电子产品世界

　　摘要：应用数字处理技术，研究了基于DSP的数字化控制的中频逆变电源。给出了基于IGBT的主电路拓扑结构，分析了其控制原理，采用基于TMS320F2407型DSP为核心的控制系统，实现串联谐振中频逆变电源的数字化控制，以满足系统控制的实时性和灵活性要求。研制了一台10kW/10kHz的逆变电源样机进行实验，实验结果验证了设计的有效性和可行性。

　　引言

　　随着电力电子技术、信号处理技术及计算机控制技术的迅速发展和广泛应用，对逆变电源的性能及效率等要求也越来越高。串联谐振中频逆变电源是感应加热的关键设备，在现代工业生产中，熔炼金属及对工件进行透热、淬火和弯管等，常常采用中频(150Hz~20kHz)谐振逆变电源装置作为感应加热电源。

　　传统的串联谐振中频逆变电源控制仍然多为模拟控制或模拟与数字相结合的控制系统^[1-2] ，存在如控制电路结构复杂、采用较多的元器件，体积庞大、电源一致性差;系统工作不稳定、控制精度不高、开发调试复杂等缺点。克服以上缺点的方法是应用数字处理技术，将传统的模拟电源升级改造为数字化电源(DPS：Digital Power Supply)。数字电源控制电路的核心器件是数字信号处理器(DSP)，通过微处理器的精确运算来控逆变电源的各项性能和工作全过程，使控制电路高度集成、简化，且实现了数控化。本文设计了基于DSP芯片TMS320LF2407的10kW/10kHz 的串联谐振中频逆变电源，并通过试验验证了该设计方案的有效性和可行性。

　　中频逆变电源设计

　　电源主电路设计

　　串联谐振中频逆变电源系统主电路结构如图1所示。三相380V/50Hz交流电经空气开关、熔断器后加到由二极管模块组成的三相不控整流桥，三相整流桥输出的直流电压Ud经电解电容Cd滤波成平直的电压，再加到由四个IGBT和四个反并联二极管组成的单相全桥逆变器，逆变器输出的电压Uo经中频变压器T隔离并降压后送到由补偿电容C和负载感应器Lo组成的串联谐振电路的两端。中频变压器T用于负载匹配，感应线圈等效电感Lo和电阻R以及谐振电容C组成变压器次级串联谐振槽路。

　　串联谐振逆变电源工作原理

　　串联谐振逆变电源等效电路如图2所示，其移相控制原理及工作过程分析如下^[3]：

　　图2所示的主电路的控制采用了如图3所示的移相控制策略。其基本原理是：检测逆变器输出电流 利用其过零点来产生滞后桥臂管VT4的驱动信号

关键词： 逆变电源 DSP IGBT 串联谐振 DPLL 201310