IGBT管电磁热水器控制器设计+Proteus仿真结果图(3)
Keil软件是可以协助Proteus软件共同完成仿真的编译软件，在Keil软件里，可以编写C语言，也可以是汇编语言，基本汇编能够实现的功能，C语言都能实现，同时C语言更加被广泛使用，本文使用的是C语言进行编程。当C语言编写完毕后，对其进行编译生成Hex文件，然后就是利用这个Hex文件与Proteus软件进行联合仿真。
仿真具有十分重要的意义，在很多时候，直接用实体进行仿真是非常麻烦和难以实现的，而仿真只需要在软件中，避免了很多麻烦，同时还可以方便对电路进行更改，实时进行各种仿真。
2 电磁热水器的设计方案
2．1 电磁热水器的实现原理
交流-直流-交流变换器是整个热水器电路的主电路，它是由桥式整流电路、滤波电路、RLC谐振电路共同组成的，利用整流电路将交流市电220V整流成直流电310V，然后将直流电滤波后送到RLC谐振电路，在谐振电路工作时，将直流电转换成20kHz-40kHz的高频交变电流，从而利用高频交变电流产生高频交变磁场，处于高频交变磁场的金属内部会产生涡流而发热，因此实现了加热水的目的。
2.1.1 谐振电路的谐振计算
本文的加热模块用的是RLC振荡电路，其使用的是电阻电感串联以后再与电容并联的构成，那么根据RLC电路的振荡机制，想要获得RLC各个参数，就需要知道其中一些参数，查找资料后发现，大多数家用电器的加热频率都是20kHz，励磁电感线圈的电感大小为250uH，谐振电容为0.27uF。想要知道其他的参数，还需要通过谐振规律来计算。
首先是计算出RLC并联谐振的阻抗： ，接下来将公式化简，计算出阻抗Z的虚部为 ，当发生谐振时，则阻抗Z的虚部就会变成0，也就是说 ，由于 ，而 已经知道，那么 也就可以得出，又因为电感和电容都可以得知，则通过公式计算，就可以最终得出 的值，那么整个RLC并联谐振电路各个参数就都知道了，也就代表着谐振电路的搭建成功。
2．2 电磁热水器的系统结构图
图2.1 电磁热水器控制系统结构框图
如图2.1所示，这是电磁热水器控制系统结构框图，他的组成部分由主控制器、电源回路、整流滤波电路、主谐振电路、同步加锯齿波产生电路、IGBT驱动电路。为了方便研究课题，在本文中，只是针对其中的一些模块进行具体的研究，其他因素也不在讨论范围内。
图2.1的电磁加热系统的基本工作原理如下：220V的市电经过整流模块变成310V的直流电压，再将滤波后的直流电通到电感线圈的谐振电路，这个谐振电路受到IGBT的控制，我们通过驱动电路实现对IGBT的通断控制，进而实现谐振电路的正常工作。当谐振回路正常工作后，会在电感线圈处出现高频交变磁场[4]。继而会在处于高频交变磁场的金属体内产生涡流回路[5]。整个金属表面温度由于涡电流的存在而上升，这个时候冷水从热水器一端不断的进入。热水从热水器的另一端不断出来，这就使得电磁热水器得以正常工作。图2.2为电磁热水器的简易工作流程。
采用单片机对采集的电压电流信号进行处理。然后输出占空比不同的PWM波。不同占空比的波使得脉冲宽度调制电路输出的控制电平的高低也不同[6]。同步电路实时反馈的信号，再通过后面的微分积分、锯齿波产生电路，得到同步的锯齿波。该锯齿波与控制电路给出信号作比较，然后输出信号到驱动电路。最后控制IGBT管的导通与关断[7]。