負載串聯諧振逆變器的逆變控制策略

摘要：負載串聯諧振和負載并聯諧振是常見的感應加熱方式，前者由于具有一系列良好的特性已經得到了越來越廣泛的應用。重點介紹了負載串聯諧振的逆變控制,并給出了相關的實驗結果。

    關鍵詞：負載串聯諧振；頻率跟蹤；延時補償

1 概述

逆變電路根據直流側儲能元件形式的不同，可劃分為電壓型逆變電路和電流型逆變電路。電流型逆變器給并聯負載供電，故又稱并聯諧振逆變器。電壓型逆變器給串聯負載供電，故又稱串聯諧振逆變器。

    串聯諧振逆變器在感應加熱領域應用非常廣泛，圖1是它的基本原理圖。它包括直流電壓源，開關S1～S4和RLC串聯諧振負載。

由于設計的是電壓型負載高頻逆變器，而達到高頻，則要減小開關損耗。減小開關損耗的方法之一就是采用零電流開關。對于串聯RLC電路，只有在LC串聯諧振時，使得流過電阻R的電流iR和加在RLC兩端的電壓URLC同步，才能達到零電流開關要求。為此在全橋電路控制方式中，我們選取雙極性控制方式。即開關管Sl和S3，S2和S4同時開通和關斷，其開通時間不超過半個開關周期，即它們的開通角小于180°。

2 逆變控制電路的設計

控制電路原理框圖如圖2所示。從圖2可以看出，逆變電路可以工作在他激和自激兩種狀態。當逆變電路工作在他激狀態時，控制信號從他激信號發生器發出，電路工作頻率固定，由他激信號發生器控制。當逆變電路工作在自激狀態時，電路的輸出電流信號經過電流互感器采樣，通過波形變換把正弦波變成方波，然后方波信號經單穩態電路防止干擾，接著送到頻率跟蹤電路，使得開關管的工作頻率能夠跟蹤電流反饋信號。工作在自激狀態時，逆變電路的工作頻率由負載本身的固有頻率決定。本電路中逆變電路的工作頻率由放電負載和變壓器漏感組成的串聯諧振電路的自然頻率決定。

    2.1 限幅、整形和單穩態電路

如圖3所示，從電流互感器CT取出的反饋信號，通過電阻R6引入控制電路。引入控制電路的信號跟負載電流的大小，電流互感器的變比以及取樣電阻R6的大小有關。在實際應用中，這個引入控制電路的信號可能會超過CMOS的最大工作電壓而導致器件的損壞，因而有必要在這個信號后面加一個限幅電路。二極管D1及D2就起到這個作用。電流反饋信號近似正弦波，經過D1及D2和比較器以后，就變成了有正負的方波信號，經過D4把負的部分去掉，整形成占空比為50％的方波信號。

圖4

    電路在工作過程中不可避免地受到各種各樣的外部干擾，加上其本身元器件的分布參數，使得電流反饋信號并不是理想的波形。由于后級電路的鎖相環用的是邊沿觸發，如果前面的方波信號不好，會導致后級頻率跟蹤電路跟蹤失敗，從而導致了電路無法正常工作。所以，在電路中必須加入一個具有特定功能的電路，將有干擾的波形重新

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