電磁爐主諧振電路研究與功率控制

由上面的結果可以看到，當IGBT關(guān)斷之后，u_c和i_L呈現衰減的正弦振蕩，u_ce是U_dc與u_c的疊加，它呈現以U_dc為軸心的衰減正弦振蕩，其第一個(gè)正峰值是加在IGBT上的最高電壓。首先是L^＊釋放能量，C_r吸收能量，i_L正向流動(dòng)，部分能量消耗在R^＊上。在t_1a時(shí)刻，ω（t－t_1a）=φ＋β，i_L=0，L^＊的能量釋放完畢，u_c達到最大值U_cm，于是，IGBT上的電壓也達到最大值u_ce=U_cm＋U_dc。這時(shí)C_r開(kāi)始放電，L^＊吸收能量，當ω(t－t₁)=φ時(shí)，u_c=0，C_r的能量釋放完畢，L^＊又開(kāi)始釋放能量，一部分消耗在R^＊上，一部分向C_r充電，使u_c反向上升，如圖4所示。

然后，C_r開(kāi)始釋放能量，使i_L反向流動(dòng)，一部分消耗在R^＊上，一部分轉變成磁場(chǎng)能。在u_c接近0之前，ω(t－t₁)=φ＋2β之時(shí)，i_L達到負的最大值。當ω(t－t₁)=π＋φ時(shí)，u_c=0，C_r的能量釋放完畢，轉由L^＊釋放能量，使i_L繼續反向流動(dòng)，一部分消耗在R^＊上，一部分向C_r反向充電。由于C_r左端的電位被電源箝位于U_dc，故右端電位不斷下降。當ω(t－t₁)=ω(t₂－t₁)，即t=t₂時(shí)，u_c=－U_dc，u_ce=0，二極管D開(kāi)始導通，使C_r左端電位不能再下降而箝位于0。于是，u_c不再變化，充電結束。但是，L^＊中還有剩余能量，i_L并不為0，t₂時(shí)刻i_L(t₂)=－I₂。這時(shí)，在主控制器的控制下，主開(kāi)關(guān)開(kāi)始導通。因此，是零電壓開(kāi)通。

1.2.3 [t₂，t₃]電感放電階段

如圖3(d)所示，可得方程：L^＊＋i_LR^＊=U_dc初始條件為：i_L(t₂)=－I₂。

解此微分方程并代入初始條件，可得：

i_L=（9）

L^＊中的剩余能量，一部分消耗在R^＊上，一部分返回電源，i_L的絕對值按指數規律衰減，在t₃時(shí)刻，i_L=0，L^＊中的能量釋放完畢，二極管自然阻斷。在u_c=－U_dc即u_ce=0時(shí)，主開(kāi)關(guān)已經(jīng)開(kāi)通，在電源U_dc的激勵下，i_L又從0開(kāi)始正向流動(dòng)，重復[t₀，t₁]階段的過(guò)程。

2 仿真與實(shí)驗波形

主諧振電路仿真波形如，試驗參數為：L=144μH，C=0.27μF。

3 功率控制

通過(guò)上面的分析我們可以看到當負載變化，也就是鍋具的等效電感和電阻變化時(shí)，電磁爐的諧振頻率會(huì )發(fā)生變化，電磁爐的輸出功率會(huì )不穩定，實(shí)驗測得不銹鋼鍋和鐵鍋功率可以差別300W，為此，我們采用模糊控制技術(shù)來(lái)控制電磁爐的輸出功率，取得了滿(mǎn)意的效果。圖7是電磁爐的控制結構圖。圖8是電磁爐模糊控制器的結構圖，控制器的輸入分別為給定功率與輸出功率的誤差信號X和誤差的變化量Y。為了提高實(shí)時(shí)響應速度，采用控制表方式的模糊控制器。

4 結語(yǔ)

詳細分析了電磁爐主諧振電路的工作過(guò)程，分析結果與實(shí)驗波形是一致的。針對負載變化，輸出功率變化的情況，本文提出的模糊控制方法取得了滿(mǎn)意的效果。在研制的電磁爐中使用這種準諧振電路和本文提出的控制方法，產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)，經(jīng)長(cháng)時(shí)間測試，效果良好。