新型感應加熱電源的研究
現代感應加熱電源正朝著大功率，高頻化方向發展。這對現代電力電子器件來說是一個相當大的挑戰。傳統的方法是采用器件串并聯的方式，但這存在器件之間均流均壓閑難的問題，特別是當器件串并聯很多時，則需要保證精確的同步信號，以避免器件之間的環流損壞電力電子器件。但在很多情況下這很難精確保證。特別是當串并聯器件較多功率等級很大時，它的優良特性可有效地減少逆變橋并聯之間的環流，通過參數設計可以均衡各橋的功率分配，降低器件的損耗，從而有效地解決了逆變橋并聯中出現的一些問題，有利于感應加熱電源多橋并聯，提高輸出功率和可靠性。 電壓型LLC負載拓撲如圖1所示。由圖1可知，不同之處是在以往LC并聯負載基礎上再串聯一個電感L1，L2和R為感應圈的等效電路，通常L1比L2大很多，L1參與諧振并起到隔離負載和電源，調節功率分配的作用。可見它與傳統感應加熱電源中的負載匹配變壓器作用很相似，因而可以消除造價昂貴，效率不高的高頻變壓器，使得整個裝置的體積縮小、重量減輕。LLC諧振電路阻抗表達式為 由基本的電路分析可得它有兩個諧振頻率， 一個是并聯諧振頻率f0和一個串聯諧振頻率f1 式中：Leq=L1//L2。 定義k=L1/L2，一般來說k值較大以滿足負載匹配的要求，因此f0與f1很接近。為了獲得較大功率以及控制系統設計方便，系統的理想工作點在f1。Q=L2ωo/R≈L2ω1/R為了負載的品質因數{Q》])，將k》1，Q代入式(1)，則在諧振點有 由式(3)可知在ω1、點電源工仵在感性狀態以保證開關管可靠換流，且電容上電壓滯后逆變器輸出電壓90°。可以證明在ω1點為輸出功率最大值。 由式(4)可看出電感L1起到阻抗變換，功率調節作用。系統功率曲線以及 阻抗特性曲線如圖2所示。 從圖2中可以看出φ(ω)在整個頻域內是非單調函數，這種特性不利于用鎖相環控制．相反θ(ω)=arg(vc/v1)卻呈單調變化特性，且在ω1點有θ(ω1)≈—90°，所以．θ(ω)可作為控制變量引入到PLL中，從而鎖定在?振點。電容上電壓最大值出現在諧振點ω1。 vc ≈v1Q/k (5) 2 感應加熱并聯模塊環流分析 LLC諧振負載最大的優點是有利于感應加熱中的多機并聯，它小需要在逆變器之間附加任何元件，即使各橋的信弓延時角度很大也能保證系統止常工作，抑制各橋之間的環流，調節各逆變器的輸出功率，多機并聯圖如圖3所示。[1]
現代感應加熱電源正朝著大功率，高頻化方向發展。這對現代電力電子器件來說是一個相當大的挑戰。傳統的方法是采用器件串并聯的方式，但這存在器件之間均流均壓閑難的問題，特別是當器件串并聯很多時，則需要保證精確的同步信號，以避免器件之間的環流損壞電力電子器件。但在很多情況下這很難精確保證。特別是當串并聯器件較多功率等級很大時，它的優良特性可有效地減少逆變橋并聯之間的環流，通過參數設計可以均衡各橋的功率分配，降低器件的損耗，從而有效地解決了逆變橋并聯中出現的一些問題，有利于感應加熱電源多橋并聯，提高輸出功率和可靠性。 電壓型LLC負載拓撲如圖1所示。由圖1可知，不同之處是在以往LC并聯負載基礎上再串聯一個電感L1，L2和R為感應圈的等效電路，通常L1比L2大很多，L1參與諧振并起到隔離負載和電源，調節功率分配的作用。可見它與傳統感應加熱電源中的負載匹配變壓器作用很相似，因而可以消除造價昂貴，效率不高的高頻變壓器，使得整個裝置的體積縮小、重量減輕。LLC諧振電路阻抗表達式為 由基本的電路分析可得它有兩個諧振頻率， 一個是并聯諧振頻率f0和一個串聯諧振頻率f1 式中：Leq=L1//L2。 定義k=L1/L2，一般來說k值較大以滿足負載匹配的要求，因此f0與f1很接近。為了獲得較大功率以及控制系統設計方便，系統的理想工作點在f1。Q=L2ωo/R≈L2ω1/R為了負載的品質因數{Q》])，將k》1，Q代入式(1)，則在諧振點有 由式(3)可知在ω1、點電源工仵在感性狀態以保證開關管可靠換流，且電容上電壓滯后逆變器輸出電壓90°。可以證明在ω1點為輸出功率最大值。 由式(4)可看出電感L1起到阻抗變換，功率調節作用。系統功率曲線以及 阻抗特性曲線如圖2所示。 從圖2中可以看出φ(ω)在整個頻域內是非單調函數，這種特性不利于用鎖相環控制．相反θ(ω)=arg(vc/v1)卻呈單調變化特性，且在ω1點有θ(ω1)≈—90°，所以．θ(ω)可作為控制變量引入到PLL中，從而鎖定在?振點。電容上電壓最大值出現在諧振點ω1。 vc ≈v1Q/k (5) 2 感應加熱并聯模塊環流分析 LLC諧振負載最大的優點是有利于感應加熱中的多機并聯，它小需要在逆變器之間附加任何元件，即使各橋的信弓延時角度很大也能保證系統止常工作，抑制各橋之間的環流，調節各逆變器的輸出功率，多機并聯圖如圖3所示。[1]
