基于CPLD的脉冲密度功率调节高频逆变电源

2009-11-26 10:27:44来源: 现代电子技术 关键字:CPLD  脉冲密度  功率调节  高频逆变电源

  0 引 言

  目前,高频感应加热电源的输出功率调整主要是通过改变逆变器的输出频率或改变逆变器的输入直流电压方式来实现的。改变逆变器的输出频率实现输出功率的调节是目前普遍采用的一种功率调节方式,其缺点是逆变器的负载为感性,特别是在轻载时,逆变器的输出功率因数很低,开关损耗大。通过控制逆变器实现功率控制就能改变这一缺点。脉冲密度调制(Pulse Density Modulated,PDM)DC/AC逆变器是利用串联谐振负载的储能,对逆变器的开关采用脉冲群控制的方式,在一个周期内通过控制连续开通脉冲信号和连续关断脉冲信号的比例(占空比)来控制输出功率。传统的PDM实现方式是用许多计数器以及一些PWM专用芯片来实现的,这种方法稳定成熟,但控制电路复杂。在此提出了一种用CPLD来实现脉冲均匀调制的方法。这种方法简单易行,开发周期短,电路简单,体积小,频率跟踪范围宽,开关管可工作在零电流关断(ZCS)和零电压开通(ZVS)状态。

  1 电路结构

  图1为脉冲均匀控制串联谐振逆变电源的主电路图,它包括三相不可控整流电路、滤波电路、逆变电路和串联谐振电路。

脉冲均匀控制串联谐振逆变电源的主电路图

  图1中:C1,L1为滤波电容和滤波电感;L0为负载;D1,D2,D3,D4分别为反并联快速二极管;T1,T2分别为电流互感器;R2,R3分别为分压电阻;VT1,VT2,VT3,VT4分别为开关管IGBT;C2为隔直电容,T0为负载匹配变压器。

  图2为整个控制系统框图,以CPLD作为主控芯片,包括频率跟踪电路,驱动电路,检测电路,以及显示部分。

整个控制系统框图

  三相电源经过整流电路输出直流电压,该直流电压经过滤波后输入到逆变器,逆变器实现DC/AC变换,生成的交流电经变压器输出给负载。逆变器的开关管由CPLD组成的控制电路进行控制。主要的控制过程如下:VT1,VT4同时导通,电流正向通过负载;VT2,VT3同时导通,电流反向通过负载,实现直流变交流。为了使逆变成功,必须保证上下桥臂的开关管不能同时导通,否则逆变失败,所以在设计开关控制信号时必须加入死区。

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关键字:CPLD  脉冲密度  功率调节  高频逆变电源

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2009/1126/article_823.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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