频率跟踪在大功率串联谐振全桥逆变产品中的重要性

2013-04-09 07:04

　　大功率（15KW以上）感应加热产品通常会采用全桥逆变技术。在其工作时，由于负载变化、环境温度变化及调功要求等原因会引起的工作频率的变化。为了使逆变器始终工作在适合的频率上从而得到相应恒定的功率，控制电路就必须能够实现对负载频率的跟踪。频率跟踪电路不仅要对负载频率进行跟踪、采集，更要通过锁相技术将负载工作频率锁定在与控制信号频率同频，从而得到相应恒定的功率。更进一步可以对采集到的负载工作频率信号进行处理用于实现其他功能，如移相PWM(脉宽调制Pulse Width Modulation)中的移相调功。从这个意义上讲，频率跟踪在全桥逆变应用中是十分重要的。

　　串联谐振逆变器基本结构

串联谐振逆变器基本结构

　　它包括直流电压源Ud，和由开关S1~S4组成的逆变桥及由R、L、C组成的串联谐振负载。其中开关S1~S4可选用IGBT、SIT(静态感应晶体管Static Induction Transistor)、MOSFET（金氧半场效晶体管Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、SITH（静电感应晶闸管Static Induction Thyristor）等具有自关断能力的电力半导体器件。逆变器为单相全桥电路，其控制方法是同一桥臂的两个开关管的驱动信号是互补的，斜对角的两个开关是同时开通与关断的。

　　控制方式

　　1）调幅控制（PAM，Pulse Amplitude Modulation）是通过调节直流电压源输出（逆变器输入）电压Ud（可以用移相调压电路，也可用斩波调压电路加电感和电容组成的滤波电路，来实现调节输出功率的目的。）即逆变器的输出功率通过输入电压调节，由锁相环（PLL）完成电流和电压之间的相位控制，以保证较大的功率因数输出。

　　这种方法的优点是控制简单易行，缺点是电路结构复杂，体积较大。

　　2) 脉冲频率调节（PFM，Pulse Frequence Modulation）是通过改变逆变器的工作频率，从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的。

　　从串联谐振负载的阻抗特性：

　　可知，串联谐振负载的阻抗随着逆变器的工作频率（f）的变化而变化。对于一个恒定的输出电压，当工作频率与负载谐振频率偏差越大时，输出阻抗就越高，因此输出功率就小，反之亦然。

　　脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化，导致集肤深度也随之而改变，在某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响，这在要求严格的应用场合中是不允许的。

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