如何使用Buck型电路进行感应加热电源的控制算法研究

　　针对感应加热电源存在的精度低、谐波污染高和效率低等问题，传统方法一般是采用PID或者模糊控制法对逆变电路进行优化，很难达到预期效果。基于节能环保的理念，设计了一种模糊滑模控制算法对电路进行优化，通过仿真建立了20 kW/100 kHz 的Buck型感应加热电路，采用模糊滑模控制算法对Buck型电路进行控制，提高了输出电压的稳定性和快速响应性，实现了近似输出恒定功率的控制及较低的谐波含量，使感应加热电源具有更好的鲁棒性和自适应能力；符合IEC61000—3—2ClassA标准。

　　随着工业加热领域的不断发展，高频电源加热已成为近几年来研究的热点问题。感应加热作为一种新兴的加热方法，与传统方法相比具有许多优势，因而在日常生活和工业领域中得到了广泛的应用。

　　随着感应加热的广泛应用，感应加热电源也出现了一些问题（如控制精度低、数字化程度低等）。随着控制领域、高频化技术的不断提高，今后的发展趋势将向负载匹配自适应程度高、高智能化控制、低谐波污染等方向发展。

　　根据IEC61000—3—2ClassA标准，本文基于节能环保理念设计了一款 Buck 型 20 kW/100 kHz的感应加热电源，主要对模糊、滑模控制进行研究，并将其相结合应用于感应加热电源系统中。经过Matlab仿真数据可知：模糊滑模控制比 PID控制具有更高的电压稳定性、功率稳定性和抗干扰能力。

　　感应加热电源的原理框图如图1所示，主要由 Buck电路、逆变电路、锁相环（PLL）电路及控制电路组成。在感应加热电源中，AC 380 V经过整流滤波产生近似直流电压供给Buck电路，Buck电路滤波降压后供给逆变电路，最后，提供给感应加热器近似同频同相位的高频电流、电压波形。感应加热器经电流、电压采样输入到锁相环控制电路进行处理，产生4路PWM波给逆变电路，控制电路中经过模糊滑模控制算法改变功率调节和频率调节后，则产生一路PWM波给Buck电路来实现感应加热电源闭环控制系统的调频、调功研究。