基于CPLD的1kW/1MHz PSM功率控制高频感应加热电源的研究

摘要

频率在1MHz以上的高频感应加热电源，在晶体生长、超细型金属丝或超薄型钢带的热处理、化工合成、封盖等领域有着很大的需求量。国内正在使用的真空电子管式高频感应加热电源，存在诸如可靠性差、电子管使用寿命短、操作不安全、变换效率低等问题。由于工作频率非常高(1MHz)，现有技术成熟的全固态感应加热电源几乎无法满足要求，而国外在感应加热高频应用方面是非常先进的。本课题正是基于现实工业应用的需要和缩小与发达国家在这一领域的差距的愿望，研究高频(1MHz)情况下采用功率MOSFET为主开关器件的串联谐振型高频感应加热电源。 本文主要研究高频功率MOSFET驱动电路、频率跟踪控制电路、基于CPLD的脉冲均匀调制(PSM)功率控制电路。首先简要对比分析了整流单元、逆变电路和功率控制部分的多种方案，分别选择了不控整流、串联谐振逆变器和脉冲均匀调制(PSM)功率控制方案，对主电路进行了器件选型和参数设计；在对比分析多种高速驱动方案的基础上，选择并设计了基于IR2110的驱动电路。其次，建立了锁相环电路的仿真模型，对频率跟踪的过程进行了Pspice仿真，设计了基于74HC4046的无相差频率跟踪控制电路；详细地设计了基于CPLD的PSM功率控制电路。最后，设计了过电压、过电流保护电路和死区形成电路。 实验证明，以上分析和电路设计都是行之有效的，在实验中取得很好的效果。

目录

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摘 要

第一章概述

第二章高频感应加热电源的方案比较

第三章主电路拓扑结构与高速驱动电路的设计

第四章频率跟踪控制电路的设计

第五章PSM功率控制电路的设计

第六章过电压和过电流保护电路的设计

第七章实验结果及分析

结论

致谢

参考文献

附录