen頻pin率lv,輸shu出chu電dian壓ya幅fu值zhi的de變bian化hua而er變bian化hua。
利li用yong在zai鎖suo相xiang環huan的de反fan饋kui電dian路lu中zhong插cha入ru延yan遲chi環huan節jie,一yi方fang麵mian補bu償chang了le控kong製zhi係xi統tong的de固gu有you延yan遲chi,另ling一yi方fang麵mian可ke以yi獲huo得de精jing確que的de超chao前qian觸chu發fa時shi間jian。顯xian然ran,控kong製zhi電dian路lu中zhong的de這zhe個ge延yan遲chi環huan節jie的de時shi間jian常chang數shu與yu槽cao路lu諧xie振zhen頻pin率lv和he電dian壓ya幅fu值zhi是shi相xiang對dui獨du立li的de。
通tong過guo實shi驗yan驗yan證zheng和he後hou來lai的de現xian場chang超chao音yin頻pin感gan應ying加jia熱re電dian源yuan的de實shi際ji運yun行xing效xiao果guo來lai看kan,這zhe種zhong控kong製zhi電dian路lu具ju有you較jiao強qiang的de抗kang幹gan擾rao能neng力li和he平ping穩wen的de轉zhuan換huan能neng力li,恒heng定ding的de超chao前qian觸chu發fa時shi間jian,和he較jiao大da的de啟qi動dong範fan圍wei。
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