[发明专利]二极管箝位型逆变器双频感应加热电源的解耦控制方法

说明书

本发明公开了二极管箝位型逆变器双频感应加热电源的解耦控制方法，其具体包括以下步骤：步骤1：建立电平非叠加式信号中所需双频信号的谐波幅值表达式；步骤2：待步骤1完成后，利用前馈补偿方法设计双频信号解耦控制的前馈补偿器N₁₂和N₂₁；步骤3：待步骤2完成后，确定双频信号解耦控制参数cn1和cn2的取值范围。本发明二极管箝位型逆变器双频感应加热电源的解耦控制方法，解决了现有技术中存在的逆变器输出双频信号严重耦合、不能单独调节的问题。

技术领域

本发明属于感应加热电源技术领域，具体涉及一种二极管箝位型逆变器双频感应加热电源的解耦控制方法。

背景技术

在人类环保意识不断增强的今天，感应加热的无污染、无噪音、作业环境条件的改善使它具有被广泛推广应用的巨大优势。在感应加热应用中，感应线圈中的交变电流产生相同频率的交变磁场，在被加热工件内部产生感应电流(电涡流)，使工件加热，因此，感应线圈中交变电流的频率是影响工件加热性能的主要因素。已有研究表明，在处理表面不规则几何形状的加热工件时，由于受不同部位加热厚度及角度半径的影响，常规的单频率感应加热技术难以满足这类材料的热处理要求，易造成工件变形、烧蚀等缺陷。如在汽车及航空工业领域应用广泛的齿轮、大宽厚比板状工件的硬化处理等。

为解决类似齿轮等复杂几何表面工件的热处理问题，近年来国内、外已有一些双频感应加热的方法被提出，主要分为两大类：一类为双逆变器结构，另一类为单逆变器结构。采取双逆变器结构实现双频率信号输出的方案，控制方式复杂，同步实现困难；两逆变器功率耗散不均衡；电磁干扰现象严重，输出频率信号不准确，设备体积大，投资费用高。因此，研究的方向还应着重于单逆变器结构的双频率输出研究。

现有的单逆变器结构的双频输出感应加热电源，如：带短路开关的准谐振单逆变器电源、带四元件谐振电路的单逆变器电源及基于多电平技术的单逆变器电源，其输出的双频率信号都存在信号严重耦合的问题，不能实现不同频率信号的单独调节控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二极管箝位型逆变器双频感应加热电源的解耦控制方法，解决了现有技术中存在的逆变器输出双频信号严重耦合、不能单独调节的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种二极管箝位型逆变器双频感应加热电源的解耦控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1：建立电平非叠加式信号中所需双频信号的谐波幅值表达式；

步骤2：待步骤1完成后，利用前馈补偿方法设计双频信号解耦控制的前馈补偿器N₁₂和N₂₁；

步骤3：待步骤2完成后，确定双频信号解耦控制参数cn1和cn2的取值范围，完成二极管箝位型逆变器双频感应加热电源的解耦控制。

本发明的特点还在于：

步骤1中，建立的电平非叠加式信号的傅立叶表达式具体如下：

式(1)中：E为逆变器直流输入电压，θ₁和θ₂为逆变器开关器件的触发角；

根据式(1)能得到输出电压中基波和三次谐波的幅值V₁、V₃分别为：

式(2)中，x₁＝cosθ₁,x₂＝cosθ₂。

步骤2中：

根据解耦控制结构得到如下算法：

式(3)中：cn1和cn2为控制参数；