負(fù)載串聯(lián)諧振逆變器的逆變控制策略

摘要：負(fù)載串聯(lián)諧振和負(fù)載并聯(lián)諧振是常見的感應(yīng)加熱方式，前者由于具有一系列良好的特性已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹了負(fù)載串聯(lián)諧振的逆變控制,并給出了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

    關(guān)鍵詞：負(fù)載串聯(lián)諧振；頻率跟蹤；延時(shí)補(bǔ)償

1 概述

逆變電路根據(jù)直流側(cè)儲(chǔ)能元件形式的不同，可劃分為電壓型逆變電路和電流型逆變電路。電流型逆變器給并聯(lián)負(fù)載供電，故又稱并聯(lián)諧振逆變器。電壓型逆變器給串聯(lián)負(fù)載供電，故又稱串聯(lián)諧振逆變器。

    串聯(lián)諧振逆變器在感應(yīng)加熱領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，圖1是它的基本原理圖。它包括直流電壓源，開關(guān)S1～S4和RLC串聯(lián)諧振負(fù)載。

由于設(shè)計(jì)的是電壓型負(fù)載高頻逆變器，而達(dá)到高頻，則要減小開關(guān)損耗。減小開關(guān)損耗的方法之一就是采用零電流開關(guān)。對(duì)于串聯(lián)RLC電路，只有在LC串聯(lián)諧振時(shí)，使得流過電阻R的電流iR和加在RLC兩端的電壓URLC同步，才能達(dá)到零電流開關(guān)要求。為此在全橋電路控制方式中，我們選取雙極性控制方式。即開關(guān)管Sl和S3，S2和S4同時(shí)開通和關(guān)斷，其開通時(shí)間不超過半個(gè)開關(guān)周期，即它們的開通角小于180°。

2 逆變控制電路的設(shè)計(jì)

控制電路原理框圖如圖2所示。從圖2可以看出，逆變電路可以工作在他激和自激兩種狀態(tài)。當(dāng)逆變電路工作在他激狀態(tài)時(shí)，控制信號(hào)從他激信號(hào)發(fā)生器發(fā)出，電路工作頻率固定，由他激信號(hào)發(fā)生器控制。當(dāng)逆變電路工作在自激狀態(tài)時(shí)，電路的輸出電流信號(hào)經(jīng)過電流互感器采樣，通過波形變換把正弦波變成方波，然后方波信號(hào)經(jīng)單穩(wěn)態(tài)電路防止干擾，接著送到頻率跟蹤電路，使得開關(guān)管的工作頻率能夠跟蹤電流反饋信號(hào)。工作在自激狀態(tài)時(shí)，逆變電路的工作頻率由負(fù)載本身的固有頻率決定。本電路中逆變電路的工作頻率由放電負(fù)載和變壓器漏感組成的串聯(lián)諧振電路的自然頻率決定。

    2.1 限幅、整形和單穩(wěn)態(tài)電路

如圖3所示，從電流互感器CT取出的反饋信號(hào)，通過電阻R6引入控制電路。引入控制電路的信號(hào)跟負(fù)載電流的大小，電流互感器的變比以及取樣電阻R6的大小有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)引入控制電路的信號(hào)可能會(huì)超過CMOS的最大工作電壓而導(dǎo)致器件的損壞，因而有必要在這個(gè)信號(hào)后面加一個(gè)限幅電路。二極管D1及D2就起到這個(gè)作用。電流反饋信號(hào)近似正弦波，經(jīng)過D1及D2和比較器以后，就變成了有正負(fù)的方波信號(hào)，經(jīng)過D4把負(fù)的部分去掉，整形成占空比為50％的方波信號(hào)。

圖4

    電路在工作過程中不可避免地受到各種各樣的外部干擾，加上其本身元器件的分布參數(shù)，使得電流反饋信號(hào)并不是理想的波形。由于后級(jí)電路的鎖相環(huán)用的是邊沿觸發(fā)，如果前面的方波信號(hào)不好，會(huì)導(dǎo)致后級(jí)頻率跟蹤電路跟蹤失敗，從而導(dǎo)致了電路無法正常工作。所以，在電路中必須加入一個(gè)具有特定功能的電路，將有干擾的波形重新

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