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频率跟踪技术及移相PWM控制分析综述
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TOC\o1-3\h\u5843频率跟踪技术及移相PWM控制分析综述 1
233411.1数字锁相环的设计 1
119511.2移相PWM信号的发生 3
154051.3DPLL与移相PWM信号基于DSP的实现 4
在对感应式加热电源的进行加热操作期间，待进行加热的工件由于温度的变化及其他环境因素的影响，负载的等效阻抗也会发生变化和负载的频率也会随相位移角的大小发生变化而产生波动，因此，为了更好地使控制电路处于谐振的状态或者比较接近谐振的状态，为了大大提高感应式电源的正常工作性能和效率，逆变器的正常工作频率必须会随负载频率的大小发生变化而产生波动，即对感应式加热电源的控制系统必须它具备频率追溯功能。
1.1数字锁相环的设计
使用一个内置的带有CD404锁相环的模拟电路作为其核心来实现感应加热电源控制器传统方法的频率跟踪特性的传统方法将不可避免地会具有以下的缺点:调试不便，零漂移，模拟电路复杂，并且组件容易老化等。当以不同频率级进行工作时，需要选择使用不同滤波器的网络参数，还可能需要一个辅助电路帮忙来确定空载的时间，并且可以追踪到空载的范围非常狭窄。随着信息和数字技术的进步和发展，一些名为数字式微电路，如FPGA、DSP和单片机等逐步被广泛应用于锁相技术，在此基础上开发的数字锁相环(DPLL)接踵而至。与其他传统的模拟锁相环系统相比，数字锁相环不仅有效地消除了模拟锁相环的弊端。
TMS320F2812DSP的事务管理器模块主要由正交编码脉冲电路(QEP)，检测单元(CAP)，PWM生成电路，比较单元与一种通用计时器组成。检测单位计数器可以快速地检测到一个输入引脚上的电平转换并且记录当前电平转换的位置和时刻，结合了通用计数器中的计数仪，它就能够轻松地记录当前的周期并随着负载频率的改变而跟踪。通过对比较单元各种类型的比较寄存器值进行设置，即能够轻松地实现对相移角度的设置并直接完成对输入和功率的选择；与比较单元有关的PWM产生电路主要包括一个可编程的死区单元，利用该一个可编程的死区单元就能在没有了相应辅助电路的情况下方便地进行设置，并且使得硬件电路的结构也得到了极大的优化[27][28]。使用TMS320F2812根据锁相环的工作原理设计出一种数字锁相环[29][30][31]。
对基于LLC谐振负载的感应式加热电源的相移控制进行研究和分析结果表明，在移相调功的过程中，通过保持参考臂的驱动脉冲信号和流经感应线圈的电流之间的相位关系，可以直接实现对负载频率的跟踪。因此，流过检测线圈的电流就可以用一个相应的外围电路把正弦波信号直接地转换成方向波的信号，并将其中一个作为检测频率追踪的同步信号送进检测单元的一个接口中。接下来，分析一种基于DSP设计的数码锁相环(DPLL)的具体工作原理[32]。
T
T0(n?1)?T0(n)
n?1
T0(n)?T0(n?1)?T0(n?2)
n
n?1
n?2
t
T0(n?1)
T0(n)
T0(n?1) T0(n?2)
M
t
t
θe(n+3)
t
θe(n)=0
θe(n+1)θe(n+2)θe(n+3)
θe(n+2)
T(n?1)
θe(n+1)
T(n)
T(n?1)
T(n?2)
T(n?1)
T(n)
T(n?1)
T(n?2)
同步信号
计数器2
计数器1
（a）
计数器1
（b）
图4-1DPLL工作原理1
同步信号 n-1 nn+1 n+2
M
T0(n-1) T0(n)T0(n+1)T0(n+2)
计数器2
T(n-2) T(n-1) T(n) T(n+1) T(n+2)
计数器1
t0?θe(n) ?θe(n+1)θe(n+2)?θe(n+3)
图4-2DPLL工作原理2
图4-1和图4-2显示了负载角频率ω的增加和减小，即随着时间周期的缩短而减小和增大，从而实现了频率追溯的一个过程。在检测到同步信号时，计数器可以通过检测单元来记录同步信号的周期和相位差。该周期被记录为t0(n)，相位差被记录为θe(n)记录。在达到t0时刻，同步调制信号的实际工作状态周期可能会随之有所大的改变。计数器1相当于一个输入压电电控信号振荡器，频率上的值对相位进行校正后，实际读出输入压控信号的振荡周期大约是小时t(n)。在第n或n个连续周期中，计算器将得到一个连续周期函数t(n)以用于启动第n或