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基于LLC谐振负载感应加热电源移相控制的研究综述
目录
TOC\o1-3\h\u28116基于LLC谐振负载感应加热电源移相控制的研究综述 1
270861.1感应加热电源的拓扑结构 1
177931.2PWM移相调功 2
139981.2.1升频式PWM 4
155551.2.2降频式PWM 4
108511.3基于LLC谐振负载感应加热电源移相调功的研究 4
317051.1.1移相调功的工作原理 5
109141.1.2输出功率的分析 8
77331.1.4仿真结果 11
1.1感应加热电源的拓扑结构
三相工频
三
相工频
保护
整流器控制电路
负载
逆变器
逆变器控制电路
滤波器
整流器
图3-1感应加热装置的电路构成
当电路正常运行时，输入电流经过整流器，滤波电路全后电流变得恒定，并提供给逆变器；接收的直流电流被逆变器转换为电路所需频率的交变电流，并将其馈送到负载，从而对工件进行加热。控制电路事实调节电源的工作状态，满足各种加热过程的需要，保护电路确保加热电源的正确运行[15]。
感应式加热电源中的整流器电路通常分为三相全控的整流电路或不控的桥式整流电路加直流断路器电路的形式。整流电路能够通过改变控制角度的方式来调节输出电压，而不控的整流电路再添加直流断路器电路则能够通过控制断路器电路开关的占空比来的方法来进行输出电压的调控。整流器滤波器的输入电压并非平滑的直流电压波形，特别是在负载程电阻性时，纹波更加明显，所以需要一个平滑滤波器来减少纹波分量并从而获得一个平滑的输入电压波形。最常见的三种抗混叠滤波器有三种：电容性滤波、电感性滤波和Γ型滤波，如图3-2所示[16]。
C R
C R
CR
C
R
R
电容滤波电感滤波Γ型滤波
图3-2典型的平滑滤波器
感应加热器的负载特性为电阻性和电感性。感应式加热电源的的无功功率相比来说很大，所以电源效率低。所以我们一般在加热时加一个补偿电路以使加热电源的功率因数和效果得到改良。
串联谐振逆变器的输入电压转换为方向波，输出电流转换为正弦波。电路在工作时，必须确保将逆变器的上臂和逆变器下臂的两个开关装置关闭以避免电源短路。首先在换向期间打开，设置相应的空载时间，以使开关装置在一定时间段内保持断开状态。在此期间，为了有效保证恒定的高压负载工作电流并有效地同时保护高压开关设备两端免受位于高压直流开关设备电容器两端的电压影响，必须将快速二极管两端放置在高压开关设备两端完全相反的连接方式上以进行高压连接。另外，为了防止串联谐振逆变器的换向失败，逆变器的工作频率通常略低于负载的固有谐振频率，即电路在部分电感状态下工作。并联谐振逆变器电路如图3-3所示。
D1udS1
D1
ud
S1
L R S2
a
D3
S3
C
S4
D2
b
D4
图3-3并联谐振逆变器电路
1.2PWM移相调功
在对工件进行传感性加热电源的设计与加热过程中，由于工件的特点及其要求不同，有必要通过控制传感性加热电源的输入以便达到预期的加热效果，即传感性加热的电源必须能够自动调节其功率。串联谐振传感器式加热电源的功率控制技术方法可以划分为整流器侧的功率控制和逆变器侧的功率控制[17][18]，以下是对电源PWM移相调功的详细分析。
PWM相移式开关输入输出功率相位控制的设计方法主要原理是通过控制改变两对电源逆变器两个开关控制管之间的一个开关控制输入信号的一个相位差来控制改变其开关输出输入功率的相位值，以此作用来从而达到自动化地调节其开关输出输入功率的控制作用[19][20]。但频率跟踪不容易，所有开关器件都在一个硬开关状态下运行，开关损耗相比较大，PWM相移调功原理如图3-4所示。
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S1
t
S3
t
S2
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t
S4
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i
0
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图3-4PWM移相调功原理图
根据激励脉冲之间的相位差来改变另外一个桥臂(相移手臂)的信号和参考臂输入驱动脉冲的信号以便于实现输出功率的调整。根据输出电压和电流之间的不同相位关系，PWM移相和功率调整方法有两种：上变频PWM和下变频PWM。原理分别如图3-5和3-6所示。
S
S1
t
S3
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图3-5升频式PWM原理图
S
S1
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0
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图3-6降频式PWM原理图
1.2.1升频式PWM
保持参考臂驱动脉冲（S1，S3）与输出电流同相