新型感應加熱電源的研究
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yflwzj 發(fā)布時間：2012-04-27 08:38:01
新型感應加熱電源的研究
現(xiàn)代感應加熱電源正朝著大功率，高頻化方向發(fā)展。這對現(xiàn)代電力電子器件來說是一個相當大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的方法是采用器件串并聯(lián)的方式，但這存在器件之間均流均壓閑難的問題，特別是當器件串并聯(lián)很多時，則需要保證精確的同步信號，以避免器件之間的環(huán)流損壞電力電子器件。但在很多情況下這很難精確保證。特別是當串并聯(lián)器件較多功率等級很大時，它的優(yōu)良特性可有效地減少逆變橋并聯(lián)之間的環(huán)流，通過參數(shù)設計可以均衡各橋的功率分配，降低器件的損耗，從而有效地解決了逆變橋并聯(lián)中出現(xiàn)的一些問題，有利于感應加熱電源多橋并聯(lián)，提高輸出功率和可靠性。
電壓型LLC負載拓撲如圖1所示。由圖1可知，不同之處是在以往LC并聯(lián)負載基礎上再串聯(lián)一個電感L1，L2和R為感應圈的等效電路，通常L1比L2大很多，L1參與諧振并起到隔離負載和電源，調節(jié)功率分配的作用?？梢娝c傳統(tǒng)感應加熱電源中的負載匹配變壓器作用很相似，因而可以消除造價昂貴，效率不高的高頻變壓器，使得整個裝置的體積縮小、重量減輕。LLC諧振電路阻抗表達式為
由基本的電路分析可得它有兩個諧振頻率， 一個是并聯(lián)諧振頻率f0和一個串聯(lián)諧振頻率f1
式中：Leq=L1//L2。
定義k=L1/L2，一般來說k值較大以滿足負載匹配的要求，因此f0與f1很接近。為了獲得較大功率以及控制系統(tǒng)設計方便，系統(tǒng)的理想工作點在f1。Q=L2ωo/R≈L2ω1/R為了負載的品質因數(shù){Q》])，將k》1，Q代入式(1)，則在諧振點有
由式(3)可知在ω1、點電源工仵在感性狀態(tài)以保證開關管可靠換流，且電容上電壓滯后逆變器輸出電壓90°?？梢宰C明在ω1點為輸出功率最大值。
由式(4)可看出電感L1起到阻抗變換，功率調節(jié)作用。系統(tǒng)功率曲線以及
阻抗特性曲線如圖2所示。
從圖2中可以看出φ(ω)在整個頻域內是非單調函數(shù)，這種特性不利于用鎖相環(huán)控制．相反θ(ω)=arg(vc/v1)卻呈單調變化特性，且在ω1點有θ(ω1)≈—90°，所以．θ(ω)可作為控制變量引入到PLL中，從而鎖定在?振點。電容上電壓最大值出現(xiàn)在諧振點ω1。 vc ≈v1Q/k (5)
2 感應加熱并聯(lián)模塊環(huán)流分析
LLC諧振負載最大的優(yōu)點是有利于感應加熱中的多機并聯(lián)，它小需要在逆變器之間附加任何元件，即使各橋的信弓延時角度很大也能保證系統(tǒng)止常工作，抑制各橋之間的環(huán)流，調節(jié)各逆變器的輸出功率，多機并聯(lián)圖如圖3所示。[1]
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