一种基于SPWM驱动的LLC架构感应加热电路控制方法及系统

本发明属于感应电路控制相关，尤其涉及一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、感应加热技术从20世纪初开始在工业领域进行应用，从诞生到现在已经经过了一百多年的发展，取得了明显的经济效益和社会效益。与传统的加热方式相比，感应加热的加热效率更高、加热的速度更快，从而能够减少工件表面的氧化程度。感应加热是一种非接触式的加热方式，在加热的过程中可以避免杂质的渗入。

3、感应加热技术的发展与半导体器件、电力电子技术的发展息息相关，目前的感应加热设备主要分为三个部分：整流部分、逆变部分、负载谐振结构及控制部分。整流模块将交流输入转化为直流源，作为逆变器的输入，逆变模块利用电磁感应原理，通过谐振负载回路对工件进行加热。

4、传统的感应加热电源采用串联或并联的lc谐振负载结构，为满足功率输出，传统igbt串联谐振全桥逆变会加入一个中频变压器实现阻抗匹配，而采用llc谐振负载结构省略了中频变压器，相较于lc谐振负载结构，结构更加简单，设计更加灵活，且系统鲁棒性强，成本低、效率高，具有很大的优势。

5、但是采用lcc谐振负载结构时：1、系统采用中频方波驱动控制逆变电路开关器件的通断，会导致逆变器输出电流中含有较多的三次谐波；2、中频方波在一个周期内只能调节逆变器开关一次，若系统由于电火花、短路等造成的电流突变如系统产生较大电流尖峰问题，超出中频方波控制的额定范围无法在一个周期内及时响应进行动态压制，只能被动停机保护。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法及系统，基于逆变电路的输出电流对spwm波进行调制，利用调制后的spwm波形控制感应加热电路中逆变电路开关器件的通断，能够有效地抑制高次谐波，及时响应系统外部因素带来的电流波动，spwm通过调制度来调功率且通过改变spwm基波(调制波)频率微调实现线圈电流同频同相。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法，包括：

3、将感应加热电路中逆变电路开关器件的电压输出值作为电压外环控制中的电压反馈值；利用pi控制对逆变电路开关器件的电压输入值与电压反馈值进行处理后输出；

4、将感应加热电路中逆变电路开关器件的电流输出值作为电流内环控制的电流反馈值；

5、根据经pi控制处理后的输出与所述电流反馈值对spwm波进行调制，利用调制后的spwm波控制感应加热电路内逆变电路各个开关器件的导通和关断。

6、本发明的第二个方面提供一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制系统，包括：

7、电压外环控制模块：将感应加热电路中逆变电路开关器件的电压输出值作为电压外环控制中的电压反馈值；利用pi控制对逆变电路开关器件的电压输入值与电压反馈值进行处理后输出；

8、电流内环控制模块：将感应加热电路中逆变电路开关器件的电流输出值作为电流内环控制的电流反馈值；

9、波形调制模块：根据经pi控制处理后的输出与所述电流反馈值对spwm波进行调制，利用调制后的spwm波控制感应加热电路内逆变电路各个开关器件的导通和关断。

10、本发明的第三个方面提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法。

11、本发明的第四个方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法。

12、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

13、在本发明中，采用电压外环电流内环的控制方式，在电流内环中当逆变电路的输出电流发生畸变时，通过对spwm波进行调制，利用调制后的spwm波形控制感应加热电路中逆变电路开关器件的通断，能够有效地抑制高次谐波，及时响应系统外部因素带来的电流波动，加快系统电流响应速度。用spwm可以方便地改变调制度来调整功率，而方波逆变只能通过移相触发，导致谐波变大。当多个电源加热线圈并联起来给同一个工件加热时，可以调节spwm的基波(调制波)频率来调节线圈电流的相位，从而实现加热线圈电流同频同相。

14、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法，其特征在于，根据经pi控制处理后的输出与所述电流反馈值，对调制波和载波的交点进行调节，改变spwm波的脉冲宽度和每个脉冲宽度的时间间隔；通过改变spwm的调制波和载波的调制度来调节系统加热功率；当多个加热线圈串联工作，调节spwm的调制波频率来调节加热线圈电流的相位，实现加热线圈电流同频同相。

3.如权利要求1所述的一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法，其特征在于，在spwm波一个周期内，根据调制波和载波的交点个数确定对感应加热电路内逆变电路开关器件的调节次数。

4.如权利要求2所述的一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法，其特征在于，对调制波和载波的波形取绝对值，所产生的spwm波有0和1两种电平，在0电平时逆变电路中开关器件断开，在1电平时逆变电路中开关器件闭合。

5.如权利要求1所述的一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法，其特征在于，调制比为载波幅值与调制波幅值之比。

6.基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制系统，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制系统，其特征在于，在所述波形调制模块中，根据经pi控制处理后的输出与所述电流反馈值，对调制波和载波的交点进行调节，改变spwm波的脉冲宽度和每个脉冲宽度的时间间隔；对spwm的调制波频率调节，改变加热线圈电流的相位。

8.如权利要求6所述的一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制系统，其特征在于，在所述波形调制模块中，在spwm波一个周期内，根据调制波和载波的交点个数确定对感应加热电路内逆变电路开关器件的调节次数。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至7任一项所述的一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至7任一项所述的一种基于spwm驱动的llc架构感应加热电路控制方法。

技术总结
本发明提出了一种基于SPWM驱动的LLC架构感应加热电路控制方法及系统，包括：将感应加热电路中逆变电路开关器件的电压输出值作为电压外环控制中的电压反馈值；利用PI控制对逆变电路开关器件的电压输入值与电压反馈值进行处理后输出；将感应加热电路中逆变电路开关器件的电流输出值作为电流内环控制的电流反馈值；根据经PI控制处理后的输出与所述电流反馈值对SPWM波进行调制，利用调制后的SPWM波控制感应加热电路内逆变电路各个开关器件的导通和关断。利用调制后的SPWM波形控制感应加热电路中逆变电路开关器件的通断，能够有效地抑制高次谐波，及时响应系统外部因素带来的电流波动，加快系统电流响应速度，调节功率方便，通过基波频率微调实现线圈电流同频同相。

技术研发人员：侯延进,张本辉,王波,侯思雨,张同坤
受保护的技术使用者：山东省科学院能源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14