華意電力是一家專業研發生產串聯諧振的廠家,本公司生產的串聯諧振設備在行業內都廣受好評,以打造最具權威的“串聯諧振“高壓設備供應商而努力。
串聯諧振感應加熱電源在中小功率場合的應用極其廣泛.串聯諧振電源調功有直流調功和逆變調功兩種方式.逆變側調功方式有:脈沖頻率調制,移相調功,脈沖密度調制.脈沖頻率調制方式和移相調功方式.功率變化時負載的功率因素和開關頻率都會發生改變.在功率很小的情況下,負載功率因數低,電源效率低.為了提高效率,有學者提出了脈沖密度調制方式,即通過調節向負載輸出能量的時間比.使負載在一定的時間內自由震蕩,達到調節逆變器輸出功率的目的.功率變化時,感應加熱電源的輸出功率的目的,功率變化時,感應加熱電源的輸出功率因數不發生改變 ,始終接近1.開關損耗小、電源效率高。但是這種調功方式電路實現復雜。針對這個缺點,本文提出了時間分割法調制功率調節方式。時間分割法調制可以確保逆變器電源工作在定頻和定壓狀態。而且實現簡單、使用簡單的模擬電路就可以實現。為了實現頻率自動跟蹤。本文給出了一種快速、準確、簡單的頻率跟蹤電路。
電路結構及工作原理
圖 1 所示為串聯諧振逆變電源主電路示意圖 。 時間分割法調制方式是通過控制向負載輸送能量的 時間來控制功率 。簡言之即在時間周期 T 內, 電源 向負載輸送能量的時間為 t 在時間 t ~ T 內不向負 載輸送能量, 通過改變時間 t 來調節功率輸出 。輸 出功率 P =tPo/ T , Po 為電源輸出額定功率 。 T 的 大小根據實際負載情況而定。時間分割法調制方式 控制串聯諧振逆變電源開關工作模型見圖 2 。
控制電路
圖 3 所示為時間分割法功率調制方式串聯諧振 電源控制電路圖 。 Pref 為給定功率 , 直流側電壓Ud 和直流輸入電流 I d的乘積為功率反饋, PI 調節器的 輸出與鋸齒波進行比較從而控制周期 T 內芯片 8 腳高電平的時間 t 。
頻率自動跟蹤電路 實際應用中串聯諧振電源多工作在高端失諧狀 態,輸出電流的相位滯后于電壓相位。開關管零壓 開通 ,開關管的關斷電流取決于電壓超前電流的相 角θ, θ大關斷電流大 , θ小關斷電流小 。在運行過程中 , 負載的等效參數會發生變化 , 導致諧振頻率變 化 ,為了能始終工作在負載諧振點附近,需要對頻率 進行自動跟蹤。
相位補償電路
采用將感應加熱電源逆變橋輸出電 壓和輸出電流整形信號作為鑒相器的輸入, 本文采 用 IGBT 驅動信號和輸出電流整形信號作為鑒相器 的輸入 。逆變橋的輸出電壓相位和相應 IGBT 驅動 信號的相位有一定的對應關系 , 輸出電壓相位超前 驅動信號相位一定的相角, 相角對應的時間包括驅 動信號傳輸時間 、IGBT 開通時間、死區時間等。當 一個電路結構確定以后, 這些時間基本上是不變化 的。這樣不需要檢測輸出電壓 , 減少了一個電壓檢 測元件,降低了成本 。 輸出電流通過電流互感器檢測, 在電流互感器 的副邊用兩 個二極管 整流后通 過電容耦合 到 CD4046 的 14 腳, 因為二極管的開啟電壓很小 , 電 流整形波形滯后輸出電流的相位很小, 為了準確的 進行相位跟蹤, 需要對該滯后相位進行補償。
啟動電路
基于時間分割法功率調制串聯諧振電源 ,存在 著電源的頻繁啟動問題。當 SG3525 的 8 腳電平為 高電平時,即電源向負載輸出能量時, Q1 柵極電位 由 CD4046 的 16 腳電位確定 ;當 SG3525 的 8 腳電 平為低電平 ,即電源不向負載輸出能量時 , 將 Q1 柵 極電位強置為 5 V , Q1完全導通。這樣當電源啟動 時 , SG3525 的輸出脈沖頻率為設定的最大輸出頻 率 ,電源啟動以后自動轉入頻率自動跟蹤過程, 保證 電源始終工作在高端失諧狀態下 。
本文提出的時間分割法調制可以確保逆變電源工作在定頻和定壓狀態 、開關管工作在零 壓開通和近似零電流關斷狀態 , 而且可以做到無級 調功 。時間分割法功率調節方式尤其適用于負載兩 端電壓要求恒定的場合, 使用該方法的感應加熱裝 置長期運行表明 :開關管損耗小,電源效率高 。本文提出的頻率跟蹤方法跟蹤快速準確 、電路簡單 、成本 低,具有較好的實用價值 。