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感应加热电源的数字化控制研究
资料介绍
由于感应加热技术具有加热温度高、效率高、速度快、加热温度容易控制、易于实现机械化、自动化、无空气污染等优点，现在感应加热已广泛应用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业过程。但是目前工业领域广泛应用的感应加热电源多采用模拟电路控制，控制精度不高，灵活性较差，系统可靠性低。而数字式电路控制精确，软件设计灵活，整个控制系统简单、可靠，因此研究感应加热电源的数字化控制具有十分重要的意义。 本文在对感应加热电源主电路拓扑结构分析的基础上，确定以串联谐振型逆变器为研究对象。通过对串联谐振逆变器常用功率调节方式的分析，确定以常用的脉冲频率调制(PFM)和改进的移相调功方式分别设计的PFM数字化感应加热电源和移相调功的数字化感应加热电源为本文的研制方案。 对于PFM数字化感应加热电源，本文对其主电路进行了设计和所用元器件进行了参数选择，同时提出了PFM的数字化控制算法，确定以FPGA和AVR单片机为核心构成负载电流和负载电压与电流之间的相位限制的双闭环控制系统。文中分别对控制系统中的电流调节器、基于FPGA的主控制电路和基于AVR单片机的控制电路进行了设计，同时在QuartusⅡ软件平台下对基于FPGA的控制电路进行了仿真分析和验证，表明设计的PFM数字化控制系统具有控制精度高、可靠性高、死区时间可调等优点。并通过实验进一步验证了设计的PFM数字化控制系统的优越性和可行性。 对采用改进移相调功方式的数字化感应加热电源，本文提出了一种新型的主电路拓扑结构，新型主电路结构简单、成本低、控制方式简单。本文对其主电路进行了设计和所用元器件进行了参数选择。 文中在对改进的移相调功方式详细分析的基础上，提出了移相调功的数字化控制算法，确定以FPGA、DSP和AVR单片机为核心构成负载电流和负载频率相位的双闭环控制系统。针对PFM数字化感应加热电源设计中模拟PI调节电路存在的缺点，本设计中利用DSP实现数字PI调节算法，从而使系统可靠性和控制精度提高。由于感应加热过程中负载参数的变化引起负载谐振频率变化，为了保证感应加热电源工作在弱感性准谐振状态，文中利用FPGA形成的数字锁相环来实现锁频锁相控制，该数字锁相环电路控制精度高、软件设计灵活、死区时间可调。本文...
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