華意電力是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振的廠(chǎng)家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振設備在行業(yè)內都廣受好評，以打造最具權威的“串聯(lián)諧振“高壓設備供應商而努力。
串聯(lián)諧振感應加熱電源在中小功率場(chǎng)合的應用極其廣泛.串聯(lián)諧振電源調功有直流調功和逆變調功兩種方式.逆變側調功方式有:脈沖頻率調制,移相調功,脈沖密度調制.脈沖頻率調制方式和移相調功方式.功率變化時(shí)負載的功率因素和開(kāi)關(guān)頻率都會(huì )發(fā)生改變.在功率很小的情況下,負載功率因數低,電源效率低.為了提高效率,有學(xué)者提出了脈沖密度調制方式,即通過(guò)調節向負載輸出能量的時(shí)間比.使負載在一定的時(shí)間內自由震蕩,達到調節逆變器輸出功率的目的.功率變化時(shí),感應加熱電源的輸出功率的目的,功率變化時(shí),感應加熱電源的輸出功率因數不發(fā)生改變 ,始終接近1.開(kāi)關(guān)損耗小、電源效率高。但是這種調功方式電路實(shí)現復雜。針對這個(gè)缺點(diǎn)，本文提出了時(shí)間分割法調制功率調節方式。時(shí)間分割法調制可以確保逆變器電源工作在定頻和定壓狀態(tài)。而且實(shí)現簡(jiǎn)單、使用簡(jiǎn)單的模擬電路就可以實(shí)現。為了實(shí)現頻率自動(dòng)跟蹤。本文給出了一種快速、準確、簡(jiǎn)單的頻率跟蹤電路。
電路結構及工作原理
圖 1 所示為串聯(lián)諧振逆變電源主電路示意圖 。 時(shí)間分割法調制方式是通過(guò)控制向負載輸送能量的 時(shí)間來(lái)控制功率 。簡(jiǎn)言之即在時(shí)間周期 T 內, 電源 向負載輸送能量的時(shí)間為 t 在時(shí)間 t ～ T 內不向負 載輸送能量, 通過(guò)改變時(shí)間 t 來(lái)調節功率輸出 。輸 出功率 P =tPo/ T , Po 為電源輸出額定功率 。 T 的 大小根據實(shí)際負載情況而定。時(shí)間分割法調制方式 控制串聯(lián)諧振逆變電源開(kāi)關(guān)工作模型見(jiàn)圖 2 。
控制電路
圖 3 所示為時(shí)間分割法功率調制方式串聯(lián)諧振 電源控制電路圖 。 Pref 為給定功率 , 直流側電壓Ud 和直流輸入電流 I d的乘積為功率反饋, PI 調節器的 輸出與鋸齒波進(jìn)行比較從而控制周期 T 內芯片 8 腳高電平的時(shí)間 t 。
頻率自動(dòng)跟蹤電路 實(shí)際應用中串聯(lián)諧振電源多工作在高端失諧狀 態(tài),輸出電流的相位滯后于電壓相位。開(kāi)關(guān)管零壓 開(kāi)通 ,開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷電流取決于電壓超前電流的相 角θ, θ大關(guān)斷電流大 , θ小關(guān)斷電流小 。在運行過(guò)程中 , 負載的等效參數會(huì )發(fā)生變化 , 導致諧振頻率變 化 ,為了能始終工作在負載諧振點(diǎn)附近,需要對頻率 進(jìn)行自動(dòng)跟蹤。
相位補償電路
采用將感應加熱電源逆變橋輸出電 壓和輸出電流整形信號作為鑒相器的輸入, 本文采 用 IGBT 驅動(dòng)信號和輸出電流整形信號作為鑒相器 的輸入 。逆變橋的輸出電壓相位和相應 IGBT 驅動(dòng) 信號的相位有一定的對應關(guān)系 , 輸出電壓相位超前 驅動(dòng)信號相位一定的相角, 相角對應的時(shí)間包括驅 動(dòng)信號傳輸時(shí)間 、IGBT 開(kāi)通時(shí)間、死區時(shí)間等。當 一個(gè)電路結構確定以后, 這些時(shí)間基本上是不變化 的。這樣不需要檢測輸出電壓 , 減少了一個(gè)電壓檢 測元件,降低了成本 。 輸出電流通過(guò)電流互感器檢測, 在電流互感器 的副邊用兩 個(gè)二極管 整流后通 過(guò)電容耦合 到 CD4046 的 14 腳, 因為二極管的開(kāi)啟電壓很小 , 電 流整形波形滯后輸出電流的相位很小, 為了準確的 進(jìn)行相位跟蹤, 需要對該滯后相位進(jìn)行補償。
啟動(dòng)電路
基于時(shí)間分割法功率調制串聯(lián)諧振電源 ,存在 著(zhù)電源的頻繁啟動(dòng)問(wèn)題。當 SG3525 的 8 腳電平為 高電平時(shí),即電源向負載輸出能量時(shí), Q1 柵極電位 由 CD4046 的 16 腳電位確定 ;當 SG3525 的 8 腳電 平為低電平 ,即電源不向負載輸出能量時(shí) , 將 Q1 柵 極電位強置為 5 V , Q1完全導通。這樣當電源啟動(dòng) 時(shí) , SG3525 的輸出脈沖頻率為設定的最大輸出頻 率 ,電源啟動(dòng)以后自動(dòng)轉入頻率自動(dòng)跟蹤過(guò)程, 保證 電源始終工作在高端失諧狀態(tài)下 。
本文提出的時(shí)間分割法調制可以確保逆變電源工作在定頻和定壓狀態(tài) 、開(kāi)關(guān)管工作在零 壓開(kāi)通和近似零電流關(guān)斷狀態(tài) , 而且可以做到無(wú)級 調功 。時(shí)間分割法功率調節方式尤其適用于負載兩 端電壓要求恒定的場(chǎng)合, 使用該方法的感應加熱裝 置長(cháng)期運行表明 :開(kāi)關(guān)管損耗小,電源效率高 。本文提出的頻率跟蹤方法跟蹤快速準確 、電路簡(jiǎn)單 、成本 低,具有較好的實(shí)用價(jià)值 。