在現代工業的金屬熔煉、wanguan，reduan，hanjiehebiaomianrechulidengxingyezhong，ganyingjiarejishubeiguangfanyingyong。ganyingjiareshigenjudianciganyingyuanli，liyonggongjianzhongwoliuchanshengdereliangduigongjianjinxingjiarede，juyoujiarexiaolvgao，sudukuai
，kekongxinghao
，yiyushixiangaowenhejubujiare

，yiyushixianjixiehuahezidonghuadengyoudian。suizhedianlidianzixuejigonglvbandaotiqijiandefazhan，ganyingjiaredianyuanjibentuopujiegoujingguobuduandewanshan，yibanyouzhengliuqi、濾波器


、逆ni變bian器qi及ji一yi些xie控kong製zhi和he保bao護hu電dian路lu組zu成cheng。逆ni變bian器qi在zai感gan應ying加jia熱re電dian源yuan中zhong起qi著zhe十shi分fen重zhong要yao的de作zuo用yong


，根gen據ju逆ni變bian器qi的de特te點dian，逆ni變bian電dian源yuan又you分fen為wei串chuan聯lian諧xie振zhen和he並bing聯lian諧xie振zhen兩liang種zhong。本ben文wen提ti出chu了le一yi種zhong應ying用yong於yu感gan應ying加jia熱re的de並bing聯lian諧xie振zhen逆ni變bian電dian源yuan設she計ji方fang案an
，針zhen對dui其qi主zhu電dian路lu、斬波電路及逆變器控製電路等進行了分析和設計。

電路構成及設計
電源的係統框圖為圖1所suo示shi，三san相xiang交jiao流liu電dian壓ya通tong過guo不bu控kong整zheng流liu及ji濾lv波bo電dian路lu後hou轉zhuan換huan為wei直zhi流liu電dian壓ya，該gai電dian壓ya被bei送song到dao直zhi流liu斬zhan波bo器qi進jin行xing斬zhan波bo調tiao節jie
，變bian為wei功gong率lv可ke調tiao節jie的de近jin似si恒heng流liu源yuan後hou輸shu入ru逆ni變bian器qi


，之zhi後hou控kong製zhi感gan應ying加jia熱re負fu載zai。直zhi流liu斬zhan波bo控kong製zhi部bu分fen則ze通tong過guo傳chuan感gan器qi檢jian測ce斬zhan波bo輸shu出chu的de電dian流liu信xin號hao，經jingPI調節器，控製PWM的(de)輸(shu)出(chu)脈(mai)寬(kuan)，從(cong)而(er)改(gai)變(bian)斬(zhan)波(bo)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao)
，實(shi)現(xian)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)。逆(ni)變(bian)器(qi)控(kong)製(zhi)部(bu)分(fen)采(cai)用(yong)鎖(suo)相(xiang)環(huan)頻(pin)率(lv)跟(gen)蹤(zong)電(dian)路(lu)控(kong)製(zhi)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)，產(chan)生(sheng)高(gao)頻(pin)觸(chu)發(fa)脈(mai)衝(chong)

，驅(qu)動(dong)逆(ni)變(bian)電(dian)路(lu)中(zhong)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)的(de)通(tong)斷(duan)。
主電路1、並聯諧振逆變電源的主電路由三相不控整流橋、直流斬波器、電流源並聯諧振逆變器和負載匹配電路四部分組成(圖2)。
[page]
這(zhe)裏(li)采(cai)用(yong)不(bu)控(kong)整(zheng)流(liu)加(jia)斬(zhan)波(bo)構(gou)成(cheng)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)源(yuan)，主(zhu)要(yao)是(shi)考(kao)慮(lv)到(dao)其(qi)具(ju)有(you)保(bao)護(hu)速(su)度(du)快(kuai)以(yi)及(ji)高(gao)頻(pin)斬(zhan)波(bo)帶(dai)來(lai)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)尺(chi)寸(cun)小(xiao)等(deng)優(you)點(dian)。斬(zhan)波(bo)器(qi)和(he)逆(ni)變(bian)器(qi)中(zhong)的(de)主(zhu)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)(VT與VT1
、VT2、VT3

