1 前 言
感应加热电源是一种AC/DC/AC改换设备，它是使用电磁感应原理对工件进行加热的。因为感应加热具有加热速度快、热效率高、加热均匀及易于完成机械化、自动化等长处，在铸造熔炼、铸造毛坯加热、钢管曲折、金属表面热处理、焊接、粉末冶金等职业中被广泛应用。因为加热工艺的需求，咱们有必要对逆变器的输出功率加以操控。本文在对现有各种感应加热设备功率操控办法比较的基础上，提出一种新式的、较优的功率操控办法。
2几种调功办法的比较
因为感应加热进程中负载等效参数随温度而改动和加热工艺的需求，感应加热电源应对负载进行频率盯梢和功率调理。电流型逆变器一般是经过调理直流电压的巨细调理功率。对电压型逆变器，因为可关断器材的开展，已有多种不同的调功办法。
2.1 直流调功办法
直流调功办法一种是选用输入可控整流来调理功率，另一种是斩波调压办法(不控整流加DC/DC改换器)，经过调理DC/DC改换器的输出电压来调理感应加热电源的输出功率。直流调功能够大规模调理功率，而且功率调理的线性比较好。可是有必要在逆变桥前级加可控电路，而且在需求参加功率因数校对的时分，直流调功较难完成。
2.2 逆变调功办法
逆变调功能够分为3类：
频率调制(PFM) 频率调制的办法便是调理逆变开关管的开关频率，然后改动输出阻抗来到达调理输出功率的意图。这种调功办法比较常用，长处是调理办法比较简单，而且较简单完成软开关。可是，功率调理线性欠好，而且调理规模不大。
脉冲密度调制(PDM) PDM便是经过操控脉冲密度，然后操控输出平均功率，来到达操控功率的意图。这种操控办法较简单完成，可是因为是连续加热，所以加热作用欠好。
脉冲宽度调制(PWM) PWM经过调理逆变开关管的一个周期内导通时刻来调理输出功率。这种办法同等一般开关电源的调制办法，调理线性好，规模大，可是不简单完成软开关。
文献[1，2]都是根据传统移相PWM调功，即同一桥臂的上下开关管的驱动脉冲互补，使两本来同相的两个桥臂的开关管的驱动信号错开一个相位角，经过对错开相位角的操控即可到达输出功率操控的意图。为了避免电压源直流导通，需在驱动脉冲之间参加死区。这样就存在一种对立：电容缓冲作用与移相臂ZVS/ZCV软开关完成之间的对立。因而这种软开关规划仅在必定作业规模内可行。不然将会呈现并联电容还未放电完毕另路开关就注册的现象，导致瞬间的电流尖峰和较大的注册损耗。这样就约束了缓冲电容的加大，所以传统移相调功仅适于中小功率感应加热电源。为了在功率大规模调理时仍能坚持软开关条件，有必要外加辅佐缓冲支路如文献[3]，这姿态主回路结构就较杂乱。
3新式调功办法
主回路选用软开关作业办法，前面已说到传统相移软开关办法功率调理规模窄，本文规划的新式调功办法可满意大中小感应加热电源。T1T4为超前臂，T2T3为滞后臂，T1T2T3T4选用大功率IGBT管。C1C2为超前臂并联电容。图1示出一种新式的电压型桥式逆变器的主电路，图2示出当电路作业于谐振状况时操控开关信号及逆变器负载电流与电压波形。下面剖析主电路在一个作业周期内的作业原理。这种新式逆变器是经过调理超前臂的脉宽来调理功率的。
作业原理：
(1)t0～t1，T1T3导通，负载电流为正方向，沿回路：V+→Tl→C→R→L→T3→V一流转。负载电压为+V。
(2)t1时刻，T1关断。t1～t2，电流给电容C1充电，电容C4放电。因为电容C1的存在，所以T1为零电压关断。
当电容电压充电到V+时，电流为负载环流，沿回路：T3→D4→C→R→L→T3流转。负载电压为零。
(3)t2时刻，T3关断，因为T3关断时，负载环流至电流很小，所以T3挨近零电流关断。t2～t3，电流续流，沿回路：V一→D4→C→R→L→D2→V+流转。负载电压为一V。
(4)t3时刻，T2T4零电压注册，电流流向进程与以上3步是对称的。 以上剖析能够看出，两个桥臂的4个元件都作业于软开关状况。其间T1T4作业于零电流注册零电压关断状况，T2T3作业于零电流注册零电流关断状况。当超前臂T1(T4)关断后，电流对超前臂并联电容C1(G)的充放电时刻是跟着电流的巨细改动的。当关断电流较小时，电流对电容的充放电时刻长，能够满意另一路桥臂的超前臂T4(T1)注册时，其并联电容两头电压为零。这样既处理了传统移相调功中存在的对立，又简化了主电路结构。
使用锁相环电路盯梢负载电流频率的改动，确保4个开关管都在电流过零点触发。使电路一直作业在弱理性状况。
4 仿真成果
为了验证上述的剖析，研发一台作业频率为50 kHz的试验设备。本文用Matlab对主回路进行仿真。
4.1 逆变器静态仿真
(1)逆变器输出电流、超前臂电压与超前臂驱动波形。
当超前臂关断时，开关管电压缓慢上升，然后完成了超前臂零电压关断。
波形由上至下分别为：逆变器输出电流、滞后臂电压与滞后臂驱动波形。
当滞后臂注册与关断时，负载电流都挨近于零，然后完成了滞后臂的软开关。
(3)输出电流与负载电压波形
4.2 逆变器动态仿真
(1)负载电流与电压波形
当负载参数改动时，负载回路的谐振频率也随之改动，而且负载电压的频率与脉宽也一起改动。即此种新式逆变器完成了PFM&PWM操控办法。
(2)四路驱动波形
调理输出功率时，四路驱动脉宽与频率都随之改动。
5 试验成果
为验证提出办法的可行性，规划了一台40 kW/50 kHz的样机。试验成果如图9所示(图中上面为输出电压波形，下面为负载电流波形)，电源作业在理性状况。
超前臂驱动，超前臂电压波形，负载电流波形。
当超前臂关断时，其两头电压缓慢上升，然后完成了超前臂的软开关。
6 结 语
本文提出了一种新式的功率调理操控战略，这种操控战略性能优越，逻辑明晰，完成简单易行。而且进行了试验验证。
