f于锁相环1MHz感应加热电源频率跟踪的研究

基于锁相环1MHz感应加热电源频率跟踪的研究作者：郭红，GUOHong作者单位：江阴职业技术学院,江苏,江阴,214405刊名：电焊机英文刊名：ELECTRICWELDINGMACHINE年，卷(期)：2008，38(3)引用次数：1次参考文献(6条)1.沈锦飞.颜文旭.惠晶.吴雷钢丝热处理用大功率高频感应电源的研制[期刊论文]-电焊机2003(6)2.PhilipsSemiconductors74HC/HCT4046APhase-Locked-LoopwithVCO19973.王顺英锁相环原理、设计及其应用19884.段海雁.张光先感应加热电源中的频率跟踪技术[期刊论文]-电焊机2007(2)5.王艳东.李赫.王敏慧.鲍善惠锁相环跟踪超声振动系统谐振频率的改进[期刊论文]-电焊机2007(2)6.OkunoA.ShirakawaSLatestDevelopmentofVoltage-FedResonantHighFrequencyInverterwithLoadResonantFrequencyTrackingSchemeforInductionHeating1998相似文献(9条)1.期刊论文郭红.GUOHong高频串联谐振逆变器频率跟踪控制电路的仿真与应用-宁波职业技术学院学报2008,12(5)为了解决高频逆变电源负载参数变化引起固有谐振频率变化,导致逆变器效率降低及开关器件应力增加的问题,提出了一种以集成高速锁相环74HC4046为核心的、应用于功率MOSFET为主开关器件的高频串联谐振逆变电源的无相差频率跟踪控制系统,对电源的输出频率进行实时控制,并用Pspice进行了仿真分析.结果证明,该系统具有较好的应用前景和推广价值.2.期刊论文田克纯.覃远年.王吉平.TIANKECHUN.QINYUANNIAN.WANGJIPING自动频率跟踪甚高频单边带接收机的实现-微计算机信息2007,23(27)本文介绍了在VHF-SSB通信存在着频谱搬移误差和衰落的技术难题,文中重点叙述了如何解决34MHzVHF-SSB移动接收机的关键技术所采用的方案与措施.同时介绍了电路研制中应注意的问题.3.学位论文曾瑜可实现自动频率跟踪的高频电流模式OTA-C连续时间滤波器1998该文从连续时间信号处理着手,设计了一个以VLSI硬件实现的自动频率跟踪系统,对模拟滤波范围的信号处理作出了新的尝试.整个电路系统采用电流模法设计,环路内部全使用电流作为有效变量.因此,与电压模法设计的电路相比,它具有电路结构简单、式作频率高、线性范围大等诸多优点.SPICE模拟结果表明,当初始输入信号频率设为20MHz,二阶带通OTA-C连续时间滤波器中心频率设为21MHz时,系统的跟踪范围在15MHz~25MHz,静态功耗13.1mW.时,系统可跟踪的输入信号频率范围在15MHz~25MHz之间.4.学位论文郭红锁相环频率跟踪技术在高频逆变电源中的应用2008高频逆变电源在工作过程中，由于被加热工件在加热过程中其物理性质(电阻率、导磁率等)都会随温度不断变化，因而负载电路固有频率也会随之变化。本课题就是基于这种需要，研究高频情况(1/1MHz)下采用功率MOSFET为主开关器件的串联逆变电源的频率跟踪控制电路。本文首先以负载串联谐振逆变电源为模型，针对负载参数变化引起的固有谐振频率变化，导致逆变器效率降低及开关器件应力增加的普遍现象，推出了适用于高频逆变电源的锁相环数学模型并用Pspice进行了仿真分析；其次结合锁相环的数学模型，提出并实现了一种以集成高速锁相环74HC4046为核心的应用于高频逆变电源的无相差频率跟踪控制系统，对高频逆变电源的输出频率进行实时控制，实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪，确保逆变器开关器件工作在零电压零电流软开关(ZVZCS)，显著减小功率器件的开关损耗和提高装置效率，并就控制系统的相位补偿和启动等问题进行了分析讨论；最后进行了实验验证，为分析和设计逆变电源提供了必要的理论依据。5.期刊论文郭红.沈锦飞.GUOHong.SHENJin-fei基于锁相环1MHz感应加热电源频率跟踪的研究-工业加热2007,36(6)针对高频感应加热电源负载参数变化引起固有谐振频率变化,导致逆变器效率降低现象提出并实现了一种以集成高速锁相环74HC4046为核心的应用于采用功率MOSFET为主开关器件的1MHz串联谐振感应加热电源的无相差频率跟踪控制系统,对电源的输出频率进行实时控制,实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪,并就控制系统的相位补偿和启动等问题进行了分析讨论;其次推出了适用于高频逆变电源的锁相环数学模型并用Pspice进行了仿真分析;最后进行了实验验证.6.学位论文单广伟基于CPLD的1kW/1MHzPSM功率控制高频感应加热电源的研究2006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。7.期刊论文张智娟.彭咏龙定角控制高频MOSFET串联逆变器频率跟踪-工业加热2004,33(4)针对采用功率MOSFET的高频串联型逆变电源,在分析其工作状态和传统锁相环对频率跟踪的基础上,提出了一种锁相电路与定角控制相结合的逆变器频率跟踪方法,实验结果表明该方法具有跟踪速度快,跟踪频率准确,保证逆变器始终工作在小感性状态,即逆变器始终工作在功率因数接近1的准谐振状态,从而提高了系统的功率因数,实现了MOSFET的软开关.8.