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超音频感应加热电源在加热工作时,电阻率、导磁率等物理性质会随温度的变化而发生变化,负载固有谐振频率也将随之改变,为使逆变器的开关器件始终在软开关模式下工作,并使电源始终在高功率因数、高输出效率条件下运行,逆变器控制电路的自动频率跟踪功能和锁相功能是必备的。 传统的频率跟踪控制策略,例如,基于 CD4046的模拟锁相环,频率跟踪范围较窄、动态响应慢、可靠性较差,而且死区时间需要用辅助电路来实现,缺点较多。本文对基于 DSP的数字锁相环(DPLL)频率跟踪控制的原理进行了分析,建立了 DPLL的数学模型,介绍了在感应加热电源中采用 TMS320F2812实现超音频频率跟踪的数字锁相环方法,并进行了相关仿真,验证了该方法的可行性。 随后,本文提出了在感应加热电源中采用模糊控制与数字锁相环相结合的负载频率跟踪方法,介绍了模糊数字锁相环( Fuzzy-DPLL)控制器的原理及设计,并在 MATLAB中进行系统建模及验证,仿真结果表明,采用 Fuzzy-DPLL复合控制的感应加热电源具有快速的动态性能以及高精度稳态性能的特点。 根据上述理论分析与研究,设计完成了一台基于 Fuzzy-DPLL复合控制的20kW/50kHz的超音频串联谐振感应加热电源实验样机。主控芯片采用TMS320F2812 DSP。较好的实验波形,证明了该样机设计方案的可行性与正确性。