感应加热技术相比于传统的直接加热技术,具有加热速度快、加热效率高、加热更均匀、安全可靠、污染小等优点,广泛应用在冶金、机械加工、国防等工业领域中。传统的感应加热电源多采用模拟电路控制,存在控制方式复杂、灵活性差、系统稳定性不高等问题。随着高速数字处理器的出现,数字化控制方法不仅可以有效的解决模拟控制电路中存在的问题,而且可以更好的提升电源的工作性能和效率,使电源更容易调试和安全可靠。本论文着重研究感应加热电源的数字化控制系统,基于FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)设计了感应加热电源系统的数字锁相环,实现感应加热电源逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪,使开关管工作在准谐振状态下,减小开关损耗,提高电源的工作效率。首先,论文通过对感应加热电源系统的结构与调功方式进行调研,分析对比串、并联谐振逆变器的拓扑结构和特点,确定将串联谐振逆变电源为研究对象;对感应加热电源中常见的直流侧和逆变侧调功方式进行对比分析,最终提出双闭环脉冲频率调功的控制方案。然后,论文通过对感应加热电源数字控制系统的研究,设计一种基于FPGA的数字锁相环,实现感应加热电源系统中数字化控制的频率跟踪技术。首先理论分析锁相环的工作原理,然后通过比较模拟芯片控制频率跟踪技术与数字芯片控制的优劣,提出设计基于FPGA控制频率跟踪的数字锁相环,并对其性能和各模块的实现进行具体分析和介绍。本论文设计数字锁相环在传统数字锁相环的基础上加入变模控制模块和测频模块,通过实时控制锁相环中数字环路滤波器的模值和分频器的模值,提高数字锁相环的锁频范围和锁相速度,并在Matlab中进行仿真验证数字环路滤波器的模值对数字锁相环的影响。在Quartus II软件中完成数字锁相环的设计,并进行仿真验证其逻辑功能。除此之外,论文还完成了感应加热电源数字控制系统的总体设计,包括他激启动电路、他激转自激电路、驱动电路、PWM产生电路、信号采集处理电路和故障检测及保护电路的设计,与数字锁相环共同组成一个完整的闭环控制系统。数字锁相环的输出信号经PWM产生电路输出两路带有死区时间可调的驱动信号,然后经驱动电路输出四路驱动信号驱动全桥逆变器工作,保证开关管能够遵守先关断后开通的原则。最后,通过在Matlab/Simulink中对感应加热电源系统进行建模仿真,验证设计的控制方案可以实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪功能,保证逆变器工作在准谐振状态。在Quartus II软件中完成对闭环控制系统的总体设计并进行仿真,通过仿真结果验证所设计的闭环控制系统可以实现对感应加热电源不同负载谐振频率的频率跟踪。在此基础上,设计搭建一台功率为2k W,输出振荡频率为20k Hz左右的实验样机,通过实验和采样波形分析,本论文设计的数字控制系统可以准确的完成对感应加热电源的频率跟踪。