感應(yīng)加熱技術(shù)主電路拓撲結(jié)構(gòu)及控制原理解析方案

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信息編輯：鄭州高氏發(fā)布時間：2012-06-14

        1.引言：

         感應(yīng)加熱技術(shù)具有加熱溫度高、加熱效率高、速度快、加熱溫度容易控制、易于實現(xiàn)機械化、自動化、無空氣污染等優(yōu)點，現(xiàn)在感應(yīng)加熱電源已廣泛用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等工業(yè)過程。

        根據(jù)功率調(diào)節(jié)量的不同感應(yīng)加熱電源有多種調(diào)功方式，調(diào)頻調(diào)功是通過改變逆變器工作頻率從而改變負載輸出阻抗以達到調(diào)節(jié)輸出功率的目的[1]。這種調(diào)功方式控制比較簡單，可以對電路的工作頻率進行直接控制，而且能對功率連續(xù)調(diào)整。本文正是基于調(diào)頻調(diào)功這種方式，由PWM控制芯片SG3525控制實現(xiàn)的加熱電源。

        2.主電路拓撲結(jié)構(gòu)和控制原理：

        2.1 主電路結(jié)構(gòu)：

        本文設(shè)計的感應(yīng)加熱電源為串聯(lián)諧振式全橋IGBT逆變電源，其逆變主電路輸入采用三相AC/DC不控整流，輸出采用負載串聯(lián)諧振式全橋DC/AC逆變電路。整流輸出的電壓經(jīng)高壓大電容C1濾波，逆變器主開關(guān)器件Q1、Q2、Q3、Q4為IGBT,D1、D2、D3、D4為反并聯(lián)二極管。

        2.2控制原理

       調(diào)頻控制的原理就是：通過改變逆變器開關(guān)頻率來改變輸出阻抗以達到調(diào)節(jié)輸出功率的目的。

       3 控制電路設(shè)計

      3.1 SG3525簡介

       SG3525是一種性能優(yōu)良、功能齊全和通用性強的單片集成PWM控制芯片。其輸出驅(qū)動為推拉輸出形式，增加了驅(qū)動能力；內(nèi)部含有欠壓鎖定電路、軟啟動控制電路、PWM鎖存器；有過流保護功能；頻率可調(diào)，同時能限制較大占空比[3]。

       3.2控制電路設(shè)計

     控制電路采用負載電流閉環(huán)控制。正常工作時，負載電流跟蹤電流給定值，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生電壓信號，該電壓信號控制3525改變驅(qū)動頻率從而改變負載電流頻率，使負載電流跟蹤電流給定。為了防止開關(guān)器件換流開通時造成較大的尖峰電流，控制逆變器開關(guān)工作頻率略大于負載固有諧振頻率，為此在控制電路中還增加了相位限制電路，以保證加熱電源工作在弱感性狀態(tài)。

       3.2.1電源的啟動

       電源穩(wěn)態(tài)運行時的狀態(tài)和啟動時是不同的，在電路剛啟動時，希望負載的工作功率從小到大逐漸增大，這樣就需要軟啟動[4]。軟啟動的實現(xiàn)是通過緩慢調(diào)整負載工作頻率來實現(xiàn)的。

      3.2.2 相位限制相位限制電路，3525輸出的兩路電壓驅(qū)動信號與電流反饋信號進行相位比較，當(dāng)提前檢測到負載電流超前負載電壓時，輸出同步信號送 3525的3號腳，這時強制使驅(qū)動脈沖關(guān)斷，從而保證負載工作在弱感性狀態(tài)。

      3.2.3 PI調(diào)節(jié)電路

      控制電路是以負載電流作為反饋量的，通過改變電流給定值可以改變負載電流，從而實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。當(dāng)負載電流小于電流給定時，PI調(diào)節(jié)電路輸出電壓增加，3525的6號腳電流減小，頻率減小，功率增大，負載電流增大；反之，當(dāng)負載電流大于電流給定時，PI調(diào)節(jié)電路輸出電壓減小，3525的6號腳電流增大，頻率提高，功率減小，負載電流減小。

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