感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统技术方案

技术编号:20431596 阅读:22 留言:0更新日期:2019-02-23 11:10
本发明专利技术提供了一种感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统,包括:DSP‑CPLD数字控制板、以及分别与所述DSP‑CPLD数字控制板电连接的逆变单元、谐振负载单元及阻抗信号分析电路;其中,所述DSP‑CPLD数字控制板根据预设的谐振扫频范围输出脉冲信号,并向所述逆变单元输出所述脉冲信号,驱动所述逆变单元向所述谐振负载单元输出电能,以使所述谐振负载单元实现它激震荡;所述阻抗信号分析电路,用于对所述谐振负载单元进行谐振电抗检测,以得到检测信号,并将所述检测信号反馈至所述DSP‑CPLD数字控制板,以供所述DSP‑CPLD数字控制板根据所述检测信号对感应加热负载进行电抗分析,并根据电抗分析结果输出用于调控逆变功率器件运行状态的负载谐振频率脉冲。

Inverter Frequency Tracking Phase Locked Control System for Induction Heating Power Supply

The invention provides a inverter frequency tracking phase-locked control system of an induction heating power supply, including a DSP CPLD digital control board, an inverter unit electrically connected with the DSP CPLD digital control board, a resonant load unit and an impedance signal analysis circuit, wherein the DSP CPLD digital control board outputs pulse signals according to the preset resonant sweep frequency range and sends them to the said circuit. The inverting unit outputs the pulse signal, drives the inverting unit to output electric energy to the resonant load unit so that the resonant load unit can realize its oscillation, and the impedance signal analysis circuit is used to detect the resonant reactance of the resonant load unit to obtain the detection signal, and feeds the detection signal back to the DSP CPLD digital control board for supply. The DSP CPLD digital control board performs reactance analysis of induction heating load based on the detection signal, and outputs load resonance frequency pulse for regulating the operation state of the inverter power device according to the reactance analysis results.

