頻率跟蹤在大功率串聯(lián)諧振全橋逆變產(chǎn)品中的重要性
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
大功率（15KW以上）感應加熱產(chǎn)品通常會(huì )采用全橋逆變技術(shù)。在其工作時(shí)，由于負載變化、環(huán)境溫度變化及調功要求等原因會(huì )引起的工作頻率的變化。為了使逆變器始終工作在適合的頻率上從而得到相應恒定的功率，控制電路就必須能夠實(shí)現對負載頻率的跟蹤。頻率跟蹤電路不僅要對負載頻率進(jìn)行跟蹤、采集，更要通過(guò)鎖相技術(shù)將負載工作頻率鎖定在與控制信號頻率同頻，從而得到相應恒定的功率。更進(jìn)一步可以對采集到的負載工作頻率信號進(jìn)行處理用于實(shí)現其他功能，如移相PWM(脈寬調制Pulse Width Modulation)中的移相調功。從這個(gè)意義上講，頻率跟蹤在全橋逆變應用中是十分重要的。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/227886.htm串聯(lián)諧振逆變器基本結構
串聯(lián)諧振逆變器基本結構
它包括直流電壓源Ud，和由開(kāi)關(guān)S1~S4組成的逆變橋及由R、L、C組成的串聯(lián)諧振負載。其中開(kāi)關(guān)S1~S4可選用IGBT、SIT(靜態(tài)感應晶體管Static Induction Transistor)、MOSFET（金氧半場(chǎng)效晶體管Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、SITH（靜電感應晶閘管Static Induction Thyristor）等具有自關(guān)斷能力的電力半導體器件。逆變器為單相全橋電路，其控制方法是同一橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅動(dòng)信號是互補的，斜對角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)是同時(shí)開(kāi)通與關(guān)斷的。
控制方式
1）調幅控制（PAM，Pulse Amplitude Modulation）是通過(guò)調節直流電壓源輸出（逆變器輸入）電壓Ud（可以用移相調壓電路，也可用斬波調壓電路加電感和電容組成的濾波電路，來(lái)實(shí)現調節輸出功率的目的。）即逆變器的輸出功率通過(guò)輸入電壓調節，由鎖相環(huán)（PLL）完成電流和電壓之間的相位控制，以保證較大的功率因數輸出。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單易行，缺點(diǎn)是電路結構復雜，體積較大。
2) 脈沖頻率調節（PFM，Pulse Frequence Modulation）是通過(guò)改變逆變器的工作頻率，從而改變負載輸出阻抗以達到調節輸出功率的目的。
從串聯(lián)諧振負載的阻抗特性：
可知，串聯(lián)諧振負載的阻抗隨著(zhù)逆變器的工作頻率（f）的變化而變化。對于一個(gè)恒定的輸出電壓，當工作頻率與負載諧振頻率偏差越大時(shí)，輸出阻抗就越高，因此輸出功率就小，反之亦然。
脈沖頻率調制方法的主要缺點(diǎn)是工作頻率在功率調節過(guò)程中不斷變化，導致集膚深度也隨之而改變，在某些應用場(chǎng)合如表面淬火等，集膚深度的變化對熱處理效果會(huì )產(chǎn)生較大的影響，這在要求嚴格的應用場(chǎng)合中是不允許的?！ ?) 脈沖密度調制（PDM，Pulse Density Modulation）就是通過(guò)控制脈沖密度，實(shí)際上就是控制向負載饋送能量的時(shí)間來(lái)控制輸出功率。其控制原理如圖：
PDM控制原理圖
這種控制方法的基本思路是：假設總共有N個(gè)調功單位，在其中M個(gè)調功單位逆變器向負載輸出功率；而剩下的N-M個(gè)單位內逆變器停止工作，負載能量以自然振蕩形式逐漸衰減。輸出的脈沖密度為M/N，這樣輸出功率就跟脈沖密度聯(lián)系起來(lái)了。因此通過(guò)改變脈沖密度就可改變輸出。
脈沖密度調制方法的主要缺點(diǎn)是：逆變器輸出細度的頻率不完全等于負載的自然諧振頻率，在需要功率閉環(huán)的場(chǎng)合中，工作穩定性較差。由于每次從自然誤差振蕩狀態(tài)恢復到輸出功率狀態(tài)時(shí)要重新鎖定工作頻率，這時(shí)系統可能失控。因此在功率閉環(huán)或者溫度閉環(huán)的場(chǎng)合，工作的穩定性不好。其另一個(gè)缺點(diǎn)就是功率調節特性不理想，呈有級調功方式。
4) 諧振脈沖寬度調制（PWM）：
PWM中各信號波形
如圖2-3，諧振脈沖寬度調制是通過(guò)改變兩對開(kāi)關(guān)管的驅動(dòng)信號之間的相位差來(lái)改變輸出電壓值以達到調節功率的目的。即在控制電路中使原來(lái)同相的兩個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)（S1,S3）、（S2,S4）的驅動(dòng)信號之間錯開(kāi)一個(gè)相位角，使得輸出的正負交替電壓之間插入一個(gè)零電壓值，這樣只要改變相位角就可以改變輸出電壓的有效值，最終達到調節輸出功率的目的。
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