、VT4)均采用IGBT管。逆變器橋臂的每一個IGBT上均串聯一個二極管，通過IGBT的正向電流也將全部通過串聯二極管
，這就要求串聯二極管能夠通過很大的正向電壓和承受很高的反向電壓，因此VD1~VD4選用的是快速恢複二級管。逆變器通過半導體開關有you規gui律lv地di切qie換huan，在zai負fu載zai側ce得de到dao一yi定ding頻pin率lv的de交jiao流liu電dian流liu，其qi頻pin率lv由you開kai關guan的de動dong作zuo頻pin率lv決jue定ding，由you於yu是shi電dian流liu源yuan供gong電dian，逆ni變bian器qi輸shu出chu電dian流liu近jin似si為wei方fang波bo，負fu載zai對dui基ji波bo分fen量liang呈cheng高gao阻zu，壓ya降jiang較jiao大da

，而er三san次ci及ji三san次ci以yi上shang諧xie波bo產chan生sheng的de壓ya降jiang較jiao小xiao，可ke近jin似si認ren輸shu出chu電dian壓ya(即電容C兩端電壓)為正弦波。

PWM斬波控製

斬波的實現是通過控製IGBT(圖2中VT管)的(de)導(dao)通(tong)來(lai)控(kong)製(zhi)電(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao)，從(cong)而(er)間(jian)接(jie)控(kong)製(zhi)功(gong)率(lv)。在(zai)穩(wen)態(tai)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)，為(wei)實(shi)時(shi)了(le)解(jie)負(fu)載(zai)的(de)變(bian)化(hua)
，需(xu)從(cong)諧(xie)振(zhen)回(hui)路(lu)中(zhong)反(fan)饋(kui)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)
，通(tong)過(guo)與(yu)基(ji)準(zhun)值(zhi)比(bi)較(jiao)獲(huo)得(de)占(zhan)空(kong)比(bi)的(de)大(da)小(xiao)。圖(tu)1係統框圖中的電流檢測可選用霍爾電流傳感器
，檢測逆變器直流母線輸入電流的大小。控製電路采用PI調節器，由運放與電阻
、電dian容rong等deng元yuan件jian構gou成cheng，可ke將jiang檢jian測ce電dian流liu與yu設she定ding電dian流liu比bi較jiao，隻zhi要yao反fan饋kui和he設she定ding有you偏pian差cha

，就jiu可ke通tong過guo調tiao節jie，使shi反fan饋kui向xiang設she定ding值zhi逼bi近jin直zhi至zhi等deng於yu設she定ding值zhi
，從cong而er實shi現xian無wu差cha調tiao節jie，提ti高gao係xi統tong穩wen定ding性xing。PWM脈寬控製選用TL494，它是一種應用廣泛的PWM控製芯片，具有抗幹擾能力強、結構簡單

、可靠性高以及價格便宜等特點。在本設計中具體電路如圖3所示：輸入(即PI調節輸出)自1腳引入，引腳13接低電平，PWM脈衝信號從8腳輸出，經驅動模塊放大後觸發斬波器元件IG-BT的導通。
[page]
逆變器觸發控製

並聯諧振逆變器的觸發控製中，為避免大電感Ld上產生大的感應電勢，電流必須是連續的，因此要保證逆變器在換流時
，VT1、VT3和VT2、VT4兩組橋臂應遵循先開通後關斷的原則，即要求兩組橋臂的觸發脈衝有重疊區
，這點與串聯諧振逆變器有較大不同。圖4是逆變器觸發脈衝的波形。
加熱工件在加熱過程中會引起諧振頻率的變化，為使逆變器可靠工作，逆變器需要始終工作在功率因數接近或等於1的準諧振或諧振狀態，以實現逆變器件的零電壓換流。圖5顯示了逆變器觸發控製電路的構成。對逆變電源的負載正弦電壓采作為鎖相環PLL的輸入參考電壓。考樣、過零比較，得到U1(t)
，慮到觸發，驅動電路和開關器件的延時等情況

