感应加热电源数字移相控制技术的研究

论文摘要

感应加热电源以其环保、节能等优点在工业生产中得到了广泛的应用。传统的感应加热装置多采用模拟控制电路,模拟电路不可避免的存在调试困难、元件易老化等缺点。随着芯片技术的不断发展,人们逐渐致力于发展基于芯片控制的数字化感应加热电源,采用这种数字化设计的方法具有设计灵活、修改方便和易于实现的优点,在感应加热领域中,数字化控制已是一个发展的方向。本文采用移相控制方法对感应加热电源进行数字化设计。本文首先介绍了感应加热的基本原理和特点,阐述了感应加热电源技术的发展现状及趋势。以串联谐振式感应加热电源为研究对象,重点分析了几种常用的感应加热电源调功方式,在对比各种调功方式的基础上,选择了移相PWM方式对逆变器进行功率调节,并对移相控制进行了详细的分析。然后,针对感应加热电源的负载特点,对频率跟踪中常用的锁相环技术(PLL)进行详细的研究。在参阅了国内外相关文献的基础上,首先分析了锁相环的原理、模型及跟踪性能,进而延伸到数字锁相环线性化相位模型,对数字锁相环(DPLL)的稳定性进行理论与仿真分析,提出基于DSP的数字锁相环并在DSP芯片进行设计实现。最后,介绍了移相控制与锁相环相结合的具体数字实现方法,并以TI公司的TMS320LF2407A为核心对电源的控制系统进行硬件设计和软件流程设计,针对采用的移相控制方法,采用Matlab/Simulink软件对电源系统进行仿真,验证控制方法的可行性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 感应加热技术的基本知识
• 1.1.1 感应加热的发展简史
• 1.1.2 感应加热的特点与应用
• 1.1.3 感应加热的原理
• 1.2 感应加热技术的发展现状及趋势
• 1.2.1 国外感应加热技术的发展现状
• 1.2.2 国内感应加热技术的发展现状
• 1.2.3 感应加热电源技术的发展趋势
• 1.3 论文选题的意义和主要工作
• 1.3.1 论文选题的意义
• 1.3.2 论文的主要工作
• 第二章 感应加热电源电路结构及控制分析
• 2.1 感应加热电源的总体结构
• 2.2 感应加热电源主电路的方案选择
• 2.3 串联谐振逆变器负载特性的分析
• 2.3.1 负载特性分析
• 2.3.2 串联负载特性分析
• 2.4 串联谐振感应加热电源的调功方式分析与选择
• 2.4.1 直流调功方法
• 2.4.2 逆变调功方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 频率跟踪技术分析及DPLL 设计
• 3.1 锁相环简介及工作原理
• 3.2 锁相环性能分析
• 3.2.1 线性化相位模型及传递函数
• 3.2.2 锁相环的跟踪性能
• 3.3 数字锁相环（DPLL）的性能分析
• 3.3.1 数字锁相环模型分析
• 3.3.2 数字锁相环稳定性分析
• 3.4 基于DSP 的数字锁相环的设计实现
• 3.5 本章小结
• 第四章 移相控制系统的整体设计
• 4.1 TMS320LF2407A 芯片介绍
• 4.2 加热电源系统的总体设计
• 4.3 基于DSP 移相脉冲的生成设计
• 4.3.1 一般PWM 波形产生简介
• 4.3.2 移相PWM 波的产生方法
• 4.4 外围电路设计
• 4.4.1 DSP 最小系统的设计
• 4.4.2 模拟采集信号电路设计
• 4.4.3 分频及死区形成电路设计
• 4.5 软件设计
• 4.5.1 系统主程序
• 4.5.2 功率控制程序
• 4.5.3 中断保护程序
• 4.6 本章小结
• 第五章 仿真分析
• 5.1 MATLAB/SIMULINK 软件简介
• 5.2 系统仿真
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