电磁炉主谐振电路研究与功率控制

由上面的结果可以看到，当IGBT关断之后，u_c和i_L呈现衰减的正弦振荡，u_ce是U_dc与u_c的叠加，它呈现以U_dc为轴心的衰减正弦振荡，其第一个正峰值是加在IGBT上的最高电压。首先是L^＊释放能量，C_r吸收能量，i_L正向流动，部分能量消耗在R^＊上。在t_1a时刻，ω（t－t_1a）=φ＋β，i_L=0，L^＊的能量释放完毕，u_c达到最大值U_cm，于是，IGBT上的电压也达到最大值u_ce=U_cm＋U_dc。这时C_r开始放电，L^＊吸收能量，当ω(t－t₁)=φ时，u_c=0，C_r的能量释放完毕，L^＊又开始释放能量，一部分消耗在R^＊上，一部分向C_r充电，使u_c反向上升，如图4所示。

然后，C_r开始释放能量，使i_L反向流动，一部分消耗在R^＊上，一部分转变成磁场能。在u_c接近0之前，ω(t－t₁)=φ＋2β之时，i_L达到负的最大值。当ω(t－t₁)=π＋φ时，u_c=0，C_r的能量释放完毕，转由L^＊释放能量，使i_L继续反向流动，一部分消耗在R^＊上，一部分向C_r反向充电。由于C_r左端的电位被电源箝位于U_dc，故右端电位不断下降。当ω(t－t₁)=ω(t₂－t₁)，即t=t₂时，u_c=－U_dc，u_ce=0，二极管D开始导通，使C_r左端电位不能再下降而箝位于0。于是，u_c不再变化，充电结束。但是，L^＊中还有剩余能量，i_L并不为0，t₂时刻i_L(t₂)=－I₂。这时，在主控制器的控制下，主开关开始导通。因此，是零电压开通。

1.2.3 [t₂，t₃]电感放电阶段

如图3(d)所示，可得方程：L^＊＋i_LR^＊=U_dc初始条件为：i_L(t₂)=－I₂。

解此微分方程并代入初始条件，可得：

i_L=（9）

L^＊中的剩余能量，一部分消耗在R^＊上，一部分返回电源，i_L的绝对值按指数规律衰减，在t₃时刻，i_L=0，L^＊中的能量释放完毕，二极管自然阻断。在u_c=－U_dc即u_ce=0时，主开关已经开通，在电源U_dc的激励下，i_L又从0开始正向流动，重复[t₀，t₁]阶段的过程。

2 仿真与实验波形

主谐振电路仿真波形如，试验参数为：L=144μH，C=0.27μF。

3 功率控制

通过上面的分析我们可以看到当负载变化，也就是锅具的等效电感和电阻变化时，电磁炉的谐振频率会发生变化，电磁炉的输出功率会不稳定，实验测得不锈钢锅和铁锅功率可以差别300W，为此，我们采用模糊控制技术来控制电磁炉的输出功率，取得了满意的效果。图7是电磁炉的控制结构图。图8是电磁炉模糊控制器的结构图，控制器的输入分别为给定功率与输出功率的误差信号X和误差的变化量Y。为了提高实时响应速度，采用控制表方式的模糊控制器。

4 结语

详细分析了电磁炉主谐振电路的工作过程，分析结果与实验波形是一致的。针对负载变化，输出功率变化的情况，本文提出的模糊控制方法取得了满意的效果。在研制的电磁炉中使用这种准谐振电路和本文提出的控制方法，产品已经生产，经长时间测试，效果良好。