感应加热作为一种非接触式加热技术在工业热处理领域被广泛应用于透热、熔炼、淬火和光纤拉晶等场合,通过利用电磁耦合原理在被加热物料上感生涡流加热,可以完成绝大多数工业热处理的要求。随着工业领域对电源设备的高功率、数字化、高精度控制等方面的需求,对感应加热电源频率跟踪和功率调节等控制技术的研究具有重要现实意义。因此,本文针对数字化中频感应加热电源频率跟踪、功率调节等关键技术展开以下研究。首先,以感应加热电源的拓扑结构作为研究对象,对比分析串、并联谐振两种拓扑结构的工作特性,以电压型串联谐振电路作为电源逆变主电路。并在此基础上,对负载槽路特性进行分析,确定防止过流的三阶LLC串联谐振负载结构。针对LLC串联谐振负载槽路在传统参数计算中负载品质因数低的缺点,根据电源额定最大输出功率计算出负载槽路两电感的比值以确定品质因数Q的范围,提出了最大品质因数的参数计算方法。其次,以中频感应加热电源控制系统作为研究对象,提出了一种基于不同控制精度的模糊-PID和准PR双控制器的复合控制策略。针对传统锁相环频率跟踪可靠性差和提高频率跟踪精度的问题,建立了锁相环数学模型,引入准PR控制器设计了数字化频率跟踪闭环控制系统,结合逆变主电路中LLC串联谐振负载槽路,采用电容电压和逆变输出电压作为频率跟踪的控制变量,提高了跟踪精度、消除频率跟踪稳态误差。仿真结果表明,基于准PR控制器的数字锁相环能够快速跟踪因负载变化引起的频率变化,使电源工作在谐振状态,DPLL系统进入锁定状态,并在频率跟踪的快速性、精确性上具有一定优越性。为了实现快速调节感应加热电源的输出功率,采用不控整流电路+BUCK斩波电路实现电源的功率调节,提出了将模糊算法与PID控制器相结合的闭环控制策略,先将负载的实时功率与系统给定的功率进行比较,通过模糊算法对误差值的变化进行分析,再由制定的模糊规则表、规则语句针对不同工况对PID控制器的比例、积分系数进行精准调节,实现降低控制器的超调量,加快动态响应速度的目的。仿真结果表明,基于模糊-PID控制器的闭环调功控制策略是可行的,并且有效提升了功率调节速度和输出功率的稳定性。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建了数字化中频感应加热电源的仿真模型,其中包括频率跟踪、功率调节等闭环控制系统和电源整体拓扑结。仿真结果表明,电源控制系统能够有效匹配负载回路谐振点,并且对输出功率和工作频率实时快速调节,使系统具有更强的适应能力。