并联逆变控制技术的研究及数字实现

论文题目: 并联逆变控制技术的研究及数字实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 张娟娟

导师: 周跃庆

关键词: 感应加热电源,逆变,重叠角,全数字锁相环

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

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,逆变控制电路是直接影响感应加热电源能否安全、高效运行的关键因素。目前已存在的各种控制方法线路复杂,调试困难,自动化水平较低,不能适应感应加热电源向高频化、大容量化、数字化方向发展的要求。因此,如何提高逆变器的适应能力是一个很有现实意义的问题。本文针对感应加热并联逆变控制这一问题进行了详细的研究。在参阅国内外相关文献的基础上,首先分析了并联逆变器的工作原理、工作状态、负载特性以及锁相环的基本原理,为逆变器控制电路的设计提供了理论指导。然后,提出一种新型的逆变控制策略,启动电路采用扫频方式自动找寻负载谐振工作点;工作状态控制采用锁相环技术和重叠角随动控制相结合的方法。制作了一台50kW/30KHz的IGBT并联型逆变电源实验样机,在18KHz～50KHz的负载谐振频率范围内,均可以实现无手工调节的成功扫频启动,而且可实现自动调频和逆变工作在弱容性状态的要求。结果表明了该控制方法的灵活性和高效性,提高了逆变控制的自动化水平。最后,为适应数字化方向的发展,设计了一种基于FPGA的全数字化锁相环,该方法采用两个模数不同的计数器实现PI控制策略,采用加、扣脉冲和可控分频相结合的数字控制振荡器,最大限度地利用了相位误差的信息,提高了捕捉速度。实验结果表明该全数字锁相环不仅可以替代模拟锁相环实现感应加热系统的频率跟踪,而且适用负载范围宽,可调节性强。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 感应加热的基本原理

1.2 论文选题的意义

1.2.1 感应加热的优点和应用范围

1.2.2 逆变控制技术在感应加热电源中的重要地位

1.2.3 锁相环控制的数字化实现

1.3 感应加热的发展现状

1.4 固态超音频电源逆变控制技术的研究现状

1.4.1 频率跟踪

1.4.2 逆变工作状态控制

1.4.3 启动控制

1.5 选题的主要工作

第二章并联逆变器关键技术分析

2.1 工作状态分析

2.2 工作原理分析

2.3 并联谐振负载特性

2.4 锁相环的基本原理

2.4.1 锁相环简介

2.4.2 线性化相位模型及传递函数

第三章并联逆变控制电路的研究

3.1 重叠角控制电路设计

3.1.1 重叠角的设定

3.1.2 限幅电路

3.1.3 重叠角形成电路

3.1.4 反馈电路

3.2 锁相环电路设计

3.2.1 集成锁相环 HEF4046 简介

3.2.2 延时电路

3.2.3 环路滤波

3.3 启动电路

3.3.1 阈值电路

3.3.2 失锁信号形成

3.3.3 扫频过程分析

3.4 整机试验

3.4.1 启动试验

3.4.2 逆变跟踪和重叠时间控制实验

3.5 控制电路设计调试总结

第四章全数字锁相环的设计和结果分析

4.1 FPGA 的设计流程

4.2 全数字锁相环的设计

4.2.1 数字鉴频鉴相器

4.2.2 比例积分环路滤波

4.2.3 数字控制振荡器

4.3 全数字锁相环数学模型

4.3.1 局部动态数学模型

4.3.2 FPGA 实现及仿真分析

第五章总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

发布时间: 2007-04-17

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并联逆变控制技术的研究及数字实现

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