1 导言
在现代工业的金属熔炼、弯管，热锻，焊接和外表热处理等职业中，感应加热技能被广泛使用。感应加热是根据电磁感应原理，使用工件中涡流产生的热量对工件进行加热的，具有加热效率高，速度快，可控性好，易于完成高温和部分加热，易于完成机械化和主动化等长处。
跟着电力电子学及功率半导体器材的开展，感应加热电源根本拓扑结构通过不断的完善，一般由整流器、滤波器、逆变器 及一些操控和维护电路组成。逆变器在感应加热电源中起着十分重要的效果，根据逆变器的特色，本文提出了一种使用于感应加热的并联谐振逆变电源规划计划，针对其主电路、斩波电路及逆变器操控电路等进行了剖析和规划。
2 电源体系的总体规划
电源的体系框图为图1所示，三相沟通电压通过不控整流及滤波电路后转换为直流电压，该电压被送到直流斩波器进行斩波调理，变为功率可调理的近似恒流源后输入逆变器，之后操控感应加热负载。
直流斩波操控部分则通过传感器检测斩波输出的电流信号，经PI调理器，操控PWM的输出脉宽，然后改动斩波输出电流的巨细，完成闭环操控。逆变器操控部分选用锁相环频率盯梢电路操控逆变器的作业频率，产生高频触发脉冲，驱动逆变电路中功率器材的通断。
2.1主电路规划
并联谐振逆变电源的主电路由三相不控整流桥、直流斩波器、电流源并联谐振逆变器和负载匹配电路四部分组成。如下图2所示。
这儿选用不控整流加斩波构成直流电流源，主要是考虑到其具有维护速度快以及高频斩波带来的滤波器尺度小等长处。斩波器和逆变器中的主功率器材(VT与 VT1、VT2、VT3、VT4)均选用IGBT管。逆变器桥臂的每一个IGBT上均串联一个二极管，通过IGBT的正向电流也将悉数通过串联二极管，这就要求串联二极管可以通过很大的正向电压和接受很高的反向电压，因而VD1~VD4选用的是快速康复二级管。逆变器通过半导体开关有规则地切换，在负载侧得到必定频率的沟通电流，其频率由开关的动作频率决议，由所以电流源供电，逆变器输出电流近似为方波，负载对基波重量呈高阻，压降较大，而三次及三次以上谐波产生的压降较小，可近似认输出电压(即电容C两头电压)为正弦波。
2.2PWM斩波操控电路
斩波的完成是通过操控IGBT(上图2中VT管)的导通来操控电流的巨细，然后直接操控功率。在稳态运转过程中，为实时了解负载的改变，需从谐振回路中反应电流的改变，通过与基准值比较取得占空比的巨细。图1体系框图中的电流检测可选用霍尔电流传感器，检测逆变器直流母线输入电流的巨细。操控电路选用PI 调理器，由运放与电阻、%&&&&&%等元件构成，可将检测电流与设定电流比较，只需反应和设定有误差，就可通过调理，使反应向设定值迫临直至等于设定值，然后完成无差调理，进步体系稳定性。 PWM脉宽操控选用TL494,它是一种使用广泛的PWM操控芯片，具有抗搅扰才能强、结构简略、牢靠性高以及价格便宜等特色。在本规划中详细电路如图3 所示。
输入(即PI调理输出)自1脚引进，引脚13接低电平，PWM脉冲信号从8脚输出，经驱动模块扩大后触发斩波器元件IG- BT的导通。
2.3逆变器触发操控
并联谐振逆变器的触发操控中，为避免大电感Ld上产生大的感应电势，电流有必要是接连的，因而要确保逆变器在换流时，VT1、VT3和VT2、VT4两组桥臂应遵从先注册后关断的准则，即要求两组桥臂的触发脉冲有堆叠区，这点与串联谐振逆变器有较大不同。图4是逆变器触发脉冲的波形。
加热工件在加热过程中会引起谐振频率的改变，为使逆变器牢靠作业，逆变器需求一直作业在功率因数挨近或等于1的准谐振或谐振状况，以完成逆变器材的零电压换流。
图5逆变器触发操控电路
图5显现了逆变器触发操控电路的构成。对逆变电源的负载正弦电压采作为锁相环PLL的输入参阅电压。考样、过零比较，得到U1(t)，虑到触发，驱动电路和开关器材的延时等状况，在PLL内部加入了相位补偿电路，构成无相差锁相环电路。锁相环的输出电由U2(t)产生的 Ⅰ、Ⅱ两路压U2(t)与输入 U1(t)可完成零相位差，驱动输出即可完成图4中逆变器VT1~VT4的触发脉冲波形。
3 IGBT驱动维护电路剖析
本电源选用IGBT作为逆变开关和直流斩波器材，尽管具有电流容量大、驱动功率小、开关频率高级长处，但IGBT过流过压才能相对晶闸管较弱，尤其是其接受反压才能愈加软弱。因而IGBT驱动及维护电路功用的好坏直接影响到电源运转的牢靠性和高效性。本规划中IGBT的驱动选用日本富士公司EXB系列的 EXB841集成化驱动电路，它合适驱动300A/1200V以下的IGBT,其最高作业频率为40kHz.
图6为IGBT驱动维护电路，当IGBT在产生毛病或调试时呈现过电流或短路的状况，可通过EXB841驱动电路内部设有电流维护功用进行维护，EXB841判别过流的根据是检测IGBT的集-射极间的电压，这儿在IGBT集电极与EXB841的6脚间串联一个快速康复二极管 EAR34-10,该二极管正导游通压降为3V,反向康复时间150ns.可以有效地进步EXB841对过流判别的灵敏度，增强维护才能。为避免IGBT 受外界搅扰使栅射电压过高引起器材误导通，尤其是在有上下桥臂的变换器或逆变器中，易形成同臂短路。在栅射极并接一电阻RGE,并在栅射极间并接2只反向串联的稳压管。
在规划中一起还加入了RS触发器：当IGBT产生过流时，EXB841的5脚电平为低，RS触发器的S端变为高电平，输出端Q输出高电平，通过三极管输出的本地过流信号为低，此电平加到与门上可封闭EXB841的输入信号，到达及时撤出栅极信号、维护IGBT的意图。
一个可封闭EXB841的输入的信号为母线过流信号，如图7所示。当逆变器输出端负载短路、逆变驱动电路作业不正常或换流失利时，均会引起短路过流。通过霍尔电流传感器监督逆变器输入的直流母线的电流，转换成电压信号，送入高速比较器与基准电压相比较，当超越基准电压时，表明有母线有过流状况产生，过流维护动作。比较器输出高电平，三极管导通，则输出为低，完成牢靠的过流维护。
4 结语
本文提出的并联谐振逆变电源操控电路规划计划，针对其主电路、斩波电路及逆变器操控电路等进行了规划和剖析，计划中所规划的PWM斩波功率调理电路中运用PI调理闭环操控可以进步体系的作业稳定性。通过对逆变器的过流维护剖析，比较器输出高电平，三极管导通，则输出为低，可完成在加热过程中负载参数改变时对谐振作业频率的主动盯梢，使逆变器作业在容性近谐振状况，确保逆变器的运转安全。
