基于DSP的软斩波功率调节并联谐振感应加热电源的研究

摘要

本课题针对当前感应热处理领域对大功率、数字化、高可靠性的感应加热电源的特殊需求，提出了一种基于DSP软斩波调功并联谐振感应加热电源的解决方案。 文章从适用于大功率应用场合的电流源并联负载谐振逆变器出发，对比了并联谐振逆变器的各种调功方式的优缺点，提出了一种新型有源缓冲软PWMBuck斩波器用于并联谐振逆变器输出功率的调节。文中对软PWMBuck斩波器的原理进行了详尽的理论分析和仿真分析，这种软PWM斩波器的主开关管和主续流二极管能够工作于ZVS开通和ZCS关断状态，辅助开关管能够工作于ZCS开通状态。将其用于感应加热电源的调功环节，由此确定了软斩波调功并联谐振感应加热电源主电路拓扑结构、并进行了50KW/10KHZ样机主电路的参数设计、器件选型、以及基于2SD315A的驱动电路的设计。 在此基础上进行了感应加热电源的闭环控制的研究，在电源功率控制环采用的数字PI控制。文中还对并联谐振逆变器的各种可能的工作状态进行深入了分析，指出为了保证其可靠运行并联谐振逆变器应工作小容性准谐振状态，采用了基于DSP的数字锁相控制策略；保证逆变器的控制频率能够快速跟随负载固有频率的变化，使之工作在所期望的小容性准谐振状态。整个控制系统采用TI公司的TMS320LF2407ADSP作为控制核心完成了软硬件实现。最后，将基于DSP软斩波调功并联谐振感应加热电源的主电路和控制电路进行了系统联调实验。 实验结果表明：软开关PWMBuck斩波电路能够达到预定的软开关效果。开关损失小，电流电压应力得到很好的控制，EMI得到明显改善；又保持了传统PWM斩波调功响应快速、输出波形好、功率因数高的特点。并联谐振逆变器的频率跟踪准确，可靠工作于ZVS准谐振状态。输出功率因数接近于1。所采用的基于DSP的控制系统可靠、灵活。从而验证了本文理论研究和设计方案的可行性与正确性。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

第二章感应加热电源的方案的确定

第三章并联谐振感应加热电源的主电路和驱动电路的设计

第四章基于DSP的感应加热闭环控制系统

第五章基于DSP并联谐振感应加热电源的控制系统的软硬件实现

第六章结论、展望与建议

致谢

参考文献

附录