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    串联谐振感应加热电源在中小功率场合的应用极其广泛.串联谐振电源调功有直流调功和逆变调功两种方式.逆变侧调功方式有:脉冲频率调制,移相调功,脉冲密度调制.脉冲频率调制方式和移相调功方式.功率变化时负载的功率因素和开关频率都会发生改变.在功率很小的情况下,负载功率因数低,电源效率低.为了提高效率,有学者提出了脉冲密度调制方式,即通过调节向负载输出能量的时间比.使负载在一定的时间内自由震荡,达到调节逆变器输出功率的目的.功率变化时,感应加热电源的输出功率的目的,功率变化时,感应加热电源的输出功率因数不发生改变 ,始终接近1.开关损耗小、电源效率高。但是这种调功方式电路实现复杂。针对这个缺点，本文提出了时间分割法调制功率调节方式。时间分割法调制可以确保逆变器电源工作在定频和定压状态。而且实现简单、使用简单的模拟电路就可以实现。为了实现频率自动跟踪。本文给出了一种快速、准确、简单的频率跟踪电路。

电路结构及工作原理

    图 1 所示为串联谐振逆变电源主电路示意图 。 时间分割法调制方式是通过控制向负载输送能量的 时间来控制功率 。简言之即在时间周期 T 内, 电源 向负载输送能量的时间为 t 在时间 t ～ T 内不向负 载输送能量, 通过改变时间 t 来调节功率输出 。输 出功率 P =tPo/ T , Po 为电源输出额定功率 。 T 的 大小根据实际负载情况而定。时间分割法调制方式 控制串联谐振逆变电源开关工作模型见图 2 。

控制电路

    图 3 所示为时间分割法功率调制方式串联谐振 电源控制电路图 。 Pref 为给定功率 , 直流侧电压Ud 和直流输入电流 I d的乘积为功率反馈, PI 调节器的 输出与锯齿波进行比较从而控制周期 T 内芯片 8 脚高电平的时间 t 。

频率自动跟踪电路 实际应用中串联谐振电源多工作在高端失谐状 态,输出电流的相位滞后于电压相位。开关管零压 开通 ,开关管的关断电流取决于电压超前电流的相 角θ, θ大关断电流大 , θ小关断电流小 。在运行过程中 , 负载的等效参数会发生变化 , 导致谐振频率变 化 ,为了能始终工作在负载谐振点附近,需要对频率 进行自动跟踪。

相位补偿电路

    采用将感应加热电源逆变桥输出电 压和输出电流整形信号作为鉴相器的输入, 本文采 用 IGBT 驱动信号和输出电流整形信号作为鉴相器 的输入 。逆变桥的输出电压相位和相应 IGBT 驱动 信号的相位有一定的对应关系 , 输出电压相位超前 驱动信号相位一定的相角, 相角对应的时间包括驱 动信号传输时间 、IGBT 开通时间、死区时间等。当 一个电路结构确定以后, 这些时间基本上是不变化 的。这样不需要检测输出电压 , 减少了一个电压检 测元件,降低了成本 。 输出电流通过电流互感器检测, 在电流互感器 的副边用两 个二极管 整流后通 过电容耦合 到 CD4046 的 14 脚, 因为二极管的开启电压很小 , 电 流整形波形滞后输出电流的相位很小, 为了准确的 进行相位跟踪, 需要对该滞后相位进行补偿。

启动电路

    基于时间分割法功率调制串联谐振电源 ,存在 着电源的频繁启动问题。当 SG3525 的 8 脚电平为 高电平时,即电源向负载输出能量时, Q1 栅极电位 由 CD4046 的 16 脚电位确定 ;当 SG3525 的 8 脚电 平为低电平 ,即电源不向负载输出能量时 , 将 Q1 栅 极电位强置为 5 V , Q1完全导通。这样当电源启动 时 , SG3525 的输出脉冲频率为设定的最大输出频 率 ,电源启动以后自动转入频率自动跟踪过程, 保证 电源始终工作在高端失谐状态下 。

    本文提出的时间分割法调制可以确保逆变电源工作在定频和定压状态 、开关管工作在零 压开通和近似零电流关断状态 , 而且可以做到无级 调功 。时间分割法功率调节方式尤其适用于负载两 端电压要求恒定的场合, 使用该方法的感应加热装 置长期运行表明 :开关管损耗小,电源效率高 。本文提出的频率跟踪方法跟踪快速准确 、电路简单 、成本 低,具有较好的实用价值 。