基于AVR的高精度CPSM感應(yīng)加熱電源研究

利用T／C1輸入捕獲功能對(duì)基準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)，以16個(gè)脈沖作為一個(gè)控制單元，在中斷服務(wù)子程序中標(biāo)記64個(gè)連續(xù)控制單元，并將標(biāo)記號(hào)保存到變量number(number=1，2，3……64)中，從而構(gòu)成一個(gè)控制周期Tc。每一個(gè)周期進(jìn)行一次A／D轉(zhuǎn)換，在ADC結(jié)束中斷服務(wù)子程序中獲取10位控制量D9～D0，根據(jù)該值控制各個(gè)單元。為給程序的運(yùn)行爭(zhēng)取盡可能多的時(shí)間，采用預(yù)估算方法，即在當(dāng)前控制單元計(jì)算出下一個(gè)單元的4位控制量out_data，在下一個(gè)單元的起始時(shí)刻先輸出該控制量，緊接著計(jì)算出下下個(gè)單元的控制量，依次循環(huán)，從而保證了控制脈沖的連續(xù)性。
CPSM子函數(shù)用于計(jì)算各單元控制量。因A／D轉(zhuǎn)換后得到10位控制量D9～D0，又有64個(gè)控制單元，故要將D9～D0個(gè)脈沖平均分配到64個(gè)單元中。D9～D0／64=D9～D6，故先將D9～D6賦值給控制量out_data，再將D5～D0個(gè)脈沖平均分配到64個(gè)單元中。圖5b中，m=6；n=1，2，3，……，6。該算法可以理解為PSM方法的軟件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前單元在D9～D6個(gè)脈沖基礎(chǔ)上，根據(jù)標(biāo)記量number及D5～D0各位的值決定增加的脈沖個(gè)數(shù)，并將其保存到控制量out_data中，通過(guò)該變量控制PSM電路。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析
為驗(yàn)證CPSM控制方法的正確性，設(shè)計(jì)了一臺(tái)樣機(jī)，基本參數(shù)為：輸出功率為5 kW，輸出頻率為100 kHz，輸入電源為三相交流380 V／50 kHz；負(fù)載等效電感L0=1．84 μH，諧振電容C0=1．36 μF，等效電阻R0=0．28 Ω；諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q=4．19。圖6a，b為V1在不同密度時(shí)一個(gè)控制周期內(nèi)的驅(qū)動(dòng)脈沖波形，可見(jiàn)，其控制精度達(dá)到1／1 024。

圖6c，d為在不同脈沖密度下的輸出電壓電流波形，由圖可見(jiàn)，由于脈沖均勻分布，即使在較低的密度下，輸出電流也能保持平穩(wěn)連續(xù)。驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方法的可行性。

5 結(jié)論
這里提出了復(fù)合脈沖均勻密度調(diào)制的感應(yīng)加熱電源功率控制策略。在控制脈沖均勻分布的同時(shí)，其控制精度可提升到1／1 024，使輸出功率更穩(wěn)定，調(diào)節(jié)更靈活；采用了預(yù)估算的編程方法，提高了工作頻率；逆變環(huán)節(jié)采用串聯(lián)諧振式逆變電路，控制開關(guān)管在零電壓開通和零電流關(guān)斷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方案可行，該控制方法對(duì)于感應(yīng)加熱設(shè)備的高精度控制和節(jié)能具有重要意義，且便于對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造，具有廣闊的應(yīng)用前景。