變頻串聯(lián)諧振裝置幾種調制方法

變頻串聯(lián)諧振裝置脈沖頻率調制方法的主要缺點(diǎn)是工作頻率在功率調節過(guò)程中不斷變化，導致集膚深度也隨之而改變，在 某些應用場(chǎng)合如表面淬火等，集膚深度的變化對熱處理效果會(huì )產(chǎn)生較大的影響，這在要求嚴格的應用場(chǎng)合中 是不允許的。但是由于脈沖頻率調制方法實(shí)現起來(lái)非常簡(jiǎn)單，故在以下情況中可以考慮使用它：

1）如果負載對工作頻率范圍沒(méi)有嚴格限制，這時(shí)頻率必須跟蹤，但相位差可以存在而不處于諧振工作 狀態(tài)。

2）如果負載的Q值較高，或者功率調節范圍不是很大，則較小的頻率偏差就可以達到調功的要求。

變頻串聯(lián)諧振裝置脈沖密度調制方法的主要缺點(diǎn)是：逆變器輸出功率的頻率不等于負載的自然諧振頻率，在需要功率 閉環(huán)的場(chǎng)合中，工作穩定性較差。由于每次從自然衰減振蕩狀態(tài)恢復到輸出功率狀態(tài)時(shí)要重新鎖定工作頻 率，這時(shí)系統可能會(huì )失控。因此在功率閉環(huán)或者溫度閉環(huán)的場(chǎng)合，工作的穩定性不好。其另一個(gè)缺點(diǎn)就是功 率調節特性不理想，呈有級調功方式。

諧振脈沖寬度調制（PWM）方法

諧振脈沖寬度調制是通過(guò)改變兩對開(kāi)關(guān)管的驅動(dòng)信號之間的相位差來(lái)改變輸出電壓值以達到調節功率的 目的。即在控制電路中使原來(lái)同相的兩個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)（S1，S2）、（S3，S4）的驅動(dòng)信號之間錯開(kāi)一個(gè)相位 角，使得輸出的正負交替電壓之間插入一個(gè)零電壓值，這樣只要改變相位角就可以改變輸出電壓的有效值， 最終達到調節輸出功率的目的。

這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是電源始終工作在諧振狀態(tài)，功率因數高。但存在反并聯(lián)二極管的反向恢復問(wèn)題、 小負載問(wèn)題、軟開(kāi)關(guān)實(shí)現問(wèn)題。

脈沖加頻率調制方法

針對上述控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，一些復合型控制方法的研究日益引起重視，脈寬加頻率調制方法就是一種 較好的控制方法。在一般的逆變器中，常用的移相PWM方法的工作頻率是固定的，不需考慮負載在不同工 作頻率下的特性。而在串聯(lián)諧振感應加熱電源中使用移相PWM方法時(shí)，則要求其工作頻率必須始終跟蹤負 載的諧振頻率，通常使某一橋臂的驅動(dòng)脈沖信號與輸出電流的相位保持一致，而另外一個(gè)橋臂的驅動(dòng)脈沖信 號與輸出電流的相位則可以調節。圖4和圖5中，S1和S4驅動(dòng)信號互補，S2和S3驅動(dòng)脈沖信號互補，S1驅 動(dòng)信號相位與負載電流的相位保持相同，而S3的驅動(dòng)脈沖與S1的驅動(dòng)脈沖信號之間的相位差β在0～180范 圍內可調，調節β就可以調節輸出電壓的占空比，即調節輸出功率。

根據輸出電壓和輸出電流的不同相位關(guān)系，有2種PWM調節方式：升頻式PWM和降頻式PWM。

升頻式

為保證滯后臂（S1，S4）觸發(fā)信號前沿同電流信號同相，角頻率須根據移相角β的大小改變。即在通過(guò) 調節移相角β調節功率的同時(shí)改變頻率f。在β調節過(guò)程中，在增大輸出脈沖寬度的同時(shí)，將引起輸出電壓相 對于輸出電流的相位不斷減小并滯后于輸出電流，這說(shuō)明輸出頻率也在不斷升高，因此稱(chēng)這種調制方式為升 頻式PWM。這時(shí)S1、S4管各導通180，已經(jīng)實(shí)現ZCS。超前臂S2，S3在大電流下開(kāi)通，D2，D3在大電流 下關(guān)斷因而有反向恢服。通過(guò)在S2、S3臂上串聯(lián)電感也可實(shí)現ZCS。，這種方法適用于有關(guān)斷尾部電流、 關(guān)斷損耗占主導的雙極型器件，如IGBT，SIT，MCT等。同時(shí)應注意電路布局減小分布電感，以減小二極管 反向恢復帶來(lái)的電壓尖峰。