锁相环频率跟踪技术在高频逆变电源中的应用
论文摘要
高频逆变电源在工作过程中,由于被加热工件在加热过程中其物理性质(电阻率、导磁率等)都会随温度不断变化,因而负载电路固有频率也会随之变化。本课题就是基于这种需要,研究高频情况(1/1MHz)下采用功率MOSFET为主开关器件的串联逆变电源的频率跟踪控制电路。本文首先以负载串联谐振逆变电源为模型,针对负载参数变化引起的固有谐振频率变化,导致逆变器效率降低及开关器件应力增加的普遍现象,推出了适用于高频逆变电源的锁相环数学模型并用Pspice进行了仿真分析;其次结合锁相环的数学模型,提出并实现了一种以集成高速锁相环74HC4046为核心的应用于高频逆变电源的无相差频率跟踪控制系统,对高频逆变电源的输出频率进行实时控制,实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪,确保逆变器开关器件工作在零电压零电流软开关(ZVZCS),显著减小功率器件的开关损耗和提高装置效率,并就控制系统的相位补偿和启动等问题进行了分析讨论;最后进行了实验验证,为分析和设计逆变电源提供了必要的理论依据。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 国内外感应加热技术的发展与现状1.2 国内外频率跟踪技术研究现状和发展趋势1.3 选题意义、目的和任务第二章 锁相环频率跟踪的基本原理及数学模型2.1 频率跟踪控制概述2.2 锁相环的组成与工作原理2.2.1 锁相环的组成2.2.2 锁相环的工作原理2.3 锁相环路性能分析2.4 锁相环路的数学模型第三章 锁相环的建模与仿真研究3.1 Pspice功能简介3.2 锁相环路仿真模型的建立3.3 锁相环的Pspice仿真第四章 谐振逆变器的控制要求4.1 高频逆变电源拓扑结构的分析4.1.1 串联谐振逆变器4.1.2 并联谐振逆变器4.2 高频串联谐振逆变器的电路结构与工作原理4.2.1 1MHz高频串联谐振逆变器电路结构4.2.2 高频串联谐振逆变器的工作原理4.3 高频谐振逆变器的控制要求第五章 锁相环频率跟踪电路的实现5.1 几种串联谐振式逆变器频率跟踪控制实现方案介绍5.2 74HC4046锁相环介绍5.2.1 74HC4046锁相环引脚及功能5.2.2 74HC4046锁相环结构5.2.3 工作过程5.3 74HC4046锁相环74HC4046锁相环外接元件设计5.4 基于74HC4046的频率跟踪控制电路5.4.1 负载电流反馈5.4.2 波形变换电路5.4.3 锁相环电路5.5 相位补偿和起动问题5.5.1 相位补偿的实现5.5.2 HC4046锁相环的起动入锁5.6 死区形成电路第六章 实验结果及分析结论与展望致谢参考文献附录 攻读硕士学位期间的学术论文及科技成果清单
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