【技术实现步骤摘要】
感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统
本专利技术涉及感应加热电源技术
,具体而言,涉及一种感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统。
技术介绍
逆变电源中逆变频率跟踪锁相技术的设计是电源领域的关键技术之一。传统大众化感应加热设备存在逆变频率锁相慢频带窄的缺点,在改变谐振负载参数时,电源不能正常启动工作,需要对控制板进行参数调整才能正常启动工作,具体地,传统大众化感应加热设备分为工频段(1~100Hz)、中频段(100~10000Hz)、超音频段(10000~80000Hz)、高频段(80000~500000Hz),但是电源的控制频带在不调整控制参数的情况下,在这四种频段中只能控制该频段中某个频率±50%范围,如果不调整控制参数会造成电源的启动失败或工作不稳定,对此,目前没有有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术正是基于上述技术问题至少之一,提出了一种新的感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统,解决了传统感应加热设备启动锁相速度慢以及在改变负载参数后电源启动失败或工作不稳定的问题。有鉴于此,根据本专利技术提出了一种感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统,包括:DSP-CPLD数字控制板、以及分别与所述DSP-CPLD数字控制板电连接的逆变单元、谐振负载单元及阻抗信号分析电路;其中,所述DSP-CPLD数字控制板根据预设的谐振扫频范围输出脉冲信号,并向所述逆变单元输出所述脉冲信号,驱动所述逆变单元向所述谐振负载单元输出电能,以使所述谐振负载单元实现它激震荡;所述阻抗信号分析电路,用于对所述谐振负载单元进行谐振电抗检测,以得到检测信号,并将所述检测信号反馈至所述DSP-CPLD数字控制板,以供所述DSP-CPLD数字控制板根据所述检测信号对感应加热负载进行电抗分析,并根据电抗分析结果输出用于调控逆变功率器件运行状态的负载谐振频率脉冲。在该技术方案中,DSP-CPLD数字控制板输出脉冲信号来驱动逆变单元向谐振负载单元输出电能,以使谐振负载单元实现它激震荡,并由阻抗信号分析电路来对谐振负载单元进行谐振电抗检测,DSP-CPLD数字控制板根据阻抗信号分析电路的检测信号对感应加热负载进行电抗分析,并生成负载谐振频率脉冲,整个过程中DSP-CPLD数字控制板能够快速精准地找到负载回路谐振点,实现快速精准的逆变电压电流相位频率跟踪,同时输出的负载谐振频率脉冲可调控逆变功率器件始终工作在准谐振状态,从而解决了传统感应加热设备启动锁相速度慢以及在改变负载参数后电源启动失败或工作不稳定的问题,且减少逆变原件开关损耗,加热电源效率大大提高。在上述技术方案中,优选地,所述DSP-CPLD数字控制板根据预设的谐振扫频范围输出脉冲信号,具体包括:所述DSP-CPLD数字控制板中的微处理器通过PWM外设自动触发高频段频率逐步向低频段频率变化的PWM脉冲信号。在上述任一项技术方案中,优选地,所述谐振负载单元包括串联谐振负载、并联谐振负载,所述阻抗信号分析电路对所述串联谐振负载的谐振电流进行谐振电抗检测,或对并联谐振负载的谐振电压进行电抗检测。在上述任一项技术方案中,优选地,所述阻抗信号分析电路在所述DSP-CPLD数字控制板发出的脉冲信号自动扫频至负载谐振频率范围时,将所述检测信号反馈至所述DSP-CPLD数字控制板。在上述任一项技术方案中,优选地,所述逆变单元包括串联谐振逆变桥和并联谐振逆变桥。通过以上技术方案,解决了传统感应加热设备启动锁相速度慢以及在改变负载参数后电源启动失败或工作不稳定的问题。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例的感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统的结构示意框图;图2示出了根据本专利技术的另一个实施例的感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统的结构示意框图;图3示出了根据本专利技术的实施例的阻抗信号分析电路的电路图;图4示出了根据本专利技术的实施例的逆变单元的电路结构图;图5示出了根据本专利技术的实施例的谐振负载单元的电路结构图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下结合图1至图5对专利技术的技术方案作进一步说明:如图1所示,感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统包括:DSP-CPLD数字控制板101、以及分别与DSP-CPLD数字控制板101电连接的逆变单元102、谐振负载单元103及阻抗信号分析电路104。阻抗信号分析电路104详见图3所示,逆变单元102详见图4所示,谐振负载单元103详见图5所示。其中,DSP-CPLD数字控制板101根据预设的谐振扫频范围输出脉冲信号,并向逆变单元102(图4中逆变单元102包括串联谐振逆变桥和并联谐振逆变桥)输出脉冲信号,具体地,预设的谐振扫频范围为预先设置好的高频段到低频段的谐振频率范围,DSP-CPLD数字控制板101中设置有微处理器,由微处理器基于PWM外设自动触发高频段频率逐步向低频段频率变化的PWM脉冲信号,生成的脉冲信号驱动逆变单元102向谐振负载单元103输出电能,以使谐振负载单元实现它激震荡,阻抗信号分析电路104用于对谐振负载单元102进行谐振电抗检测以得到检测信号,具体地,如图5所示,谐振负载单元102包括串联谐振负载、并联谐振负载,阻抗信号分析电路104对串联谐振负载的谐振电流进行谐振电抗检测,或对并联谐振负载的谐振电压进行电抗检测,并在DSP-CPLD数字控制板101发出的脉冲信号自动扫频至负载谐振频率范围时,将检测信号反馈至DSP-CPLD数字控制板101,DSP-CPLD数字控制板101根据检测信号对感应加热负载进行电抗分析,并根据电抗分析结果输出用于调控逆变功率器件运行状态的负载谐振频率脉冲。此外,如图2所示,在实际应用中,感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统中还设置有进线电源、功率控制单元、电源过滤单元与DSP-CPLD数字控制板交互的监控系统。上述实施例中,DSP-CPLD数字控制板输出脉冲信号来驱动逆变单元向谐振负载单元输出电能,以使谐振负载单元实现它激震荡,并由阻抗信号分析电路来对谐振负载单元进行谐振电抗检测,DSP-CPLD数字控制板根据阻抗信号分析电路的检测信号对感应加热负载进行电抗分析,并生成负载谐振频率脉冲,整个过程中DSP-CPLD数字控制板能够快速精准地找到负载回路谐振点,实现快速精准的逆变电压电流相位频率跟踪,同时输出的负载谐振频率脉冲可调控逆变功率器件始终工作在准谐振状态,从而解决了传统感应加热设备启动锁相速度慢以及在改变负载参数后电源启动失败或工作不稳定的问题,且减少逆变原件开关损耗,加热电源效率大大提高。通过实际验证,上述实施例中的感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统可以对工频段(1~100Hz)、中频段(100~10000Hz)、超音频段(10000~80000Hz)、高频段(80000~500000Hz)中的任意负载回路做出正确的谐振电抗分析判断,实现精准锁相,控制的谐振频率范围从高频500000Hz到工频段10Hz,在此频率范围内均能满足逆变的快速频率跟踪及逆变相位的精准控制。以上结合附图详细说明了本专利技术的技术方案,本专利技术的技术方案提出了一种新的感应加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统,其特征在于,包括:DSP‑CPLD数字控制板、以及分别与所述DSP‑CPLD数字控制板电连接的逆变单元、谐振负载单元及阻抗信号分析电路;其中,所述DSP‑CPLD数字控制板根据预设的谐振扫频范围输出脉冲信号,并向所述逆变单元输出所述脉冲信号,驱动所述逆变单元向所述谐振负载单元输出电能,以使所述谐振负载单元实现它激震荡;所述阻抗信号分析电路,用于对所述谐振负载单元进行谐振电抗检测,以得到检测信号,并将所述检测信号反馈至所述DSP‑CPLD数字控制板,以供所述DSP‑CPLD数字控制板根据所述检测信号对感应加热负载进行电抗分析,并根据电抗分析结果输出用于调控逆变功率器件运行状态的负载谐振频率脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统,其特征在于,包括:DSP-CPLD数字控制板、以及分别与所述DSP-CPLD数字控制板电连接的逆变单元、谐振负载单元及阻抗信号分析电路;其中,所述DSP-CPLD数字控制板根据预设的谐振扫频范围输出脉冲信号,并向所述逆变单元输出所述脉冲信号,驱动所述逆变单元向所述谐振负载单元输出电能,以使所述谐振负载单元实现它激震荡;所述阻抗信号分析电路,用于对所述谐振负载单元进行谐振电抗检测,以得到检测信号,并将所述检测信号反馈至所述DSP-CPLD数字控制板,以供所述DSP-CPLD数字控制板根据所述检测信号对感应加热负载进行电抗分析,并根据电抗分析结果输出用于调控逆变功率器件运行状态的负载谐振频率脉冲。2.根据权利要求1所述的感应加热电源的逆变频率跟踪锁相控制系统,其特征在于,所述DSP-CPLD数字控制板根...

【专利技术属性】
技术研发人员:王世鑫
申请(专利权)人:洛阳升华感应加热股份有限公司
类型:发明
国别省市:河南,41

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