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本文首先研究了超音频感应加热系统的设计方法,软开关技术与电磁加热技术的应用理论,并以此为基础提出了超音频感应加热控制系统的硬件设计及软件设计,研制了新型的感应加热控制系统,解决了当前感应加热控制系统中存在的一些不足,如损耗较大、功率控制不恒定、温度控制不恒定等,实现了高效率、高可靠性、高准确性、低功耗的新型控制。
在理论分析中,分析了并联谐振逆变器的负载特性及控制目标,指出串并联谐振逆变电路是两种对偶电路,为这两种逆变器控制电路的设计提供了理论指导。通过对并联型谐振逆变器各种工作状态的分析,得出其必须工作在容性近谐振状态下才是安全可靠的结论。
在硬件设计中,本文对LC电磁振荡、IGBT的驱动及保护、低损耗控制和恒功率控制的实现进行了深入的探讨,给出了主要参数的选择以及抗干扰的方法。采用同步电路实现了逆变器工作频率的自动跟踪。设计了较好的IGBT驱动与保护电路,针对IGBT容易由于过热和过压而损坏等问题,提出了解决方法,使感应加热控制系统可靠的工作。
在软件设计中,本文针对加热电源在电磁炉中的应用,全面设计了并联谐振型超音频逆变器的控制策略。针对温度滞后大的特点,将PID控制用于温度控制系统中,提出了较好的温度控制算法。并通过电流电压双闭环控制系统实现了恒功率控制。
提出一种片内振荡的方式从软件上实现了谐振频率的跟踪,并分析与设计了该电路的启动方案。
最后,本文给出了实验数据及波形分析。