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基于FPGA的均匀脉冲密度感应加热电源的研究

作　者: 刘超
导　师: 张智娟
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 电路与系统
关键词: 均匀脉冲密度 FPGA 品质因数感应加热
分类号: TM924
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 66次
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内容摘要

本文首先介绍了感应加热的原理以及目前的主要调功方式。针对传统脉冲密度调制PDM调功方式的不足,提出了一种均匀脉冲分配方法,使得控制脉冲在一个工作周期内更加均匀的分布,并采用状态机方法产生了此均匀控制脉冲,进一步经过仿真、实验进行了验证。详细分析了品质因数Q对负载电流的影响,并给出了计算公式,利用此方法可以计算出一定Q值下的最小脉冲密度。为保证输出功率稳定,设计了基于电流闭环的PI控制电路。在matlab/simulink中建立了锁相环的仿真模型,并设计了基于高速锁相环74HC4046的频率跟踪电路,从而使负载功率因数接近于1,降低了开关损耗。设计了频率、功率显示电路以及过压、过流保护电路。最后通过样机实验,验证了所设计和研究方法的有效性,并取得了良好的实验效果。

全文目录

中文摘要  4
英文摘要  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 感应加热电源的研究现状和发展趋势  7-10
    1.1.1 国外感应加热电源研究现状  7-8
    1.1.2 国内感应加热电源研究现状  8
    1.1.3 感应加热电源发展趋势  8-10
  1.2 课题研究背景  10-11
  1.3 课题研究意义  11-12
  1.4 本论文主要的工作  12-13
第二章感应加热电源原理及拓扑结构分析  13-20
  2.1 感应加热原理  13-15
  2.2 感应加热电源的组成  15
  2.3 逆变拓扑结构分析  15-19
    2.3.1 串联谐振逆变器  16-17
    2.3.2 并联谐振逆变器  17-18
    2.3.3 串、并联谐振逆变器的比较  18-19
  2.4 本章小节  19-20
第三章均匀脉冲密度调功控制方式的研究  20-32
  3.1 传统PDM 调功原理  20-22
  3.2 均匀脉冲密度调功原理及换流过程分析  22-27
    3.2.1 均匀脉冲密度调功原理  22-23
    3.2.2 均匀脉冲密度调功的换流过程分析  23-27
  3.3 传统PDM 和均匀脉冲密度调功的仿真分析  27-28
  3.4 品质因数对负载电流的影响  28-31
  3.5 本章小节  31-32
第四章基于 FPGA 的感应加热电源设计  32-61
  4.1 感应加热电源整体设计  32-33
  4.2 FPGA 简介及其外围电路  33-34
  4.3 基于状态机方法控制脉冲的产生  34-40
    4.3.1 状态机简介  34-36
    4.3.2 控制脉冲的产生  36-40
  4.4 基于电流闭环的PI 控制电路设计  40-46
    4.4.1 信号处理电路  41-42
    4.4.2 PID 原理和电路设计  42-44
    4.4.3 A/D 采样电路  44-46
    4.4.4 电源的软启动  46
  4.5 频率跟踪电路的设计  46-55
    4.5.1 锁相环的基本原理  47-48
    4.5.2 锁相环在matlab/simulink 中的仿真  48-49
    4.5.3 电路设计  49-55
  4.6 频率和功率显示电路设计  55-58
    4.6.1 频率显示电路  55-57
    4.6.2 功率显示电路  57-58
  4.7 保护电路设计  58-60
    4.7.1 过流保护  58-59
    4.7.2 过压保护  59-60
  4.8 本章小节  60-61
第五章实验结果与全文总结  61-66
  5.1 实验结果与分析  61-64
  5.2 全文总结  64-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  70

基于FPGA的均匀脉冲密度感应加热电源的研究

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