DE类逆变电源直流调功方法的研究与实现

摘要

感应加热技术作为一种高效、节能、安全的新型加热技术，不仅广泛应用于工业制造，在民用方面也具有一定的价值。
　　本文基于感应加热电源应用，面对逆变电源的逆变频率低的问题，提出了一种基于全桥的DE类逆变结构，并针对逆变电源的功率调节方式进行了研究。采用在直流侧加入斩波电路的前级调功方式，通过控制直流侧的输出电流，从而控制了逆变侧的功率输入，进而实现对逆变电源的功率调节。这种控制方法既可以实现全桥DE类逆变结构的功率调节功能，又能够满足实际中宽范围的功率调节需求，同时减小逆变侧开关管损耗，提高频率。
　　文章主要包含了全桥DE类逆变结构的分析以及斩波电路工作状态的选择。详细给出了主要元件的计算、制作过程，以及控制参数之间的匹配和负载网路的参数匹配。功率调节的主电路采用Buck降压型基本电路结构，利用其占空比可宽范围调节的特性，实现对输出功率的调节。在控制方式上，充分利用了电流模式的动态响应快、可逐个周期进行检测的优势，设计了电流环的控制方式。对Buck电路中电感电流信号进行采样，然后与控制电压值进行比较，利用UC3842芯片，实现了对Buck电路中开关管的控制。
　　本文制作了一台直流侧输出电流在50A～200A之间可调，直流侧输出功率在5kW～80kW之间可调的样机，以验证设计方案的可行性。实验结果表明，样机可达到设计指标的参数要求，实现宽范围的功率调节功能。因而本文提出的设计方案对于感应加热电源实现软开关控制、宽范围功率调节功能具有一定的价值。

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1 绪论

1.1 感应加热的基本原理[3][4][5][6]

1.2 研究现状[6][7][8]

1.3 发展趋势

1.4 本文的研究意义和主要任务

2 方案设计

2.1 技术指标

2.2 逆变器网络的选择

2.3 调功方式的选择

2.4 主电路设计

2.5 斩波器工作状态的选择

2.6 本章小结

3 调功电路的实现

3.1 控制方式

3.2 调功具体方案的设计

3.3 功率开关管

3.4 整流桥

3.5 功率开关管

3.6 续流二极管

3.7 滤波电感

3.8 滤波电容

3.9 本章小结

4 调功控制电路具体参数设计

4.1 工作频率的设定

4.2 电流取样

4.3 斜率补偿的具体计算

4.4 控制电压的设定

4.5 关键参数的控制

4.6 本章小结

5 逆变器参数匹配

5.1 串联谐振网络

5.2 谐振网络参数

5.3 本章小结

6 实验结果及分析

6.1 PCB电路板

6.2 整体样机

6.3 驱动波形测量

6.4 斜率补偿波形图

6.5 功率调节测试

6.6 故障分析

6.7 项目进展情况

6.7 本章小结

7 结论

7.1 论文总结

7.2 论文展望

参考文献

附录

个人简历

致谢