，在PLL內部加入了相位補償電路，構成無相差鎖相環電路。鎖相環的輸出電由U2(t)產生的Ⅰ
、Ⅱ兩路壓U2(t)與輸入U1(t)可實現零相位差，驅動輸出即可實現圖4中逆變器VT1~VT4的觸發脈衝波形。
[page]
IGBT驅動與保護電路

本電源采用IGBT作為逆變開關和直流斬波器件
，雖然具有電流容量大


、驅動功率小、開關頻率高等優點，但IGBT過流過壓能力相對晶閘管較弱，尤其是其承受反壓能力更加脆弱。因此IGBT驅動及保護電路性能的好壞直接影響到電源運行的可靠性和高效性。本設計中IGBT的驅動采用日本富士公司EXB係列的EXB841集成化驅動電路，它適合驅動300A/1200V以下的IGBT
，其最高工作頻率為40kHz。
圖6為IGBT驅動保護電路
，當IGBT在發生故障或調試時出現過電流或短路的情況，可通過EXB841驅動電路內部設有電流保護功能進行保護，EXB841判斷過流的依據是檢測IGBT的集-射極間的電壓
，這裏在IGBT集電極與EXB841的6腳間串聯一個快速恢複二極管EAR34-10，該二極管正向導通壓降為3V，反向恢複時間150ns.可以有效地提高EXB841對過流判斷的靈敏度
，增強保護能力。為防止IGBT受外界幹擾使柵射電壓過高引起器件誤導通
，尤其是在有上下橋臂的變換器或逆變器中，易造成同臂短路。在柵射極並接一電阻RGE，並在柵射極間並接2隻反向串聯的穩壓管。
[page]
在設計中同時還加入了RS觸發器：當IGBT發生過流時，EXB841的5腳電平為低，RS觸發器的S端變為高電平
，輸出端Q輸出高電平，經過三極管輸出的本地過流信號為低，此電平加到與門上可封鎖EXB841的輸入信號，達到及時撤出柵極信號
、保護IGBT的目的。
另外一個可封鎖EXB841的輸入的信號為母線過流信號，如圖7.當逆變器輸出端負載短路


、nibianqudongdianlugongzuobuzhengchanghuohuanliushibaishi，junhuiyinqiduanluguoliu。tongguohuoerdianliuchuanganqijianshinibianqishurudezhiliumuxiandedianliu，zhuanhuanchengdianyaxinhao，songrugaosubijiaoqiyujizhundianyaxiangbijiao，dangchaoguojizhundianyashi，biaoshiyoumuxianyouguoliuqingkuangfasheng

，guoliubaohudongzuo。bijiaoqishuchugaodianping
，sanjiguandaotong，zeshuchuweidi，shixiankekaodeguoliubaohu。

結束語

本設計的PWM斬波功率調節電路中運用PI調(tiao)節(jie)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)能(neng)夠(gou)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding)性(xing)。鎖(suo)相(xiang)環(huan)逆(ni)變(bian)器(qi)頻(pin)率(lv)跟(gen)蹤(zong)電(dian)路(lu)的(de)設(she)計(ji)，可(ke)實(shi)現(xian)在(zai)加(jia)熱(re)過(guo)程(cheng)中(zhong)負(fu)載(zai)參(can)數(shu)變(bian)化(hua)時(shi)對(dui)諧(xie)振(zhen)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)的(de)自(zi)動(dong)跟(gen)蹤(zong)，使(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)工(gong)作(zuo)在(zai)容(rong)性(xing)近(jin)諧(xie)振(zhen)狀(zhuang)態(tai)，保(bao)證(zheng)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)運(yun)行(xing)安(an)全(quan)。

相關閱讀：
一款穩定高效的功率穩壓逆變電源設計
http://wap.0-fzl.cn/power-art/80021589
推薦：一款簡單的逆變電源電路設計方案
http://wap.0-fzl.cn/power-art/80021711
基於單片機控製的數控正弦波逆變電源設計
http://wap.0-fzl.cn/power-art/80021629