一種新型感應(yīng)加熱電源雙機(jī)并聯(lián)拓?fù)涞难芯?/h1>
現(xiàn)代感應(yīng)加熱電源正朝著大功率,高頻化方向發(fā)展。這對(duì)現(xiàn)代電力電子器件來(lái)說(shuō)是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的方法是采用器件串并聯(lián)的方式,但這存在器件之間均流均壓閑難的問(wèn)題,特別是當(dāng)器件串并聯(lián)很多時(shí),則需要保證精確的同步信號(hào),以避免器件之間的環(huán)流損壞電力電子器件。但在很多情況下這很難精確保證。特別是當(dāng)串并聯(lián)器件較多功率等級(jí)很大,信號(hào)線上延時(shí)將對(duì)器件之間的環(huán)流產(chǎn)生惡劣的影響,所以采用器件申并聯(lián)的方式時(shí),器件數(shù)量、最大功率都將受到限制?;诖?一種新型的LLC感應(yīng)加熱電源多橋并聯(lián),提高輸出功率和可靠性。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/180074.htm
l 單機(jī)LLC分析
電壓型LLC負(fù)載感應(yīng)圈的等效電路,通常L1比L2大很多,L1參與諧振并起到隔離負(fù)載和電源,調(diào)節(jié)功率分配的作用??梢?jiàn)它與傳統(tǒng)感應(yīng)加熱電源中的負(fù)載匹配變壓器作用很相似,因而可以消除造價(jià)昂貴,效率不高的高頻變壓器,使得整個(gè)裝置的體積縮小、重量減輕。LLC諧振電路阻抗表達(dá)式為
由基本的電路分析可得它有兩個(gè)諧振頻率, 一個(gè)是并聯(lián)諧振頻率f0和一個(gè)串聯(lián)諧振頻率f1
式中:Leq=L1//L2。
定義k=L1/L2,一般來(lái)說(shuō)k值較大以滿足負(fù)載匹配的要求,因此f0與f1很接近。為了獲得較大功率以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便,系統(tǒng)的理想工作點(diǎn)在f1。Q=L2ωo/R≈L2ω1/R為了負(fù)載的品質(zhì)因數(shù){Q》]),將k》1,Q代入式(1),則在諧振點(diǎn)有
由式(3)可知在ω1、點(diǎn)電源工仵在感性狀態(tài)以保證開(kāi)關(guān)管可靠換流,且電容上電壓滯后逆變器輸出電壓90°??梢宰C明在ω1點(diǎn)為輸出功率最大值。
由式(4)可看出電感L1起到阻抗變換,功率調(diào)節(jié)作用。系統(tǒng)功率曲線以及阻抗特性曲線如圖2所示。
從圖2中可以看出φ(ω)在整個(gè)頻域內(nèi)是非單調(diào)函數(shù),這種特性不利于用鎖相環(huán)控制.相反θ(ω)=arg(vc/v1)卻呈單調(diào)變化特性,且在ω1點(diǎn)有θ(ω1)≈—90°,所以.θ(ω)可作為控制變量引入到PLL中,從而鎖定在A振點(diǎn)。電容上電壓最大值出現(xiàn)在諧振點(diǎn)ω1。 vc ≈v1Q/k (5)
2 感應(yīng)加熱并聯(lián)模塊環(huán)流分析
LLC諧振負(fù)載最大的優(yōu)點(diǎn)是有利于感應(yīng)加熱中的多機(jī)并聯(lián),它小需要在逆變器之間附加任何元件,即使各橋的信弓延時(shí)角度很大也能保證系統(tǒng)止常工作,抑制各橋之間的環(huán)流,調(diào)節(jié)各逆變器的輸出功率,多機(jī)并聯(lián)圖如圖3所示。
假設(shè)各逆變器INV1至INVn工作在理想狀態(tài),即INV1至INVn對(duì)應(yīng)相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào),有相同的直流電壓vdc,則多機(jī)并聯(lián)可以等效為單機(jī)的情況,轉(zhuǎn)換等式如式(6)。
實(shí)際控制中各個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)統(tǒng)一由控制板產(chǎn)生,但在傳輸信號(hào)的過(guò)程中,由于傳輸路線上的邏輯器件延遲,驅(qū)動(dòng)變壓器的延遲以及工藝方面的原因可能造成模塊之間驅(qū)動(dòng)信號(hào)的差異。這種延遲造成逆變器輸出電壓存在相位差,因此,研究它所產(chǎn)生的環(huán)流有實(shí)際意義,首先做出雙機(jī)并聯(lián)的等效電路如圖4所示。
根據(jù)式(6)選取L11=L12=2L1,由于感應(yīng)加熱負(fù)載的高Q值,假定感應(yīng)圈中的電量均用正弦量,則有
