[发明专利]一种超音频感应加热电源装置及其数字化控制方法

摘要

本发明公开了一种超音频感应加热电源装置及其数字化控制方法。包括三相不控整流电路、滤波电路、过压保护电路、IGBT构成的全桥逆变电路、负载电路、ARM处理器、电压采集电路、电流采集电路以及过零检测电路。在原有的模拟控制的超音频感应加热电源的基础上提出一种数字化控制方法，此方法可以实现让控制器通过改变定时器产生的脉宽调制PWM的相位差来自动控制电源输出功率，还能以一种新的二分法方案让负载快速工作在谐振状态，最大幅度的减小无功功率带来的损耗。

主权项

一种超音频感应加热电源装置的数字化控制方法，该超音频感应加热电源装置包括整流电路，整流电路依次连接滤波电路、过压保护回路以及由IGBT管构成的逆变桥，逆变桥的逆变侧与负载回路相连，通过负载回路对工件进行超音频感应加热，其特征在于，在逆变桥的逆变侧连接有电压采集电路及电流采集电路，电压采集电路及电流采集电路的输出均连接控制单元，控制单元通过电压采集电路及电流采集电路不停地检测逆变侧的输出电压与输出电流的相位差，基于相位差通过二分法调整控制单元输出PWM波的频率，让PWM波的频率与负载回路的谐振频率相差在一个设定的范围内，控制单元输出频率调整后的PWM波至驱动电路，利用驱动电路驱动逆变桥的IGBT管，使得IGBT管的开关频率准确跟踪到负载回路的谐振频率，所述控制单元包括两路过零检测电路及两路AD采样电路，其中：两路过零检测电路分别连接所述电压采集电路及所述电流采集电路的输出，通过两路过零检测电路分别得到与电压同相位同频率的方波及与电流同相位同频率的方波，通过定时器二采集任意一路方波的周期，根据采集到的周期获得需产生的PWM波的频率后输入定时器一，由定时器一利用两路PWM波发生器产生所述逆变桥的基准臂的PWM波及所述逆变桥的移相臂的PWM波；两路AD采样电路分别连接所述电压采集电路及所述电流采集电路的输出，通过两路AD采样电路来采集实时的电压有效值和电流有效值，从而计算出实时功率，将实时功率与设定的期望功率进行比较，经过增量式PID调节后对移相臂的PWM波进行移相角度的调节，实现功率控制，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、通过两路所述过零检测电路分别得到与所述逆变桥逆变侧的输出电流同相位同频率的方波一及与所述逆变桥逆变侧的输出电压同相位同频率的方波二，对两路方波分别进行检测，得到方波一的上升沿时间tc以及方波二的上升沿时间tv，采集方波一或方波二的周期T；步骤2、将PWM的频率初始化为fmin为负载的谐振频率最小值，fmax为负载的谐振频率最大值，若则进入步骤3，若则进入步骤4；步骤3、将PWM频率设置为f2＝f1+fmax/2，接着对tv‑tc进行检测，若则将PWM频率设置为f3＝f2+fmax/2，若则将PWM频率设置为f3*＝f2+f1/2，依此循环，直到或步骤4、将PWM频率设置为f2＝f1+fmin/2，接着对tv‑tc进行检测，若则将PWM频率设置为f3＝f2+f1/2，若则将PWM频率设置为f3*＝fmin+f1/2，依此循环，直到或步骤5、由定时器一利用两路PWM波发生器产生所述逆变桥的基准臂的PWM波及所述逆变桥的移相臂的PWM波经由驱动电路驱动所述逆变桥的IGBT管后返回步骤1，其中，通过两路AD采样电路来采集实时的电压有效值和电流有效值，从而计算出实时功率，将实时功率与设定的期望功率进行比较，经过增量式PID调节后实现移相臂的PWM波的移相角度调节。