纺织器材专用VD―MOS高频感应加热装置吴雷，沈锦飞，惠晶（江南大学通信与控制工程学院，江苏无锡214036）工作频率锁定在槽路的固有谐振频率内，使得该电源始终能运行在负载功率因数为1的状态，运用斩波电路实现功率调节。

　　金属表面热处理是纺织器材行业的一个重要工艺环节，纺织器材的好坏直接影响到纺织品的质量。目前国内在纺织器材生产行业，金属热处理主要采用井式电阻炉或长炉加热的方法，其缺点是热能通过辐射传递，热能损耗大，热效率低，并且加热不均匀，误差较大，严重影响产品质量，从而制约了纺织品质量的提高。随着生活水平的提高，人们对纺织品面料的质量要求越来越高，同时由于中国现己加入WTO，国内纺织业面临更大的发展机遇和挑战，纺织工业对纺织器材质量的要求也越来越高。1996年中国从瑞典Graf公司引进了国内**台带电子管高频感应加热的生产线，使梳理齿条的质量有了较大提高，但电子管式高频感应加热电源同样存在着效率低、体积大、运行成本高、器材易老化、启动需预热、对冷却水有特殊的要求、维护困难等一系列缺点。随着现代电子器材的发展，各国都竞相研制以半导体功率器件为开关元件的逆变式高频感应加热电源。

　　1电路设计感应加热电源逆变器按其负载补偿电容所处位置的不同，可分为串联逆变器和并联逆变器。由于在换流期间，并联谐振逆变器的逆变开关有可能承受反向电压，而VD-MOS却不能承受反向电压。

　　基金项目：江苏省教育厅科研指导性计划项目（99KJD510009）资助课题。

　　如果用反并联快速二极管予以保护，则会出现环流，损坏器件。此外，由于频率较高，采用并联谐振器时，如其谐振电容与加工热线圈之间引线过长，则会严重影响输出功率。鉴于上述原因，本系统选用串联逆变结构。

　　整个主电路结构如所示。它主要由3部分组成：由Ui ~U6组成三相不控整流电路；T、D卜Li组成斩波电路；UTi~UT4组成的逆变器用以将直流电能转化为高频交流电能，送入由L、C组成的串联负载中。

　　主电路串联谐振逆变器的功率调节方式有两种：一是改变功率因数，二是改变直流电压。虽然，前者电路相对简单一些，但却要求逆变开关管承受高的浪涌电压和浪涌电流，这对VD-MOS很不利。同时，由于电源经常工作在低功率因数状态，流过VD-MOS模块的无功电流大。此外，齿条在热处理的过程中，功率控制要求精确、波动非常小，所以作者选用直流斩波电路来改变直流电压调节功率。

　　2控制系统2.逆变控制电路感应加热电源在运行过程中，由于负载温度变化等因素，负载等参数会发生变化，负载固有频率也发生变化。为了使逆变器始终在功率因数接近或等于1的准谐振状态下工作，以实现逆变器的零电压或零电流开关，控制电路必须有频率跟踪功能。

　　所示为逆变器控制框图。

　　当输出电压低于某一值Uo时，逆变器为开环控制，工作于它激状态；而当输出电压大于Uco后，进行自动切换，逆变器工作于自激闭环状态。由于控制电路及隔离驱动电路存在时延，因此在电流和电压过零检测环节前加上一个相位超前环节，以准确检测到电流电压过零，进行换相。为了防止逆变器出现直通现象，在隔离驱动前级加一个开放延时电路，使逆变器换相时有一“死区”，以确保逆变器工作的可靠性。

　　2.2斩波器计算主要是选择平波电抗器Li的电感量。由于逆变器工作于零相位谐振状态，所以其直流侧可等效成电阻Ro.为便于推导，电感电流i平均值记为/，电感电流波动记为A/，斩波器不导通时间记为t//.在期间，电感储能的减少为电阻R上的耗能，则忽略二阶小量，则当斩波频率/较高及电阻R较小时，电感电流i的长和减少可近似成按线性规律变化，则1*d）T，d*斩波占空比，T *斩波周期。

　　逆变器控制框图定义电感流/的波动系数|=//则设整流滤波输出直流电压为U，逆变器输出电压有效值为U0则存在下述关系定义电压逆变系数力=U0/Ui，则LiK1*0.9n）T=根据上式可使平波电感器的电感量的选择达到*优，以降低成本、减少体积和质量。选用富士100A/1200VIGBT作为逆变器的开关元件。

　　2.3功率控制电路本电源功率的控制采用通用的单环自动控制系统。它由PI调节器、PWM发生器、乘法器等组成。PWM发生器采用TL494芯片。乘法器采用AD534芯片实现。控制原理如所示。

　　功率控制框保护报警电路本系统设有缺水、过流、过压和过热4种保护报警功能。

　　3.1缺水保护由于本电源感应线圈是通过循环水进行冷却的，因此短时缺水将造成线圈烧毁。

　　3.2过流保护当系统出现短路、过载情况时，系统采取封锁触发脉冲的方法，关断IGBT和MOS管，并报警。3.3过压保护由于M0S管的额定电压是一定的，过高的泵升电压会使管子过压而击穿，因此当电压达到一定值时，立即封锁IGBT管的触发脉冲。

　　3.4过热保护IGBT和MOS管过热会使管子的性能发生变化，有时会使其损坏，因此当管子出现过热时系统立即停止工作。

　　此外，为了避免开关器件受到大的瞬变电压的伤害，必须采用适当的过电压保护电路。本电路有du/dt、RC吸收、滤波电压、限幅等功能。本系统还采取了电流限幅、过电流跳闸、di/dt电感吸收等措施，以防止冲击电流对开关元件的损坏。

　　4结论本系统采用了斩波电路，功率调节范围可在0~100%.满足了对梳理齿条热处理的工艺要求。本电源还应用了4046锁相环实现了频率自动跟踪及零电压（ZVS）技术功率因素接近于1，同时简化了VD-MOS管吸收电路。电源的谐振频率达到200kHZ.系统经一年多的运行，系统性能稳定、运行可靠，达到了预期目的。