[發明專利]基于諧振頻率跟蹤的寬頻帶感應加熱電源

有效

• 申請號: 201810465731.1
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108768183B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 方旭;王同輝;葉樹亮;唐波;侯德鑫
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M1/088;H05B6/04
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

1.基于諧振頻率跟蹤的寬頻帶感應加熱電源，其特征在于：包括整流濾波電路、全橋逆變電路、阻抗匹配變壓器、諧振電路、過零比較電路、全數字頻率跟蹤控制器和全橋驅動電路；

所述的全數字頻率跟蹤控制器由數字鑒相器、數字濾波器和數字振蕩器組成；所述數字鑒相器由整形濾波器和相位比較器組成，所述的數字振蕩器由相位差頻率字控制器、基準頻率字控制器、相角閾值控制器、頻率字控制器和直接數字式頻率合成器組成；

所述的全數字頻率跟蹤控制器的具體實現過程為：

(1)將過零比較器輸出的代表負載電流相位信號S_I和直接數字式頻率合成器輸出的其中一路代表負載電壓相位信號S_U輸入到整形濾波器，在系統時鐘的作用下，通過判斷預先定義變量的狀態來檢測S_I和S_U信號的上升沿和下降沿，經過延時濾除兩路信號的高頻抖動噪聲，并將整形輸出后的信號S_I’和S_U’輸入給相位比較器，其中S_I’和S_U’分別為S_I和S_U整形濾波后的信號；

(2)相位比較器通過比較兩路輸入信號S_I’和S_U’上升沿到來的時間獲取其相位關系，得到兩路輸出信號up和dn并輸入給數字濾波器，其中一路為相位差信號，則另一路為比較信號；

(3)數字濾波器在系統時鐘的作用下將兩路輸入信號up和dn的高電平調制成一系列的脈沖，并通過計數器計算得到N₁和N₂，其中N₁和N₂分別代表up和dn的占空比大小，最后將計數值N₁和N₂輸入給數字振蕩器的相位差頻率字控制器；

(4)相位差頻率字控制器對計數值N₁和N₂進行差值運算后得到代表相位差大小的N，并根據N值的大小確定相位差頻率字ΔM_i，i＝0,1,…,k，最后將N和ΔM_i輸入給頻率字控制器；

(5)頻率字控制器將相位差頻率字ΔM_i和基準頻率字控制器輸出的基準頻率字M₀進行代數運算，得到頻率字M_i+1，并將頻率字M_i+1輸入給直接數字式頻率合成器，依次循環(1)～(4)直到N值大于等于零且小于等于相角閾值控制器輸出代表相角閾值的信號N_s，則頻率字M_i+1保持不變；

(6)直接數字式頻率合成器在系統時鐘的作用下，對頻率字M_i+1進行累加，將累加后的值與頻率字寄存器的閾值進行比較，輸出兩路互補的PWM1和PWM2給全橋驅動電路。

2.根據權利要求1所述的基于諧振頻率跟蹤的寬頻帶感應加熱電源，其特征在于：所述的整流濾波電路由四個功率二極管D_s1、D_s2、D_s3、D_s4和電解電容C_d組成，其輸入端與市電相連，其輸出端與全橋逆變電路的輸入端相連。

3.根據權利要求1所述的基于諧振頻率跟蹤的寬頻帶感應加熱電源，其特征在于：所述的全橋逆變電路包括四個功率管S1、S2、S3、S4和四個超快恢復二極管D1、D2、D3、D4，在每個功率管的漏源極分別反并聯一個超快恢復二極管，并且功率管S1的源極和功率管S3的漏極相連構成左側橋臂的中點G2，功率管S2源極和功率管S4漏極相連構成右側橋臂的中點G1，中點G1、G2作為全橋逆變電路的信號輸出端與阻抗匹配變壓器相連。

4.根據權利要求1所述的基于諧振頻率跟蹤的寬頻帶感應加熱電源，其特征在于：所述的阻抗匹配變壓器的輸入端與全橋逆變電路的輸出端相連，其輸出端與諧振電路的輸入端相連。

5.根據權利要求1所述的基于諧振頻率跟蹤的寬頻帶感應加熱電源，其特征在于：所述的諧振電路由磁軛探頭、檢測試樣和諧振電容C組成，其中磁軛探頭和檢測試樣之間的電磁耦合特性可等效為集總參數R和L。