式中:zp為電容與感應(yīng)圈并聯(lián)等效阻抗。
現(xiàn)代感應(yīng)加熱電源正朝著大功率,高頻化方向發(fā)展。這對(duì)現(xiàn)代電力電子器件來(lái)說(shuō)是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的方法是采用器件串并聯(lián)的方式,但這存在器件之間均流均壓閑難的問(wèn)題,特別是當(dāng)器件串并聯(lián)很多時(shí),則需要保證精確的同步信號(hào),以避免器件之間的環(huán)流損壞電力電子器件。但在很多情況下這很難精確保證。特別是當(dāng)串并聯(lián)器件較多功率等級(jí)很大,信號(hào)線上延時(shí)將對(duì)器件之間的環(huán)流產(chǎn)生惡劣的影響,所以采用器件申并聯(lián)的方式時(shí),器件數(shù)量、最大功率都將受到限制?;诖?一種新型的LLC感應(yīng)加熱電源多橋并聯(lián),提高輸出功率和可靠性。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/180074.htm
l 單機(jī)LLC分析
電壓型LLC負(fù)載感應(yīng)圈的等效電路,通常L1比L2大很多,L1參與諧振并起到隔離負(fù)載和電源,調(diào)節(jié)功率分配的作用??梢?jiàn)它與傳統(tǒng)感應(yīng)加熱電源中的負(fù)載匹配變壓器作用很相似,因而可以消除造價(jià)昂貴,效率不高的高頻變壓器,使得整個(gè)裝置的體積縮小、重量減輕。LLC諧振電路阻抗表達(dá)式為
由基本的電路分析可得它有兩個(gè)諧振頻率, 一個(gè)是并聯(lián)諧振頻率f0和一個(gè)串聯(lián)諧振頻率f1
式中:Leq=L1//L2。
定義k=L1/L2,一般來(lái)說(shuō)k值較大以滿足負(fù)載匹配的要求,因此f0與f1很接近。為了獲得較大功率以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便,系統(tǒng)的理想工作點(diǎn)在f1。Q=L2ωo/R≈L2ω1/R為了負(fù)載的品質(zhì)因數(shù){Q》]),將k》1,Q代入式(1),則在諧振點(diǎn)有
由式(3)可知在ω1、點(diǎn)電源工仵在感性狀態(tài)以保證開(kāi)關(guān)管可靠換流,且電容上電壓滯后逆變器輸出電壓90°??梢宰C明在ω1點(diǎn)為輸出功率最大值。
由式(4)可看出電感L1起到阻抗變換,功率調(diào)節(jié)作用。系統(tǒng)功率曲線以及阻抗特性曲線如圖2所示。
從圖2中可以看出φ(ω)在整個(gè)頻域內(nèi)是非單調(diào)函數(shù),這種特性不利于用鎖相環(huán)控制.相反θ(ω)=arg(vc/v1)卻呈單調(diào)變化特性,且在ω1點(diǎn)有θ(ω1)≈—90°,所以.θ(ω)可作為控制變量引入到PLL中,從而鎖定在A振點(diǎn)。電容上電壓最大值出現(xiàn)在諧振點(diǎn)ω1。 vc ≈v1Q/k (5)
2 感應(yīng)加熱并聯(lián)模塊環(huán)流分析
LLC諧振負(fù)載最大的優(yōu)點(diǎn)是有利于感應(yīng)加熱中的多機(jī)并聯(lián),它小需要在逆變器之間附加任何元件,即使各橋的信弓延時(shí)角度很大也能保證系統(tǒng)止常工作,抑制各橋之間的環(huán)流,調(diào)節(jié)各逆變器的輸出功率,多機(jī)并聯(lián)圖如圖3所示。
假設(shè)各逆變器INV1至INVn工作在理想狀態(tài),即INV1至INVn對(duì)應(yīng)相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào),有相同的直流電壓vdc,則多機(jī)并聯(lián)可以等效為單機(jī)的情況,轉(zhuǎn)換等式如式(6)。
實(shí)際控制中各個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)統(tǒng)一由控制板產(chǎn)生,但在傳輸信號(hào)的過(guò)程中,由于傳輸路線上的邏輯器件延遲,驅(qū)動(dòng)變壓器的延遲以及工藝方面的原因可能造成模塊之間驅(qū)動(dòng)信號(hào)的差異。這種延遲造成逆變器輸出電壓存在相位差,因此,研究它所產(chǎn)生的環(huán)流有實(shí)際意義,首先做出雙機(jī)并聯(lián)的等效電路如圖4所示。
根據(jù)式(6)選取L11=L12=2L1,由于感應(yīng)加熱負(fù)載的高Q值,假定感應(yīng)圈中的電量均用正弦量,則有
式中:zp為電容與感應(yīng)圈并聯(lián)等效阻抗。
評(píng)論