【摘要】：隨著電力電子技術的發(fā)展,感應加熱在工業(yè)領域得到了廣泛應用。同時,對感應加熱電源的可靠性和效率要求也在不斷提高,數(shù)字化控制是提高感應加熱電源性能的重要手段。本文以dsPIC為控制核心,對串聯(lián)諧振式中頻感應加熱電源的數(shù)字化控制進行了研究。本文介紹了感應加熱的基本原理、應用及其優(yōu)點、發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢,在分析和比較了幾種常用感應加熱電源主電路結構和控制方案的基礎上,確定了串聯(lián)諧振式中頻感應加熱電源的系統(tǒng)結構,其中整流電路采用三相不控整流方式,逆變電路采用單相全橋逆變結構。研究了串聯(lián)諧振負載工作特性、移相PWM調功特性及逆變電路工作方式和過程,對頻率跟蹤技術中的鎖相環(huán)工作原理和相位差測量方法進行了說明,分析了電源啟動的常用實現(xiàn)方法。分析了常規(guī)的數(shù)字PID控制在感應加熱電源系統(tǒng)中的應用缺陷,基于模糊控制原理,采用了FUZZY-DPLL和FUZZY-PI兩種復合控制策略。在實現(xiàn)頻率跟蹤時,依據(jù)所測相位差并利用FUZZY-DPLL分段復合控制進行頻率修正和相位修正,其中相位差通過dsPIC的輸入捕捉模塊配合快速傅里葉變換得到。在實現(xiàn)功率調節(jié)時,依據(jù)移相PWM調功原理,利用FUZZY-PI分段復合控制進行移相角計算,并在數(shù)字PI控制中使用模糊自適應PID整定控制來調節(jié)控制參數(shù)。另外,依據(jù)負載電流檢測值和DDS技術,采用掃頻程序解決了電源啟動問題。最后,基于dsPIC33EP32MC202對所研究的串聯(lián)諧振式中頻感應加熱電源進行了硬件設計和軟件設計,并依據(jù)設計內容搭建了仿真模型和實驗平臺,對實現(xiàn)系統(tǒng)頻率跟蹤和功率調節(jié)等關鍵問題的控制策略進行了調試和分析。仿真與實驗結果證明了控制系統(tǒng)設計的合理性與可行性,為今后感應加熱電源進一步的數(shù)字化研究奠定了良好基礎。
[Abstract]:With the development of power electronic technology, induction heating has been widely used in industry. At the same time, the requirement of reliability and efficiency of induction heating power supply is also increasing. Digital control is an important means to improve the performance of induction heating power supply. In this paper, the digital control of series resonant intermediate frequency induction heating power supply is studied with dsPIC as the control core. This paper introduces the basic principle, application and advantages of induction heating, its development status and trend. Based on the analysis and comparison of the main circuit structure and control scheme of several kinds of common induction heating power supply, The system structure of series resonant intermediate frequency induction heating power supply is determined. The rectifier circuit adopts three-phase non-controlled rectifier and the inverter circuit adopts single-phase full-bridge inverter structure. The working characteristics of series resonant load, phase-shifted PWM power modulation and the working mode and process of inverter circuit are studied. The working principle of phase-locked loop and the method of phase difference measurement in frequency tracking technology are explained. The common realization methods of power source startup are analyzed. The defects of conventional digital PID control in induction heating power supply system are analyzed. Based on the fuzzy control principle, two kinds of compound control strategies, FUZZY-DPLL and FUZZY-PI, are adopted. In the realization of frequency tracking, frequency and phase correction are carried out according to the measured phase difference and the FUZZY-DPLL piecewise composite control. The phase difference is obtained by the input capture module of dsPIC and the fast Fourier transform (FFT). In the realization of power regulation, according to the principle of phase-shifted PWM power regulation, the phase shift angle is calculated by using the FUZZY-PI piecewise composite control, and the fuzzy adaptive PID tuning control is used in the digital PI control to adjust the control parameters. In addition, according to the load current detection value and DDS technology, the power source startup problem is solved by frequency sweep program. Finally, the hardware design and software design of the series resonant intermediate frequency induction heating power supply are carried out based on dsPIC33EP32MC202, and the simulation model and experimental platform are built according to the design content. The control strategy for the key problems such as system frequency tracking and power regulation is debugged and analyzed. The simulation and experimental results show that the design of the control system is reasonable and feasible, which lays a good foundation for the further digital research of the induction heating power supply in the future.
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM924.01;TM46

【參考文獻】

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本文編號：2346686