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串联谐振单相全桥逆变器功率和频率的控制方法

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-03 1:17:09 * 浏览: 69
?它是研发和生产串联谐振的专业制造商。我公司生产的串联谐振设备在业界得到了广泛的赞誉,并努力打造最权威的“串联谐振”高压设备供应商。串联谐振逆变器的基本原理图如图1所示。它包括一个直流电压源,一个由开关S1至S4组成的逆变器电桥以及一个由R,L和C组成的串联谐振负载。 S1至S4可以从IGBT,SIT,MOSFET,SITH和其他具有自关功能的功率半导体器件中选择。该逆变器是单相全桥电路,其控制方法是同一桥臂的两个开关管的驱动信号是互补的,并且两个对角相对的开关同时接通和断开。串联谐振逆变器的控制方法调幅控制(PAM)方法?调幅控制方法不是一种,可以采用调节直流电压源输出(逆变器输入)的电压Ud的方法(可以采用相移调压的方法),由斩波电压组成的滤波电路调节电路加上电感和电容器也可以用来达到调节输出功率的目的。也就是说,逆变器的输出功率由输入电压调节,锁相环(PLL)用于完成电流和电压的相位控制,以确保大功率因数输出。这种方法的优点是控制简单容易,缺点是电路结构复杂且体积大。脉冲频率调制(PFM)方法?脉冲频率调制方法是通过改变逆数。逆变器的工作频率改变负载的输出阻抗,以达到调节输出功率的目的。从串联谐振负载的阻抗特性?可以看出,串联谐振负载的阻抗随逆变器工作频率(f)的变化而变化。对于恒定的输出电压,当工作频率与负载谐振频率之间的偏差较大时,输出阻抗较高,因此输出功率越小,反之亦然。 ???脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调整过程中会不断变化,这会导致趋肤深度相应地变化。在某些应用中,例如表面硬化等。趋肤深度的变化将对热处理效果产生更大的影响,这在要求苛刻的应用中是不允许的。但是,由于脉冲频率调制方法实施起来非常简单,因此可以在以下情况下考虑: 1)如果负载对工作频率范围没有严格限制,则此时必须跟踪频率,但是相位差可能会存在,而不会处于谐振工作状态。 2)如果负载的Q值很高,或者功率调整范围不是很大,那么较小的频率偏差就可以满足功率调整的要求。脉冲密度调制(PDM)方法?脉冲密度调制方法是通过控制脉冲密度来控制输出功率,而脉冲密度实际上是控制将能量馈送到负载的时间。其控制原理如图2所示。该控制方法的基本思想是:假设总共有N个功率调制单元,其中M个逆变器单元向负载输出功率,其余部分逆变器停止工作NM单位,负载能量以自然振荡的形式逐渐衰减。输出脉冲密度为M / N,因此输出功率与脉冲密度有关。因此,可以通过改变脉冲密度来改变输出功率。脉冲密度调制方式的主要优点是:输出频率基本不变,开关损耗比较小,易于实现数字控制,更适合开环工作。脉冲密度调制方法的主要缺点是逆变器输出功率的频率不完全等于负载的自然谐振频率。在电源闭环的情况下,工作稳定性差。由于每次t必须重新锁定工作频率如果自然衰减振荡状态恢复到输出功率状态,此时系统可能会失去控制。因此,在电源闭环或温度闭环的情况下,工作稳定性不好。另一个缺点是功率调节特性不理想,并且存在逐步的功率调节方法。谐振脉宽调制(PWM)方法?在图3中,谐振脉宽调制是通过改变两对开关管的驱动信号之间的相位差来改变输出电压值,以达到调节功率的目的。即,在控制电路中,在同相的两个桥式开关(S1,S2)和(S3,S4)的驱动信号之间错开相位角,从而在零电压之间插入零电压值。正负交流输出电压。这样,只要改变相角,就可以改变输出电压的有效值,最终达到调节输出功率的目的。这种控制方法的优点是电源始终在谐振状态下工作,并且功率因数很高。但是,存在反并联二极管的反向恢复问题,小负载问题和软开关实现问题。 ??脉冲宽度加调频方法?针对上述控制方法的优缺点,对复合控制方法的一些研究引起了越来越多的关注。脉冲宽度加调频方法是一种更好的控制方法。在一般的逆变器中,通常使用的相移PWM方法的工作频率是固定的,因此不必考虑不同工作频率下的负载特性。在串联谐振感应加热电源中使用相移PWM方法时,其工作频率必须始终跟踪负载的谐振频率。通常,一个桥臂的驱动脉冲信号与输出电流的相位一致,而另一桥臂的驱动脉冲信号的相位和输出电流可以调节。在图4和图5中,S1和S4驱动信号是互补的,S2和S3驱动脉冲信号是互补的,S1驱动信号的相位和负载电流的相位保持相同,并且驱动脉冲之间的相位差为S3和S1β的驱动脉冲信号可以在0°〜180°的范围内调节。调节β可以调节输出电压的占空比,即调节输出功率。 ?根据输出电压和输出电流的不同相位关系,有两种PWM调节方法:上变频PWM和下变频PWM。频率增加型在图4中,为了确保滞后臂(S1,S4)的触发信号的前沿与电流信号同相,必须根据相移角β改变角频率。即,在通过调整相移角β来调整功率的同时改变频率f。在β调整过程中,增加输出脉冲宽度的同时,会导致输出电压相对于输出电流的相位减小并滞后于输出电流,这表明输出频率也在增加,因此采用这种调制方式称为高频PWM。此时,S1和S4管道分别打开180°,并已实现ZCS。前臂S2和S3在大电流下打开,而D2和D3在大电流下关闭。也可以通过S2和S3臂上的串联电感来实现ZCS。这种方法适用于双极型器件,例如IGBT,SIT,MCT等,这些器件受尾电流和关断损耗的支配。同时,应该注意的是,电路布局减小了分布电感,以减小由二极管的反向恢复引起的电压尖峰。角频率是下频率?在图5中,在增加输出脉冲宽度的同时调节β会导致输出电压相对于输出电流的相位持续减小,从而减小了相位差,这意味着输出频率不断降低。因此,这种方法称为下变频PWM。 ???这样,二极管D2和D3自然在零交叉时关断,D1和D4不导通,并且没有二极管反向恢复引起的问题。 S1和S4在零电流下切换(ZCS),S2和S3在大电流下关闭。 ZVS可以通过在S2和S3上并联连接电容器来实现。此方法适用于具有严重反向恢复问题的高频电源和内置反并联二极管,例如MOSFET。这样可以防止电流尖峰和由反向二极管恢复引起的器件损耗增加。 ?为了确保前臂触发信号的前沿与电流信号同相,角频率为?从以上分析可知,无论是升频PWM还是降频PWM,二者在调整输出电压脉冲宽度方面都有共同的特点,同时也改变了PWM的工作频率。加载。这称为脉冲宽度加频率调制方法。结论?本文主要详细分析脉冲宽度和频率调制,并给出一些常用的串联谐振单相全桥逆变器功率和频率控制方法。这使工程师可以使用负载作为基础来选择适合不同情况的控制方法。 ??相关产品详细信息页:100 /