随着微波应用技术的发展,微波已从传统的通信领域拓展到微波探测、微波加热、微波化学等多个领域。微波加热作为一种新型的加热方式已经在烘烤、冶金、材料烧结方面崭头露脚,它具有加热效率高、升温速度快、选择性加热以及易于控制等诸多优点,并且随着半导体和计算机软件技术的发展,它更容易实现控制的智能化、网络化。但是在微波加热中使用的磁控管都需要上千伏的驱动电压以及较大的驱动电流,使用传统的变压器升压和整流方式不仅设备笨重、体积庞大,并且效率低下。采用开关电源可以减轻设备重量、缩小体积,同时也能提高效率,但在高频、大功率条件下开关损耗不容忽视,它不仅导致开关管发热严重,设备效率无法进一步提高,严重时甚至会影响到电源的稳定性,同时还具有很强的电磁干扰,这对同一系统中使用低电压、弱电流的控制系统有很大的影响,特别是系统中的微弱信号检测电路,影响则尤为严重。电磁干扰对系统的可靠性和稳定性构成极大的隐患。微波反应器中既有高电压、大电流的磁控管电源驱动电路,又有低电压、弱电流的控制、通信电路,更有温度信号检测这样的电磁敏感电路。针对微波反应器的功能要求以及系统内部的复杂情况,首先要能精确控制微波反应器炉腔内温度及变化曲线,其次需使微波反应器的电源效率不低于96%,再次要让系统具有较高的稳定性和可靠性、以及较好的电磁兼容性。这对微波反应器的整体设计提出了更高的要求。本文意在利用电力电子技术及嵌入式技术搭建一个高效率、高功率密度、高稳定性、低成本,并且具有较好电磁兼容性的微波反应器控制系统。微波反应器中的磁控管由于其特殊的伏安特性,在工作区中,很小的电压变化量将会引起很大的电流幅度变化,从而引起较大的功率变化,若系统只通过检测电压的方式来控制磁控管,则系统很难得到稳定的功率输出,从而影响炉腔内温度的精确控制；若系统直接通过检测电流的方式来控制磁控管,则无法准确确定磁控管的当前工作区。本文采用了电压和电流相结合的控制方式,并配合以自适应模糊PID控制算法,这样能有效的控制磁控管的功率,在一些对温度曲线要求严格的材料烧结应用中,系统也能够很好的控制炉腔的温度曲线。工业用的高功率磁控管通常采用高压直流驱动,本文对驱动磁控管的AC-DC开关电源的原理及电磁干扰产生的机理进行了深入的分析,普通的开关电源相对于线性电源在效率上已经有了很大的提高,但是在进一步提高功率密度情况下,电源的效率则呈下降趋势,无法达到设计要求,本文采用了基于LCC谐振的软开关技术,即利用开关管在零电流或零电压条件下开通和关断的方法,大大降低了开关管的开关损耗,使得电源效率基本在96%以上。同时,由于开关管开通和关断的特殊条件,大大减少了系统的电磁干扰,也减少了电源模块对其它模块的干扰,提高系统的可靠性和稳定性。系统控制部分采用了嵌入式技术,以ARM CORTEX-M3内核的STM32微控制器作为主控芯片,利用微控制器自带的A/D转换器通过热电偶及辅助电路实现反应器内部温度数据的采集,利用双串口一方面和上位机进行通信,另一方面接收来自电参数测量模块的数据,对磁控管的功率进行实时监控,从而实现对温度和功率的有效控制。采用嵌入式技术大大降低了系统成本,同时微控制器强大的运算能力为算法的运算提供了条件。微波反应器控制系统硬件部分由主控制模块、电源驱动模块、电参数测量模块、温度检测模块、数据通信模块等组成,各模块之间通过RS-485总线进行连接。主控制模块通过电参数测量模块和温度检测模块实时监控磁控管功率和微波反应器腔内温度；通过数据融合和控制算法对电源驱动模块进行控制,实现特定要求的微波反应器加热控制；通过通信模块接收上位机的指令,同时反馈微波反应器的状态数据。模块化的设计方法使得系统较强的可测试性和可维护性,在最后的系统联机测试中也充分体现了这两点,测试结果表明本系统实际运行和理论分析基本一致,完全满足实际需求。