Matlab的小功率感应加热电源的设计与仿真(13)
串联谐振电路发生谐振时，电感绕组的电压 ，电容上的最大电压 。串联谐振负载全桥逆变器的等效负载R为15 ，串联谐振电路的品质因数为：
（3.12）
Q值的选择与功率的增益及电容器两端承受的电压有关，其值一般较小，大约选取Q 3。
——串联谐振回路的谐振频率（HZ）；
——串联谐振回路的特征阻抗（ ）；
在Q值及R已知的情况下，特征阻抗为： =3*15=45
为谐振频率，当逆变器的开关频 近似等于回路的谐振频率 时，获得最大输出功率。功率6KW，开关频率 =25KHZ，品质因数（谐振回路的品质因数为谐振回路的特性阻抗与回路电阻之比。）Q=3时，R=15 ， ，串联谐振电路L、C分别是：
通过相关的参数计算，可以设计出相应的主电路与控制电路来加热工件，满足设计要求。通过了一定的分析，深刻理解了感应加热电源的原理工作，按照本文的原始参数条件，选择了加热频率、确定了加热时间、感应加热器尺寸、加热功率，计算了电参数、冷却水，不过系统的稳定性以及功率等参数无法控制，为了控制功率，下面引入了频率跟踪和PID控制，之后在Matlab中的Simulink内建立里仿真系统。具体见下文。
3.5 锁相环频率跟踪
3.5.1 使用频率跟踪的意义
在感应加热电源加热过程中，由于温度的文化，炉料的变化等因素的影响，使得负载等效参数和固有谐振频率也会发生变化。对于晶闸管中频逆变器而言，为了保证感应加热电源逆变器件能够可靠交流，在较高的功率因数工作下，要求随着负载固有频率变化，逆变器的输出频率也发生变化。也就是说，控制电路要求具有自动频率跟踪功能。换句话说，锁相环提高了系统的稳定性，实际使用时感应电源的负载是不断变化的，要求感应加热电源具有频率自动跟踪的能力。如果逆变侧不进行频率跟踪会出现两个问题：IGBT不能很好的工作在软开关状态，承受的电压和电流应力打，开关损耗大；逆变器工作频率与谐振电路的固有频率不相等，逆变器回路流过较大的无功电流，功率因数下降。达不到最大功率输出。频率跟踪的目的是保证逆变器的开关频率与负载固有谐振频率相等，电压和电流在相位上保持一致。
最常用的频率跟踪方法是使用锁相环做频率跟踪。数字锁相环除了具有数字电路固有的可靠性高、体积小、价格低等优点，还在一定程度上克服了模拟锁相环遇到的困难。数字锁相环简称DPLL，它实质上是一个相位差自动纠偏调节系统，在广播通信、频率合成、自动控制以及时钟同步等技术领域有着广泛的应用。当参考输入信号Vi(t)与输出信号Vo(t)之间有相位差时，鉴相器输出与相位差大小成比例的信号Vd(t)，经数字环路滤波器滤波后产生的控制电压Vc(t)作用于数字压控振荡器的输入端，使输出信号Vo(t)发生变化，直至两者的相位差为零，达到同频同相位置。锁相环是指一种电路或者模块，它用于在通信的接收机中，其作用是对接收到的信号进行处理，并从其中提取某个时钟的相位信息。或者说，对于接收到的信号，仿制一个时钟信号，使得这两个信号从某个角度来看是同步的，所以很形象地称为——锁相器。