串聯諧振逆變器控制方法

1.串聯諧振逆變器基本結構

  串聯諧振逆變器的基本原理圖如圖1所示。它包括直流電壓源，和由開關S1～S4組成的逆變橋及由R、L、C組成的串聯諧振負載。其中開關S1～S4可選用IGBT、SIT、MOSFET、SITH等具有自關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開關管的驅動信號是互補的，斜對角的兩個開關是同時開通與關斷的。

2串聯諧振逆變器的控制方法   

2.1  調幅控制（PAM）方法

  調幅控制方法是通過調節(jié)直流電壓源輸出（逆變器輸入）電壓Ud（可以用移相調壓電路，也可以用斬波調壓電路加電感和電容組成的濾波電路，來實現調節(jié)輸出功率的目的。即逆變器的輸出功率通過輸入電壓調節(jié)，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)點是控制簡單易行，缺點是電路結構復雜，體積較大。    

2．2  脈沖頻率調制(PFM)方法

  脈沖頻率調制方法是通過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(jié)輸出功率的目的。   

  從串聯諧振負載的阻抗特性

 可知，串聯諧振負載的阻抗隨著逆變器的工作頻率（f）的變化而變化。對于一個恒定的輸出電壓，當工作頻率與負載諧振頻率偏差越大時，輸出阻抗就越高，因此輸出功率就越小，反之亦然。

  脈沖頻率調制方法的主要缺點是工作頻率在功率調節(jié)過程中不斷變化，導致集膚深度也隨之而改變，在某些應用場合如表面淬火等，集膚深度的變化對熱處理效果會產生較大的影響，這在要求嚴格的應用場合中是不允許的。但是由于脈沖頻率調制方法實現起來非常簡單，故在以下情況中可以考慮使用它：

  1）如果負載對工作頻率范圍沒有嚴格限制，這時頻率必須跟蹤，但相位差可以存在而不處于諧振工作狀態(tài)。   

  2）如果負載的Q值較高，或者功率調節(jié)范圍不是很大，則較小的頻率偏差就可以達到調功的要求。   

2．3脈沖密度調制（PDM）方法

  脈沖密度調制方法就是通過控制脈沖密度，實際上就是控制向負載饋送能量的時間來控制輸出功率。其控制原理如圖2所示。

  這種控制方法的基本思路是：假設總共有N個調功單位，在其中M個調功單位里逆變器向負載輸出功率；而剩下的N－M個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系起來了。因此通過改變脈沖密度就可改變輸出功率。

  脈沖密度調制方法的主要優(yōu)點是：輸出頻率基本不變，開關損耗相對較小，易于實現數字化控制，比較適合于開環(huán)工作場合。

  脈沖密度調制方法的主要缺點是：逆變器輸出功率的頻率不全等于負載的自然諧振頻率，在需要功率閉環(huán)的場合中，工作穩(wěn)定性較差。由于每次從自然衰減振蕩狀態(tài)恢復到輸出功率狀態(tài)時要重新鎖定工作頻率，這時系統可能會失控。因此在功率閉環(huán)或者溫度閉環(huán)的場合，工作的穩(wěn)定性不好。其另一個缺點就是功率調節(jié)特性不理想，呈有級調功方式。