【導讀】本文所述中頻感應加熱電源采用交—直—交的變頻原理，三相50Hz的正弦交流輸入電壓經(jīng)過(guò)整流濾波為540V平滑直流電壓，再經(jīng)逆變器將直流電壓變成不同頻率的交流電壓供負載使用。本文采用半橋串聯(lián)諧振逆變結構，與全橋串聯(lián)諧振相比，簡(jiǎn)單可靠。
1 橋感應加熱主電路拓撲結構及控制原理
1.1 主電路拓撲
本文所述中頻感應加熱電源采用交—直—交的變頻原理，三相50Hz的正弦交流輸入電壓經(jīng)過(guò)整流濾波為540V平滑直流電壓，再經(jīng)逆變器將直流電壓變成不同頻率的交流電壓供負載使用。本文采用半橋串聯(lián)諧振逆變結構，與全橋串聯(lián)諧振相比，簡(jiǎn)單可靠。
半橋感應加熱電源為串聯(lián)諧振型逆變電源，其主電路結構如圖1所示。輸入采用三相AC/DC不可控整流，輸出采用半橋逆變電路，負載回路采用LC串聯(lián)諧振電路。
圖1中，C1、C2是高頻無(wú)感電容，R1、R2是均壓電阻，保證C1、C2兩端電壓相等。當功率管VT1導通時(shí)，VT1、L、R、C2與直流母線(xiàn)構成回路，L與C2發(fā)生串聯(lián)諧振，電流方向如圖所示；當功率管VT2導通時(shí)亦然，電流方向相反。通過(guò)控制電路輸出交替的驅動(dòng)波形，驅動(dòng)功率管VT1、VT2交替導通，在LC串聯(lián)負載兩端產(chǎn)生交流電壓，負載中流過(guò)交變電流，線(xiàn)圈L中鐵質(zhì)工件在交變電流感應的交變磁場(chǎng)內產(chǎn)生渦流而發(fā)熱。
1.2控制原理
調頻調功（PFM）是通過(guò)改變開(kāi)關(guān)頻率倆改變負載功率的控制方式，在LCR串聯(lián)諧振中，在負載等效參數R、L和C一定的情況下，串聯(lián)諧振的等效電路如圖2所示。
由式（4）可知，負載的等效阻抗隨著(zhù)負載電流的頻率f變化，其變化曲線(xiàn)如圖3所示。當負載電壓一定時(shí)，負載的電流頻率越偏離負載諧振頻率f0，等效阻抗越大，輸出的功率越小。當f=f0時(shí)，負載等效阻抗，即|Z|=R，此時(shí)負載的功率；f》f0時(shí)，負載等效阻抗呈感性，且頻率越大感抗越大，輸出功率越??；f《f0時(shí)，負載等效阻抗呈容性，且頻率越小容抗越大，輸出功率越小。串聯(lián)諧振負載功率分布特性曲線(xiàn)如圖4所示
圖4說(shuō)明通過(guò)改變負載電流頻率即可改變串聯(lián)諧振負載回路輸出功率。發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，負載輸出功率，為了避免工作點(diǎn)滑向容性諧振狀態(tài)，導致開(kāi)關(guān)器件換流開(kāi)通時(shí)造成較大的尖峰電流以及續流二極管反向恢復引起的橋臂直通，控制逆變器開(kāi)關(guān)工作頻率略大于負載固有諧振頻率f0，以保證加熱電源LRC負載回路工作在弱感性諧振狀態(tài)。
（來(lái)源：中電網(wǎng)）
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