快手代刷业务下单平台 - 快手业务网众人业务网_qq空间免费刷网站

自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

大功率（15KW以上）产品通常采用全桥逆变技术。 工作时，工作频率会因负载变化、环境温度变化、功率调节要求而变化。 为了使逆变器始终工作在合适的频率下以获得相应的恒定功率，控制电路必须能够跟踪负载频率。 频率跟踪电路不仅要跟踪采集负载频率，还要通过锁相技术将负载工作频率锁定在与控制信号频率相同的频率，从而获得相应的恒功率。 此外，还可以对采集到的负载工作频率信号进行处理，实现其他功能，如相移中的相移功率调制（Pulse Width Modulation）。 从这个意义上讲，频率跟踪在全桥逆变器应用中非常重要。

串联谐振逆变器的基本结构

串联谐振逆变器的基本结构

它包括一个直流电压源Ud全桥逆变器电路，一个由开关S1~S4组成的逆变桥和一个由R、L、C组成的串联谐振负载。其中，开关S1~S4可选择IGBT、SIT（静态感应晶体管）、MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、SITH(Static Induction Thyristor)等具有分断能力的功率半导体器件。 逆变器为单相全桥电路，其控制方式为同一桥臂的两个开关管的驱动信号互补，对角的两个开关管同时导通和关断.

控制方式

1）调幅控制（PAM，Pulse Amplitude Modulation）是通过调节直流电压源输出（逆变器输入）电压Ud（可以是移相稳压电路全桥逆变器电路，也可以是斩波稳压电路加上电感和电容组成的滤波电路.,达到调节输出功率的目的。)即逆变器的输出功率是通过输入电压来调节的,电流和电压之间的相位控制是通过锁相环(PLL)来完成的确保大功率因数输出。

这种方法的优点是控制简单易行，缺点是电路结构复杂，体积较大。

2）脉冲频率调制（PFM，Pulse Frequency Modulation）是通过改变逆变器的工作频率，从而改变负载输出阻抗来调节输出功率。

从串联谐振负载的阻抗特性来看：

可以看出，串联谐振负载的阻抗随逆变器的工作频率（f）而变化。 对于一定的输出电压，工作频率与负载谐振频率的偏差越大，输出阻抗越高，输出功率越小，反之亦然。

脉冲频率调制方式的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化，导致趋肤深度发生变化。 在表面淬火等一些应用中，趋肤深度的变化会对热处理效果产生较大的影响。 影响，这在要求苛刻的应用中是不允许的。

3）脉冲密度调制（PDM，Pulse Density Modulation）是通过控制脉冲密度来控制输出功率，实际上是控制向负载馈入能量的时间。 其控制原理如图所示：

PDM控制示意图

这种控制方法的基本思想是：假设共有N个功率调节单元，M个功率调节单元的逆变器向负载输出功率； 其余NM单元中的逆变器停止工作，负载能量等于自然振荡形式逐渐衰减。 输出脉冲密度为M/N，所以输出功率与脉冲密度有关。 因此，可以通过改变脉冲密度来改变输出。

脉冲密度调制方式的主要缺点是逆变器输出细度的频率不完全等于负载的固有谐振频率，在需要闭环功率的场合工作稳定性差。 由于每次自然误差振荡状态恢复到输出功率状态都必须重新锁定工作频率，此时系统可能失控。 因此，在功率闭环或温度闭环的情况下，工作稳定性不好。 另一个缺点是功率调节特性不理想，有逐级调节功率的方法。

4）谐振脉宽调制（PWM）：

PWM中的每个信号波形

如图2-3所示，谐振脉宽调制是通过改变两对开关管驱动信号的相位差来改变输出电压值，从而达到功率调节的目的。 即在控制电路中，同相的两个桥臂开关(S1，S3)和(S2，S4)的驱动信号错开一个相位角，使输出端之间插入一个零电压值。正负交变电压，这样只要改变相位角，就可以改变输出电压的有效值，最终达到调节输出功率的目的。

这种控制方式的优点是电源始终工作在谐振状态，功率因数高。 但存在反并联二极管的反向恢复问题、小负载问题、软开关实现问题。

功率调节控制方式选择和频率跟踪

上述各种功率调节控制方法各有优缺点，因此对一些复合控制方法的研究越来越受到重视。 脉宽加频率调制方式是一种较好的控制方式。

在一般的全桥逆变器中，常用的移相PWM方式的工作频率是固定的，不需要考虑负载在不同工作频率下的特性。 当串联谐振感应加热电源采用移相PWM方式时，其工作频率必须始终跟踪负载的谐振频率。 通常，一个桥臂的驱动脉冲信号与输出电流的相位一致，而另一桥臂的驱动脉冲信号与输出电流的相位可以调整。 S1和S4的驱动信号互补，S2和S3的驱动脉冲信号互补，S1的驱动信号与负载电流同相，S1的驱动脉冲信号相位差β S3和S1的驱动脉冲信号在0°~180°范围内可调，调节β可以调节输出电压的占空比，即调节输出功率。 根据输出电压和输出电流不同的相位关系，PWM调节方式有升频PWM和降频PWM两种。

由于本论文侧重于频率跟踪，这里不再深入分析升频PWM和降频PWM。 移相PWM控制方式要求工作频率始终跟踪负载谐振频率，这是本文的重点研究课题。

全桥逆变器的频率跟踪任务

结合全桥逆变器的实际工况和移相PWM控制方式的要求，频率跟踪在全桥逆变器中的主要任务如下：

频率跟踪电路基本框图

该电路采集负载电流信号，产生同频同相的方波信号，用于相位比较。 最后，负载电流的频率与控制信号的频率一致，处于准谐振状态，提高效率。 利用移相电路将产生的与负载电流信号同频的控制信号移相，得到另一个控制信号，实现移相控制功能。 另外两个反相的控制信号可以通过将这两个信号分别反相得到。 最终得到四个满足全桥逆变相位PWM控制的控制信号。 在图2-4中，还增加了线路延迟补偿的补偿电路。

锁相技术和频率跟踪

锁相的基本概念是相位同步的自动控制。 简单地说，能完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统也称为锁相环，工程上简称为PLL（Phase Locked Loop）。 锁相环的主要任务是保证本振产生的频率和相位与接收到的参考信号的频率和相位完全一致，称为同步。 我们可以通过锁相环跟踪锁定电磁炉的工作负载电流频率，并与控制信号同步，使系统工作在设定频率，从而获得相应的固定输出功率。

锁相技术是实现频率跟踪的重要手段之一。

概括

本文主要分析了大功率全桥逆变器的各种功率调节方式，阐述了各种方式的优缺点，得出了一种较好的控制方式——移相PWM控制。 提出了频率跟踪对于相移PWM控制的重要性。 确定频率跟踪电路的工作要求和实现思路。