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串联谐振控制电路原理分析

开关变换器是负反馈控制系统,其控制环节是非常关键的一个方面。变换器的控制方法分为电压模式和电流模式。电压模式控制,只有电压反馈的单闭环控制,误差放大器只检测输出电压,只有当输出电流的变化引起输出电压变化时才进行调整,其控制简单,但动态和稳态性能不够好,另外,由于只对电压量调节,而没有考虑电流量的变化对系统的影响,不能调节变换器的功率。
电流模式控制,在电压反馈的基础上,又引入了电流反馈环节,其实质是使输出电感电流跟随误差电压所设定的值,即可将电感用一个恒流源代替,从而可以使系统由二阶降为一阶,从而简化了控制系统调节器的设计。在控制性能方面远远优于电压模式,它又分为峰值电流控制、平均电流控制、滞环电流控制模式等。峰值电流是把电流峰值作为控制对象,平均电流控制是电流的平均值,平均电流模式具有高增益的电流放大器、能 jing确地跟踪电流设定值、噪声抑制能力强、无须斜坡补偿、可应用在任意电路拓扑上等诸多优点而被多数设计者所青睐。
开关变换器的控制系统一般都是在恒频的基础上进行设计的,而串联谐振逆变器的谐振频率会随着负载等效电感量的变化而改变从而电路工作状态就会发生偏移,滑入感性或容性工作状态,使整个电路效率大降低。当负载发生改变时,为了使电路仍然能处在谐振状态,就要对电路的工作频率进行跟踪,而锁相环技术是一种频率跟踪常用的方法。本设计采用频率跟踪和功率控制相合的方法对整个控制系统的进行设计,频率跟踪模块采用锁相环技术,功率控制模块采用平均电流模式的控制系统如图3-1所示,通过控制输出电路电流来达到控制输出功率,动态响应快,控制性能好,可达到良好的控制效果。
锁相环的组成和工作原理
锁相就是自动完成相位同步,能够实现两个电信号相位同步的自动控制系统称为锁相环路,简称锁相环(PLL)。锁相环是一个由振荡器产生的输出信号在频率和相位上与参考信号或输入信号同步的系统。锁相环由鉴相超音频串联谐振滋应加热电派的研究器一、环路滤波器一及压控振荡器一这三个基本部件组成。如图3-1所示,基本锁相环是一个全反馈系统,它的反馈信号等于输出信号。

锁相基本原理如下压控振荡器的输出电压作为相位比较器的输入,其输出频率的高低由低通滤波器上建立的平均电压大小所决定施加于相位比较器的另一个输入端是一外部输入信号,与来自压控振荡器的信号比较比较的结果产生的误差电压正比于,和八两个信号的相位差,经过低通滤波器后得到一个平均电压,这个平均电压朝着减小压控振荡器输出频率和信号输入频率之差的方向变化,直到两个频率获得一致,这称为相位锁定。当锁相环相位锁定时,压控振荡器能在某一范围内自动跟踪输入信号变化,这个范围称为锁定范围。

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