应用于感应加热电源的数字与模拟频率跟踪控制研究

发布时间：2020-10-17 17:03

　　 随着高频感应加热电源的广泛应用,频率跟踪控制的重要性越来越凸显。针对感应加热电源中传统模拟频率跟踪控制电路频率跟踪范围小,而数字频率跟踪控制电路硬件成本高,程序复杂不易实施等问题,本文提出了一种基于STM32单片机、CD4046和SG3525的数字模拟复合频率跟踪控制电路的方法。通过数字模拟复合频率跟踪控制的方法,克服了传统频率跟踪控制电路频率跟踪范围窄电子元器件易磨损,数字频率跟踪控制电路价额昂贵,研发成本高等缺点。论文首先通过搭建高频感应加热电源主电路回路,介绍并分析了几种调功方案,并针对本文进行针对性的选择,给出了实现频率跟踪的硬件和软件设计方案。通过Matlab/Simulink仿真及搭载实验,结果表明,运用该数字模拟复合式频率跟踪控制方法能够实现对频率快速准确的跟踪,频率跟踪范围广,硬件成本低,结构简单,易于实现。
【学位单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TN86
【部分图文】：

２．１感应加热电源主回路设计??高频感应加热电源有整流环节，滤波环节，逆变环节和负载构成，结构框图??如图２．１所示。本设计中整流部分采用Ｈ相不可控整流电路，将Ｈ相电整流成直??流，滤波后，再通过电压型逆变器逆变成高频交流电输出给负载。本设计中控制??部分电路主要由ＳＴＭ３２单片机构成，主要实现频率跟踪、监控、显示等功能。??逆巧电路??Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ?????１?Ｋ??????｜ａＣ????＾相电源?？巧流电巧?？巧波电巧Ｊ——？逆变电路?？巧振阿路￣？巧我??????Ｉ?Ｉ??Ｉ?ｎ?￣￣￣￣?＇??Ｉ??Ｉ??拴制电路?＜???图２．１加热电源主电路结构??Ｆｉｇ．２．１?Ｈｅａｔｉｎｇ?ｐｏｗｅｒ?ｍａｉｎ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??根据实验的的需要，设计加热电源主电路整流部分采用不可控整流电路，逆??变器部分采用电压型逆变电路，负载电路采用串联谐振。在本试验中搭建的加热??电源参数设计如下：??加热电源的输入电压为：３８０／５０／／Ｚ；额定的输出功率为：／＾、，＝７０ＡＴ；加热电??源输出频率为：／ｗ＝２〇ＷＺ；??２．２整流电路的参数计算与设计??２．２．１整流电路的分析??整流电路的主要功能是将电网的交流电通过整流转换成直流。对于感应加热??电源来讲，整流电路需要将整流输出的直流送到逆变器的输入端，逆变器相当于??加热电源中整流电路的负载，所Ｗ，对于加热电源的整流电路需要具备Ｗ下几点??要求：??（１）整流电路的输出够满足感应加热的生产要求

ａ）逆变器电流输出特性?ｂ）输出的脉冲控制波形??图２．１１脉冲密度控制原理图??Ｆｉｇ．２．１１?Ｔｈｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?Ｐ山ｓｅ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｄｉａｇｒａｍ??改变脉冲密度调功的工作原理如图２．１１所示，脉冲密度控制调功电路如图??２．口所示。假设一个脉冲密度调功控制的一个时间周期为ｒ，逆变器ＩＧＢＴ工作??的时间为７：。，在逆变器工作的时间ｒ。。内，ＩＧＢＴ巧、Ｆ７；和ｆＴ；、Ｆ７；交替轮流??导通，图２．１３所示为对应在Ｌ的周期内逆变电路工作换流过程，在７；ｗ时间内，??巧、脉冲控制信号被封锁，同时负载谐振电流通过ｒｒ；和Ｆ７；，图２．１４所示??为一路脉冲控制不工作时，逆变器的环流过程。??＋??四岳；巧?四岳；叫??Ｕ，?ａ?戸占□￣￣＾ＹＹＹ＾＿｜｜＿?ｂ??—?？?Ｃ?Ｊ￣￣??四奇Ｊ；吗ｉ。?四巧Ｊ啤??图２．１２脉冲密度逆变控制主电路拓扑??Ｆｉｇ．２．１２?Ｐｕｌｓｅ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｙｏｕ?ｇｅｔ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｏｆ?ｍａｉｎ?ｃｉｒｃｕｉｔ?化ｐｏｌｏｇｙ??

图２．１４?周期内换流??Ｆｉｇ．２．１４?Ｔｇｆｆ?ｃｙｃｌｅ?ｉｎ?ｆｌｏｗ??当逆变器的负载电路发生谐振时，只考虑加载负载两端的逆变器输出电压，??负载的回路方程可Ｌ；；表示为：??Ｌ——Ｈ—Ｊｉｇｄｔ?＋?Ｒｉ＾?———?ｓｉｎ?ｃｏｔ?（２．１６）??ｄｔ?Ｃ?ｎ??其中，＂?＝?Ｗｒ＝ｌ／（ＺＣ）ｌ。??假设谐振电路的品质因数为０，０?＝?ｗ＾／Ｗ？ｌ，所レッ，逆变器输出给谐振??负载电路的谐振电流为：??ＭＪ．?（?－Ｖ??！．〇?＝—＾?１－ｅ?２ｉ?ｓｉｎ?ｃｏｔ?（２．１７）??兀Ｈ?Ｊ??从图２．１１中可Ｗ看出，逆变器中负载谐振的输出电流包络线为一阶响应，??
【引证文献】

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1 安慧林;具有频率跟踪的磁耦合谐振式无线电能传输技术研究[D];辽宁工程技术大学;2016年

本文编号：2845073