大功率MOSFET感應加熱電源的數(shù)字化研究.pdf

1、本文以感應加熱電源為研究對象，闡述了感應加熱電源的基本原理及其發(fā)展趨勢。對感應加熱電源常用的諧振回路和拓撲結(jié)構(gòu)進行了分析，選擇了更適合高頻感應加熱電源的串聯(lián)諧振型逆變器：分析了各種功率調(diào)節(jié)的方式，選擇了有利于提高逆變頻率和功率的直流側(cè)斬波調(diào)功的調(diào)功方式：分析了MOSFET的特性，選擇了對逆變電路一致性要求相對較低的變壓器功率合成方式。 感應加熱電源運行時需要對諧振頻率進行跟蹤，傳統(tǒng)的頻率跟蹤電路大都采用基于CD4046的模擬鎖相

2、環(huán)，但傳統(tǒng)模擬鎖相環(huán)存在著頻率跟蹤范圍較窄、動態(tài)響應較慢、可靠性差、死區(qū)時間需要用輔助電路實現(xiàn)等一些缺點。本文對鎖相環(huán)原理進行了分析，根據(jù)其數(shù)學模型，針對傳統(tǒng)鎖相環(huán)的缺點提出了一種基于數(shù)字信號處理器(DSP)的數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)的實現(xiàn)方法。文中對這種數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)的算法及軟硬件設計進行了洋細的闡述。本文同時設計了感應加熱電源的功率閉環(huán)控制系統(tǒng)，將功率控制問題轉(zhuǎn)化為Buck斬波器的電壓控制問題。根據(jù)感應加熱電源功率控制的特點，

3、設計了帶電流截止環(huán)節(jié)的功率閉環(huán)控制系統(tǒng)，并詳細闡述了其基于DSP的軟硬件實現(xiàn)方法。由于MOSFET的電流等級較小，大功率的感應電源需要通過功率合成擴容，給出了變壓器合成的功率合成方法。 設計了一臺60kW的大功率MOSFET高頻感應加熱電源實驗樣機，其中斬波器頻率為10kHz，逆變器工作頻率為300kHz，控制核心采用TI公司的TMS320LF2407ADSP控制芯片，對感應加熱電源進行數(shù)字化設計，提高了系統(tǒng)性能。最后，本文還給