一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种LLC谐振负载的感应加热电源变死区时间控制方法


[0001]本专利技术涉及了属于谐振拓扑电源领域的一种电压型感应加热电源控制方法，具体涉及了一种
LLC
谐振负载的感应加热电源变死区时间控制方法
。

技术介绍

[0002]电压型感应加热电源在实际生产中应用越来越多，一般有
LC
串联谐振拓扑以及新型
LLC
串并联谐振拓扑，相较于传统的
LC
拓扑结构，新型的谐振拓扑可以省去
LC
谐振拓扑中要用到的负载匹配变压器，提高了电源的效率，同时因为
LLC
谐振拓扑特殊的结构，特别适合并联使用扩展容量
。LLC
感应加热电源的调功方式按照调节位置不同可以分为直流调功和逆变调功
。
直流调功方式又可以分为斩波调功和半控整流调功，而逆变调功一般分为扫频调功
(PFM)
脉冲密度调功
(PDM)
和移相调功
(PSM)。
[0003]在扫频调功方式下，电路工作频率要高于负载等效谐振频率，使电路工作在感性状态，从而满足功率管
ZVS
开通条件
。
虽然电路功率管工作在
ZVS
导通状态，但是相应的功率管工作在硬关断状态
。
在功率管关断时，关断电流较大，关断损耗很大
。
尤其在低阻抗时，为保证逆变器输出电流大小，工作频率要上升，同时关断电流随之变大，关断损耗增加更是明显，功率管发热就会更加严重，严重影响电路的正常运行
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种
LLC
谐振负载的感应加热电源变死区时间控制方法，旨在解决现有技术中，传统扫频调功存在的关断损耗过大以及固定死区无法满足系统在宽范围输出情况下保持
ZVS
的问题
。
本专利技术提出在功率管两端并联电容的方式来降低关断损耗，同时提出变死区时间控制方法，使得系统可以在宽输出范围内保持功率管
ZVS。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：
[0006]1)
将
LLC
谐振负载感应加热系统中的全桥逆变电路与低关断损耗电容以及非
ZVS
状态保护电路相连，非
ZVS
状态保护电路根据全桥逆变电路上桥臂的各
CE
端电压进行信号转换后，获得
ZVS
状态判断结果并发送给系统控制电路中的数字信号处理器；
[0007]2)
利用相位检测电路对全桥逆变电路的输出电流和数字信号处理器的输出电压进行信号转换后，获得参考直流电压
Phase2
并输入到数字信号处理器中；
[0008]3)
数字信号处理器根据参考直流电压
Phase2
计算获得最大死区时间，进而基于最大死区时间和全桥逆变电路的
ZVS
状态判断结果控制
LLC
谐振负载感应加热系统，实现感应加热电源变死区时间控制
。
[0009]所述
1)
中，全桥逆变电路的各功率管
IGBT
分别与对应的低关断损耗电容并联
。
[0010]所述
1)
中，非
ZVS
状态保护电路包括2个
CE
端电压检测电路和1个
ZVS
状态判断电路，全桥逆变电路中上桥臂的两个功率管
IGBT
分别与对应的
CE
端电压检测电路相连，每个
CE
端电压检测电路的两个输入端分别与上桥臂中对应功率管
IGBT
的
C
端和
E
端相连，每个
CE
端电压检测电路用于将采集的功率管
IGBT
的
CE
电压转换为
5V
的方波电压信号，其中全桥逆
变电路的两个
CE
端电压检测电路与
ZVS
状态判断电路相连，
ZVS
状态判断电路根据2个输入的
5V
的方波电压信号进行桥臂中
ZVS
状况的判断，获得
ZVS
状态判断结果并发送给数字信号处理器
。
[0011]所述每个
CE
端电压检测电路包括比较器
、
光电耦合器和二极管；每个功率管
IGBT
的
C
端经过两个反串联二极管和第七电阻后与比较器的正相输入端相连，第三电阻的一端与电源
VCC
相连，第三电阻的另一端经第三电容后接地，靠近第七电阻的二极管的阳极与第三电阻的另一端相连，每个功率管
IGBT
的
E
端经并联的第八电阻和第四电容
、
