感应加热电源阻抗匹配及寄生参数研究

发布时间：2019-11-17 00:02

【摘要】：随着微电子技术的发展,新型的功率半导体器件正在越来越广泛地应用于感应加热电源等功率变换设备中,并取得良好的效率。与此同时,一系列新型的微控制器的使用,大大简化了传统的以分离元件为主的模拟控制电路,使功率变换器拓扑的保护更全面,控制系统也越来越数字化、智能化。相比这些微电子技术的发展,感应加热电源的逆变拓扑和控制策略发展较为缓慢。传统的逆变拓扑如电压源全桥逆变,由于寄生电感的存在,其开关器件面临着电压尖峰的问题,尖峰不仅造成系统效率下降,还会引起电磁干扰。使用较多的功率控制算法,如频率调功控制算法,由于逆变器在低输出功率时的效率也较低,因而难以满足全功率范围高效的功率输出,其它控制算法如移相控制、脉冲密度控制也都存在各种控制或者易用性的问题。为了详细分析电压型逆变器控制算法存在的问题,本文列举了常见的功率控制算法,包括频率控制、移相控制、脉冲密度控制等。对于这些控制算法,文章着重分析它们的一系列特性,包括:输出功率的范围,输出功率的分辨率,器件的零电压开关状况,输出效率,易用性等。具体的分析方法包括:建立模型,理论、数值计算,时序状态跟踪,重要参数绘图等。通过这些分析,指出了这些控制方式的优缺点和适用范围。为了分析电压源全桥逆变中寄生参数造成的问题,文章着重计算了寄生电感对电路的影响;为降低寄生电感,对广泛使用的叠层母排进行建模和计算,并得出优化方法。为了解决传统逆变器控制方式上的缺点,本文提出了非对称频率控制策略,通过采用不同的开关频率驱动逆变器的两个桥臂,使逆变器的输出功率的范围发生较大变化,在每个子功率范围内,开关频率只需在较小范围内变化即可实现连续的功率覆盖。因而逆变器可以获得连续的输出功率和连续的电流以及较高的输出效率。文章中分析了非对称频率控制策略的实现过程,对其输出功率和效率进行了理论计算,并采用了基于DSP控制的感应加热电源试验样机进行了验证,实验结果证实了理论计算的正确性,也证明了非对称频率控制策略能较好地解决传统控制所面临的问题,是一种较理想的控制方式。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM924.01;TM464

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本文编号：2562072