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感應(yīng)加熱控制中常有兩種方式:定角,定時．鎖相控制是定角方案的核心,可以滿足包括單管/半橋電磁爐;工業(yè)冶煉等幾乎所有場合．可以說;鎖相控制幾乎是感應(yīng)加熱中放之四海而皆準(zhǔn)的法寶．
這是一篇轉(zhuǎn)貼的論文摘要,希望他能給大家一點幫助．大家能討論各自的經(jīng)驗嗎?
高頻感應(yīng)加熱電源的鎖相控制
摘要:提出了一種超音頻感應(yīng)加熱電源的鎖相控制技術(shù),利用鎖相環(huán)的鎖相濾波功能,使逆變器具有平穩(wěn)他激與自激的轉(zhuǎn)換過程;在鎖相環(huán)中引入延遲環(huán)節(jié),不但補(bǔ)償了控制電路的固有延遲,而且使逆變器具有精確的超前觸發(fā)時間.    
關(guān)鍵詞:電流型逆變器;感應(yīng)加熱;鎖相控制
1 概述    
由于感應(yīng)加熱電源是熱處理的重要設(shè)備,其控制方案歷來備受關(guān)注.由于熱處理現(xiàn)場作業(yè)條件復(fù)雜,干擾因素較多,在設(shè)計時要盡量減少干擾源和減弱或消除外界干擾對系統(tǒng)的影響,因此,根據(jù)實際情況控制方案不停地在改進(jìn)中.    
感應(yīng)加熱電源逆變器按其負(fù)載補(bǔ)償電容所處的位置不同,可分為電流型逆變器和電壓型逆變器.電流型逆變器具有電路結(jié)構(gòu)簡單,電源運(yùn)行可靠,對負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)及過流保護(hù)容易等優(yōu)點,圖1即是電流型逆變電路的拓?fù)?對于電流型電路而言,首先要防止逆變器的瞬間開路;其次是選取適當(dāng)定時或定角的超前觸發(fā)方式;最后,要求逆變器具有較寬的啟動頻率范圍.
2 控制方案的原理和改進(jìn)    逆變器的控制框圖如圖2所示.其中Vo為逆變器的輸出電壓信號,經(jīng)過峰值檢測,與控制給定值比較產(chǎn)生切換裝置的切換信號X1,當(dāng)X1為高電平時,切換裝置輸出信號X2與它激信號接通,逆變器工作在它激狀態(tài),控制信號從它激信號發(fā)生器發(fā)出,電路工作頻率固定,且由它激信號發(fā)生器控制;當(dāng)X1為低電平時,X2與自激信號接通,逆變器工作在自激狀態(tài),電路工作頻率由負(fù)載本身的固有頻率決定.根據(jù)鎖相環(huán)的閉環(huán)濾波功能,在鎖相環(huán)反饋電路中進(jìn)行延時,用來補(bǔ)償系統(tǒng)的固有延遲,調(diào)節(jié)延遲時間td,逆變器既可以工作于感性狀態(tài),也可以工作于容性狀態(tài).
3 逆變器瞬間開路的防止與轉(zhuǎn)換的平滑過渡
    以全控型器件作為開關(guān)的逆變器的控制通常采用他激轉(zhuǎn)自激的控制策略,即在開機(jī)或是負(fù)載電壓低于閾值Vco時采用開環(huán)的定頻控制,工作于他激狀態(tài);而當(dāng)輸出負(fù)載電壓大于閥值Vco時進(jìn)行自動切換,使逆變器工作于頻率閉環(huán),跟蹤負(fù)載頻率的變化.    
但是這種控制方案存在這樣的問題:由于它激信號和自激信號不可能總是同步的,因此,在切換過程中多數(shù)情況下會產(chǎn)生窄脈沖(低電平),這個窄脈沖不可避免地造成逆變器的瞬間開路;另外,現(xiàn)場的實際運(yùn)行環(huán)境較差,通常都是在惡劣的電磁環(huán)境中工作,這種控制方案對于外界的抗干擾性能很差,不能滿足系統(tǒng)的抗干擾的要求.    針對這種情況,在切換電路后級插入一個鎖相濾波電路,用以濾除在轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的窄脈沖,同樣,這種電路對外界干擾產(chǎn)生的尖峰也有很強(qiáng)的抑制能力.圖3給出了關(guān)鍵點X1及X3在切換前后的波形.從圖3中可以看出,由于鎖相特性,切換過程中的窄脈沖被鎖相環(huán)濾掉了.圖3中1路為X1的波形,2路為X2的波形,3路為X3的波形.    圖4給出了逆變器的輸出端電壓在由它激切換到自激時的波形.圖5給出了逆變器從自激轉(zhuǎn)到它激時的波形圖.由這兩個波形可以看出,切換過程是一個平滑過渡過程,和圖3對比可知,系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高,前級窄脈沖被鎖相電路濾除了.
4 精確定時的實現(xiàn)  
由于逆變器輸出引線電感的存在,為減小逆變管的電流電壓應(yīng)力,一般要求逆變器工作于容性換流狀態(tài).這就要求在槽路電壓過零之前的某個時刻(某個角度)換流.這就把控制電路分為定時和定角兩種觸發(fā)方式.本控制電路中采用定時觸發(fā)方式.    在傳統(tǒng)的中頻感應(yīng)加熱電源中,定時觸發(fā)方式一般是由槽路的電壓和電流合成信號來實現(xiàn)的.這種電路的定時是近似的.而在超音頻感應(yīng)加熱中,由于控制電路的固有延遲的存在,使這種近似不再成立.所以,采用電壓和電流合成的定時觸發(fā)方式,超前時間會隨著槽路諧振頻率,輸出電壓幅值的變化而變化．
    利用在鎖相環(huán)的反饋電路中插入延遲環(huán)節(jié),一方面補(bǔ)償了控制系統(tǒng)的固有延遲,另一方面可以獲得精確的超前觸發(fā)時間.顯然,控制電路中的這個延遲環(huán)節(jié)的時間常數(shù)與槽路諧振頻率和電壓幅值是相對獨立的.
5 結(jié)語    通過實驗驗證和后來的現(xiàn)場超音頻感應(yīng)加熱電源的實際運(yùn)行效果來看,這種控制電路具有較強(qiáng)的抗干擾能力和平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換能力,恒定的超前觸發(fā)時間,和較大的啟動范圍.    
信息來源:21IC 浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院 周軍偉 汪世平 陳輝明