学位论文臧小惠基于PI-DPLL的高频逆变电源频率跟踪系统的研究2006本文以负载谐振式逆变电源为研究对象。由于负载温度等因素的变化，使其负载等效参数和固有谐振频率发生改变，导致功率开关器件应力增加，逆变器效率降低及输出波形纹波系数增大。为确保逆变器工作在ZCS软开关状态，提高装置的效率，故频率跟踪技术被广泛地采用。然而传统PLL锁相环频率跟踪系统过渡过程时间长，使得环路进入锁定状态需要相对较长的捕获时间及同步过程；在稳态工作时，如果突加大负载扰动，可能导致PLL电路失锁。针对这些不足，本文提出一种新颖的比例积分控制结合数字锁相环(PI-DPLL)的复合控制方法，来实现对谐振式逆变电源频率和相位的实时跟踪。当逆变器开关频率与负载固有谐振频率误差值大于或等于偏差设定值时，采用单纯的PI控制，只进行频率修正，依靠闭环系统的纠偏控制快速将逆变器开关频率引入锁相范围；当频率误差值小于偏差设定值时，采用数字锁相环DPLL控制，进行频率和相位同时高精度修正。通过分析锁相环路工作原理及特性，建立锁相环的PSPICE模型，并对本文提出的PI-DPLL频率跟踪控制系统进行建模与仿真分析。从理论上对频率跟踪系统有了进一步的认识，为基于PI-DPLL频率跟踪控制系统的具体设计提供有益的理论支持。最后，在理论分析的基础上，采用DSP作为主控制芯片，设计一台基于PI-DPLL频率跟踪控制的高频感应加热试验电源装置，其额定功率为10KW，工作频率为50KHz，直流输入电压为540V。仿真和实验结果验证基于PI-DPLL频率跟踪控制系统在高频逆变电源中应用的可行性和有效性。结果表明基于PI-DPLL控制的高频逆变电源具有电路简单、频率跟踪性能好、电源输入功率因数高等许多优点，也表明PI-DPLL复合频率控制的方法在高频逆变电源中具有广阔的应用前景。9.学位论文邵建设介质阻挡放电特性及高频高压放电电源技术研究2007介质阻挡放电能够在大气压条件下获得比较稳定的放电，因而它是产生非平衡态的低温等离子体的一种很有效的方法。近年来，介质阻挡放电已经在越来越多的工程领域获得应用，并逐渐成为气体放电领域的一个研究热点。目前，国内外的关于介质阻挡放电的研究，往往把介质阻挡放电的放电特性和放电电源的供电特性孤立起来进行研究，往往造成理论分析和实验的结果带有片面性，其不足之处主要表现在，关于电源的控制方法、电源的相关的电路参数与负载特性、放电特性的相互影响的研究还不够深入。采用直流调功(PulseAmplitudeModulation，简称为PAM)的控制方式的高频高压放电电源，其优点在于能够在大范围内进行输出电压的大小和频率的调整，并且适宜于在大功率的应用场合使用。因此，在本文的研究中，将基于PAM控制方式的高频高压放电电源的控制方法、电源的相关电路参数与负载特性、放电特性的关系结合起，展开了如下所述的相关研究：首先，对介质阻挡放电类负载的集中参数电路模型和放电的物理现象的对应关系进行了论述，并以介质阻挡放电的集中参数模型为基础，考虑了高频变压器的分布电路参数后，将谐振回路等效为一个正弦波电流源，建立了基于PAM控制方式的电源和负载的等效电路模型。经过分析和计算得出了负载电压、放电电流、介质层电压、气体间隙电压的计算公式，并进一步研究了负载电压和放电电流的波形特点，还得出了负载的动态电阻、基波负载电压、基波阻抗、等效的平均电容和负载功率的计算公式，基于这些公式绘制了相关电路变量的三维曲线图。然后，建立了基于PAM控制方式的高频高压放电电源和负载的闭环控制的仿真电路模型。集中参数的负载的等效电路模型中，引入了气体间隙击穿后的放电回路的阻抗。仿真中还考虑高频变压器的分布电路参数对放电的影响。仿真研究了微放电电流特点与电源的电路控制、电源的电路参数之间的关系。对微放电电流脉冲的特点进行了了定量的描述。使用频谱分析的方法来讨论微放电电流脉冲特点的变化规律。对微放电电流脉冲的形成原因给出了电路上的合理的解释。其次，进行了基于PAM控制方式的高频高压电源作用下的2种常用的介质阻挡放电类负载(同轴电极和平板电极等离子体反应器)的放电特性的实验研究。研究了这2种常见的介质阻挡放电类负载的放电特性、微放电电流脉冲的特点、放电的均匀性和外加电源电压的关系，以及负载电压和放电电流的特点。对放电电流波形进行了频谱分析，研究了微放电电流波形特点和放电特性的关系。实验研究的结果，验证了理论分析、计算和仿真的结论的正确性。最后，对基于PAM控制方式的高频高压放电电源技术进行了研究。研究了谐振状态下的负载功率、电源效率与介质阻挡放电负载的等效阻抗的关系。研制出了2种高频高压电源及放电反应器，并它们分别用于纳米材料的有机包袱的科研中、塑料容器的漏液检测的工业生产线上。用于纳米材料的有机包袱的放电装置中，使用同轴结构的介质阻挡放电反应器，放电电源采取手动调整开关频率来跟踪谐振频率的控制方法。用于塑料容器的漏液检测的放电装置中，使用针板电极的介质阻挡放电反应器，放电电源的开关频率固定不变。还研究了基于DSP(DigitalSignalProcessor)的高频高压放电电源的软件和硬件电路的实现方法。利用DSP的强大的编程功能，智能跟踪谐振电流的最大值，实现了开关频率对谐振频率的大范围的跟踪。