第九电阻的一端后与比较器的反相输入端相连，第九电阻的另一端接电源
VCC
，比较器的输出端与比较器的正相输入端之间通过第四电阻相连，比较器的输出端还经第二电阻后与电源
VCC
相连，比较器的输出端与光电耦合器输入端相连，光电耦合器的输出端输出
5V
的电压方波信号
。
[0012]所述
ZVS
状态判断电路包括两个
DQ
锁存器和两个二极管，每个
DQ
锁存器的时钟信号
CLK
端和置位信号
D
端与对应
CE
端电压检测电路的两个输出端相连，
DQ
锁存器的
Q
输出端与对应二极管的正极相连，两个二极管的负极相连后再引出并作为
ZVS
状态判断电路的输出
。
[0013]所述数字信号处理器中，分别记录两个
ZVS
状态判断电路的输出中为高电平的次数
N
，当启动时，高电平的次数
N
大于等于预设阈值
M
，则降低
LLC
谐振负载感应加热系统的最高频率
f
max
；当正常运行时，出现高电平的次数
N
大于等于预设阈值
M
，则降低系统工作频率，直至降低至最小工作频率后关机
。
[0014]所述
2)
中，相位检测电路包括异或门和运算放大电路，将全桥逆变电路的输出电流转换为电压方波信号后与数字信号处理器的输出电压方波信号作为异或门的两个输入，异或门的输出端经第三十六电阻后与运算放大电路的正相输入端相连，运算放大电路的正相输入端还与接地的第四十三电容的一端
、
第五二极管的阴极相连，运算放大电路的反相输入端与其输出端相连，运算放大电路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
LLC
谐振负载的感应加热电源变死区时间控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
将
LLC
谐振负载感应加热系统中的全桥逆变电路与低关断损耗电容以及非
ZVS
状态保护电路相连，非
ZVS
状态保护电路根据全桥逆变电路上桥臂的各
CE
端电压进行信号转换后，获得
ZVS
状态判断结果并发送给系统控制电路中的数字信号处理器；
2)
利用相位检测电路对全桥逆变电路的输出电流和数字信号处理器的输出电压进行信号转换后，获得参考直流电压
Phase2
并输入到数字信号处理器中；
3)
数字信号处理器根据参考直流电压
Phase2
计算获得最大死区时间，进而基于最大死区时间和全桥逆变电路的
ZVS
状态判断结果控制
LLC
谐振负载感应加热系统，实现感应加热电源变死区时间控制
。2.
根据权利要求1所述的一种
LLC
谐振负载的感应加热电源变死区时间控制方法，其特征在于，所述
1)
中，全桥逆变电路的各功率管
IGBT
分别与对应的低关断损耗电容并联
。3.
根据权利要求1所述的一种
LLC
谐振负载的感应加热电源变死区时间控制方法，其特征在于，所述
1)
中，非
ZVS
状态保护电路包括2个
CE
端电压检测电路和1个
ZVS
状态判断电路，全桥逆变电路中上桥臂的两个功率管
IGBT
分别与对应的
CE
端电压检测电路相连，每个
CE
端电压检测电路的两个输入端分别与上桥臂中对应功率管
IGBT
的
C
端和
E
端相连，每个
CE
端电压检测电路用于将采集的功率管
IGBT
的
CE
电压转换为
5V
的方波电压信号，其中全桥逆变电路的两个
CE
端电压检测电路与
ZVS
状态判断电路相连，
ZVS
状态判断电路根据2个输入的
5V
的方波电压信号进行桥臂中
ZVS
状况的判断，获得
ZVS
状态判断结果并发送给数字信号处理器
。4.
根据权利要求3所述的一种
LLC
谐振负载的感应加热电源变死区时间控制方法，其特征在于，所述每个
CE
端电压检测电路包括比较器
、
光电耦合器和二极管；每个功率管
IGBT
的
C
端经过两个反串联二极管和第七电阻后与比较器的正相输入端相连，第三电阻的一端与电源
VCC
相连，第三电阻的另一端经第...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇博，古星宇，陈辉明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：