基于DSP的新型PWM大功率感应加热电源的研究

论文摘要

本文从感应加热基本原理出发,概述了感应加热技术的现状及发展趋势,在分析串联谐振逆变器各种功率控制策略原理及优缺点的基础上,对于移相调功轻载时的缺陷,本文将有限双极性PWM法引入逆变器轻载时的输出控制,通过DPLL锁相,使滞后桥臂的电压与电流始终保持一定的相位,同时结合非轻载时移相功率调节良好的特性,提出了一种基于DSP的新型功率控制策略,克服了传统移相全桥的缺点,使得高频逆变电源在轻载条件下仍能实现软开关,且轻载时电流连续调节范围广,三角畸变程度轻于PSPWM,大幅度的扩大了负载的适用范围,提高了电源整机效率。在对新型PWM功率控制串联谐振逆变器工作过程进行分析的基础上,解决了所有开关管的软开关问题;并通过分析功率输出单元的输出电压、电流、功率等,进而得到一个脉冲周期的输出电压、电流及功率的计算式。在这些理论分析的基础上,本文设计了基于新型PWM功率控制策略的感应加热电源实验系统,对主电路各元器件进行了精确计算与设计,设计了以TMS320LF2407A为核心的控制与保护电路,并对DSP外围电路进行设计,同时编写了基于新型PWM功率控制策略,以数字环相环及功率控制算法为核心的DSP程序,相关的仿真与实验系统得到的输出波形很好的验证了新型PWM控制策略的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 感应加热的基本原理及发展
• 1.1.1 感应加热的基本原理
• 1.1.2 感应加热的发展
• 1.2 软开关的发展
• 1.3 本文课题的意义与任务
• 1.3.1 课题的意义
• 1.3.2 本文的任务
• 第二章 感应加热电源主电路设计
• 2.1 感应加热电源的电路结构
• 2.1.1 负载串联谐振逆变器与负载并联谐振逆变器的比较
• 2.1.2 负载谐振逆变器的分析与选择
• 2.2 串联谐振逆变器的功率调节方案的选择
• 2.2.1 直流母线调压调功（PAM）
• 2.2.2 逆变调功
• 2.2.3 有限双极性PWM＆PSPWM 复合控制策略
• 2.3 主电路结构
• 2.3.1 开关器件的选择
• 2.3.2 主电路拓扑及其参数设计
• 第三章 逆变器功率控制方案原理分析
• 3.1 逆变器工作原理分析工作时序及各个模态
• 3.1.1 轻载时有限双极性功率控制
• 3.1.2 轻载向重载的过渡阶段
• 3.1.3 重载时移相功率控制
• 3.1.4 开关管软开关的实现分析
• 3.2 有限双极性PWM＆PSPWM 复合控制策略功率调节分析
• 第四章 基于DSP 新型PWM 感应加热电源的设计
• 4.1 硬件设计
• 4.1.1 DSP 外围电路
• 4.1.2 驱动电路
• 4.1.3 保护电路
• 4.2 软件设计
• 4.2.1 DSP2407 TMS320LF2407 DSP 简介
• 4.2.2 功率控制策略的实现
• 4.2.3 锁相环
• 4.2.4 DPLL 算法
• 第五章 仿真与实验
• 5.1 仿真
• 5.2 实验所用仪器
• 5.3 实验结果及分析
• 5.3.1 开关管的驱动波形
• 5.3.2 输出电压和输出电流的波形
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文清单