感应加热电源逆变器数字控制技术的研究

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时间:2019-02-06

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1、中文摘要感应加热电源已在工业生产中得到了广泛的应用,其逆变控制电路是直接影响感应加热电源能否安全、高效运行的关键因素。目前感应加热装置多采用模拟控制电路,模拟电路不可避免的存在调试困难、元件易老化等缺点,感应加热电源的数字控制技术发展尚不成熟。随着现场可编程门阵列的发展,人们逐渐致力于发展全数字锁相环,采用这种方法设计的全数字锁相环,具有设计灵活、修改方便和易于实现的优点。本文在全数字锁相环的基础上对逆变控制电路进行数字化设计,以实现并联逆变器的全数字化控制。首先,本文分析了谐振型逆变器工作原理、负载特性

2、以及工作状态,并对传统的模拟锁相环模型进行了数学分析。在此基础上,提出了一种基于PI策略的全数字锁相环的数学模型,并分析讨论了该锁相环的稳定条件、动态特性及各参数对锁相性能的影响。然后,以硬件描述语言,实现了该数字锁相环的全部逻辑设计,以两个模数不同的滤波器完成了PI控制策略。仿真及实验结果表明,该数字锁相环与模拟锁相环相比较不仅可以实现频率跟踪,而且适用负载范围宽,可调节性强。最后,为配合该全数字锁相环实现逆变器的全数字化控制,本文设计了数字启动方案和重叠角控制方案。其中启动采用扫频式他激转自激启动方式

3、,重叠角采用定角控制原理。并以VHDL及Verilog语言进行了自上而下的总体设计,在集成软件QuartusII中进行了各部分的仿真验证,结果证明该设计可以完成逆变控制的各项需求。关键词:感应加热电源逆变全数字锁相环现场可编程门阵列ABSTRACTInductionheatingpowerhasbeenusedwidelyinindustrialareas.ThecontrolmethodforinverteriscrucialtOdeterminewhetherinductionheatingpower

4、canworksafelyandefficiently.Intraditionalmethodwhichusesanalogcontrolcircuit,somedisadvantagessuchasdifficultdebuggingandagingcomponent,areunavoidable.Digitalcontrolmethodisnotmaturenow.WiththedevelopmentofFieldProgrammableGateArrays(FPGA),peoplegradually

5、dedicatetodevelopalldigitalphaselockedloop(ADPLL).ADPLLbasedonFPGAhasalotofadvantagesuchasagilitytodesign,convenienttoamendandeasytorealize.Inthispaper,adigitalcontrolstrategyofinverterbasedonADPLLisdesignedtOrealizethedigitalcontrolofparallelinverter.Fir

6、stly,theoperatingprinciple,loadcharacterandoperatingstatesofresonanceparallelinverterareinvestigatedinthispaper.Traditionalanalogphaselockedloop(PLL)isanalyzed,afteranalysis,amathematicalmodelforaproportional—integralcontrolstrategyADPLLisputforward.Thent

7、heconditiontostability,dynamiccharacteristicofADPLLandtheinfluenceofparametertotheperformancearediscussed.ARerwards,allthelogicdesignfortheADPLLiscompletedbythehardwaredescriptionlanguage.、析thtwodifferentmoduluscounterstoimplementtheproportional-integralc

8、ontrolstrategy.ThesimulationwaveandexperimentalresultsshowthatthisADPLLCannotonlyimplementfrequencytracking,butisalsosmarttOdebugandCanbeappliedtoawide-rangeofloads,comparedwithanalogPLL.Finally,inordertocompletethe

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