变频串联谐振装置几种调制方法

变频串联谐振装置脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化，导致集肤深度也随之而改变，在 某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响，这在要求严格的应用场合中 是不允许的。但是由于脉冲频率调制方法实现起来非常简单，故在以下情况中可以考虑使用它：

1）如果负载对工作频率范围没有严格限制，这时频率必须跟踪，但相位差可以存在而不处于谐振工作 状态。

2）如果负载的Q值较高，或者功率调节范围不是很大，则较小的频率偏差就可以达到调功的要求。

变频串联谐振装置脉冲密度调制方法的主要缺点是：逆变器输出功率的频率不等于负载的自然谐振频率，在需要功率 闭环的场合中，工作稳定性较差。由于每次从自然衰减振荡状态恢复到输出功率状态时要重新锁定工作频 率，这时系统可能会失控。因此在功率闭环或者温度闭环的场合，工作的稳定性不好。其另一个缺点就是功 率调节特性不理想，呈有级调功方式。

谐振脉冲宽度调制（PWM）方法

谐振脉冲宽度调制是通过改变两对开关管的驱动信号之间的相位差来改变输出电压值以达到调节功率的 目的。即在控制电路中使原来同相的两个桥臂开关（S1，S2）、（S3，S4）的驱动信号之间错开一个相位 角，使得输出的正负交替电压之间插入一个零电压值，这样只要改变相位角就可以改变输出电压的有效值， 最终达到调节输出功率的目的。

这种控制方法的优点是电源始终工作在谐振状态，功率因数高。但存在反并联二极管的反向恢复问题、 小负载问题、软开关实现问题。

脉冲加频率调制方法

针对上述控制方法的优缺点，一些复合型控制方法的研究日益引起重视，脉宽加频率调制方法就是一种 较好的控制方法。在一般的逆变器中，常用的移相PWM方法的工作频率是固定的，不需考虑负载在不同工 作频率下的特性。而在串联谐振感应加热电源中使用移相PWM方法时，则要求其工作频率必须始终跟踪负 载的谐振频率，通常使某一桥臂的驱动脉冲信号与输出电流的相位保持一致，而另外一个桥臂的驱动脉冲信 号与输出电流的相位则可以调节。图4和图5中，S1和S4驱动信号互补，S2和S3驱动脉冲信号互补，S1驱 动信号相位与负载电流的相位保持相同，而S3的驱动脉冲与S1的驱动脉冲信号之间的相位差β在0～180范 围内可调，调节β就可以调节输出电压的占空比，即调节输出功率。

根据输出电压和输出电流的不同相位关系，有2种PWM调节方式：升频式PWM和降频式PWM。

升频式

为保证滞后臂（S1，S4）触发信号前沿同电流信号同相，角频率须根据移相角β的大小改变。即在通过 调节移相角β调节功率的同时改变频率f。在β调节过程中，在增大输出脉冲宽度的同时，将引起输出电压相 对于输出电流的相位不断减小并滞后于输出电流，这说明输出频率也在不断升高，因此称这种调制方式为升 频式PWM。这时S1、S4管各导通180，已经实现ZCS。超前臂S2，S3在大电流下开通，D2，D3在大电流 下关断因而有反向恢服。通过在S2、S3臂上串联电感也可实现ZCS。，这种方法适用于有关断尾部电流、 关断损耗占主导的双极型器件，如IGBT，SIT，MCT等。同时应注意电路布局减小分布电感，以减小二极管 反向恢复带来的电压尖峰。