高频感应加热电源控制电路优化设计
发表时间：2024-12-13 17:11:20 来源：商用电磁炉
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间常数 τ = R7 C4 , 取 34 ×10 。它的工作原理如 下 : 从电流传感器来的负载电流信号 , 分成 2 路 , 一 路到功率测量显示电路 , 另一路去 C1 、 2 组成的相 R 位校正电路 , 然后输出经 LM393 变成方波信号 , 由 CD4046 的 14 脚进入第 2 个相位检测器 , 它代表负
基于上面的仿真实验数据 , 设计了基于 CD4046 锁相环电路的逆变器的控制电路 , 如图 5 所示 。鉴 相器 2 采用边缘式数字鉴相器 , 其鉴相器的灵敏度
在 ( 1) 式～ ( 3) 式中 Ke 、 e1 和 Ko 分别称作鉴相 K 器的灵敏度 、 低通滤波器的时间常数和压控振荡器 的灵敏度 。在 Simulink 环境下 , 将图 3 锁相环的相 位模型连接成如图 4 所示的仿线 ] , 取 Ke =
逆变器频率跟踪电路由锁相环电路完成 。锁相 环是一个相位反馈控制管理系统[4 ] , 其特点是实现对输 入信号频率和相位的自动跟踪 ; 主要由鉴相器 PD ( 又称相位比较器 ) 、 环路滤波器 (LPF) 和压控振荡 器 (VCO) 组成 。鉴相器是将 2 个信号之间的相位进 行比较 ,通常能够使用模拟乘法器或异或门来完成 ; 环路滤波器是低通滤波器 , 它的时间参数决定了跟 随输入信号的速度 ;VCO 在一些范围内是一个输出 频率与输入电压呈正比的信号发生器 ; 从环路滤波 器中输出的低频信号电压去控制压控振荡器的频率 变化 ,使输入与输出信号频率之差不断减少直到这 个差值为零时锁定 , 实现频率跟踪 。三者之间的关 系如图 2 所示 。
电流是同相的 ,即逆变器在锁相环电路的控制下处 于谐振状态 。利用仿真能优化设计 、 减少设计调试 中的盲目性 。 参考文献 :
[1 ] 潘天明 . 现代感应加热装置 [M] . 北京 : 冶金工业出版
载的电流信号 ,而 3 脚的输入信号与逆变器的驱动 信号一样 ,也就是逆变器的输出电压信号 ; 电压和电 流信号的相位在鉴相器内比较 ,从 13 脚输出误差电 压信号 ,再经 R7 、 8 、4 等组成低通滤波器 , 在此得 R C 到一个正比于从 14 脚和 3 脚输入信号相位差的平 均电压 ,这个控制电压从 VCO 的 9 脚输入改变其振 荡频率 ,使逆变器输出电压与负载电流的相位差不 断减小 , 直到两者同相 。VCO 振荡的频率范围由 R9 、10 、5 等决定 ,输出经 D 触发器分频后 , 一路返 R C 回相位比较器 ,一路形成相位相反的 2 信号经驱动 电路送至逆变器的对应功率开关器件 。 从上面能够准确的看出锁相环是通过改变压控振荡器 的频率来减小电压和电流信号之间的相位差 , 最终 实现逆变器的工作频率跟踪负载的固有谐振频率 。
从实际工艺技术要求和感应加热电源的可靠性等方 面出发 ,设计了如图 1 所示的感应加热电源 。在脉
相位比较器的输出误差电压 V e ( s ) 是瞬时相位 的函数 , 其传递函数为 :
实验结果如图 6 所示 , 上图为逆变器输出的电 压信号 ,下图为负载上霍尔电流传感器上的电压信 号 。从图中能够准确的看出感应加热电源输出电压和负载
介绍了一种基于 PC104 单板微机的触摸屏自动 控制系统 。采用这种方法能有效缩短开发时间 , 设 计出的系统结构紧密相连 ,人机界面友好 ,在实际的应用 中已经证明其稳定性很高可靠 ,控制简单高效 。 参考文献 :
于机械行业中 。感应加热电源的负载是感应圈和工 件共同组成的 [1 ] , 实际应用时负载参数随被加热材 料温度和量而变 , 其变化涉及磁 、 、 电 热传导等物理 过程 ,影响因素很多 ,目前尚无实用的数学模型进行 描述 。基于以上原因一般会用锁相环频率跟踪电路 去控制逆变器 ,让逆变器工作频率自动跟踪负载固 有谐振频率 , 保证负载侧在高功率因数下运行[2 ] 。 但传统的控制电路存在许多缺点 ,下面使用 Matlab/ Simulink 来优化设计串联谐振高频感应加热电源的 控制电路 。
宽调制电路 ( PWM) 的控制下进行直流调功 , 输入给 串联逆变器一定的电压 , 逆变器在锁相环电路控制 下 ,进行频率自动跟踪 [3 ] ,让逆变器工作在谐振频率 附近 ,功率因数接近于 1 。这样既可满足感应加热 工艺 ,又保证系统的可靠稳定 、 提高了整机效率 。
[2 ] 饶益花 ,等 . 全固态高频感应电源的研究 [J ] . 南华大学
自动化科学与工程学院硕士研究生 ,研究方向为模式识别 、 数字信号 处理和嵌入式系统研究 ;游林儒 (1956 - ) ,男 ,福建上杭人 , 华南理 能控制 、 数字信号处理和嵌入式系统研究 。 工大学自动化科学与工程学院副教授 ,从事电力电子与电力传动 、 智
