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基于ZCS-DPLL控制的高频逆变电源的研究

郁琰  
【摘要】: 为提高串联谐振式逆变器的输出效率,减小装置功率器件的开关损耗,确保功率器件的零电流开关(ZCS)模式,必须控制逆变器的工作频率始终与负载的谐振频率保持同步。本文针对传统模拟锁相环的缺点,采用基于DSP的数字锁相环(DPLL)对高频逆变电源的工作频率实时控制,使之同步跟踪负载的谐振。 首先通过对高频逆变电源拓扑结构的分析与比较,选择了串联谐振型逆变器作为逆变电路的基本工作方式,同时对功率控制方式进行了选择和分析。 其次,通过对锁相环路工作原理及特性分析,对频率控制方式进行了选择和分析,并提出了DPLL频率跟踪控制的策略。结合锁相环的数学模型,在Z域中对该锁相环进行了稳定性分析与动态设计,给出了锁相环的稳定条件。在此基础上采用TMS320F2812对高频逆变电源的频率跟踪控制系统进行了具体的硬件电路设计和软件设计。 最后,对本文提出的DPLL频率跟踪控制系统进行了建模与仿真分析。仿真结果表明:数字锁相环的动态分析和设计是合理可行的,用此方法设计的逆变电源具有良好的频率跟踪特性,实现了ZCS软开关。 本文提出的基于ZCS-DPLL控制的高频逆变电源具有电路简单、频率跟踪性能好、电源输入功率因数高等许多优点,该频率跟踪控制的方法在高频逆变电源中将具有广阔的应用前景。


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