【正文】 ircuits,1975,SC10, 【13】李愛(ài)文，張承慧. 現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用. 北京；科學(xué)技術(shù)出版社， 2000【14】, and .”O(jiān)ptimun performance of class E amplifier with inductive pensation.” Asia Pacific Microwave ’92,1993,(Taiwan).【15】陶永華，一種新型功率MOSFET逆變器的研究. 電力電子技術(shù). 1997（5）；2528【16】沈旭，吳兆麟，等，20KW/300KHz高頻感應(yīng)加熱電源，電力電子技術(shù)，30（2）1996，10—13 指導(dǎo)教師審閱簽字： 王躍鵬 2012年3月22日附錄3燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告課題名稱： 雙E類逆變器拓?fù)潆娐贩抡嫜芯?學(xué)院（系）： *** 年級(jí)專業(yè)： 08應(yīng)用電子2班 學(xué)生姓名： *** 指導(dǎo)教師： *** 完成日期： 2012年5月2日 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展情況的說(shuō)明由于E類逆變器可以在很高的頻率下保持很高的效率，可以得到很好的正弦波，在工業(yè)生產(chǎn)中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。E類逆變器可以很好的應(yīng)用在DCDC變換，DCAC變換中，可以應(yīng)用在要求很高頻率的正弦波輸出場(chǎng)合。采用雙E類逆變器，在開(kāi)關(guān)管上承受同樣大的電壓應(yīng)力的情況下，只需在原有的E類逆變器的基礎(chǔ)上適當(dāng)改變電路，即可使原有的輸出功率提高4倍。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在原有頻率不變的情況下，極大提高了輸出功率，對(duì)下一步開(kāi)發(fā)研究高頻大功率逆變電源提供了廣闊的前景。 到目前為止，已對(duì)E類逆變器的工作原理掌握，在此基礎(chǔ)上對(duì)雙E類逆變器的原理進(jìn)行分析，并對(duì)雙E類逆變器主電路參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，利用pspice對(duì)主電路做了仿真。設(shè)計(jì)了控制電路的框圖：電流檢測(cè)波形變換逆變器驅(qū)動(dòng)電路壓控振蕩器濾波器鑒相器 相位補(bǔ)償在接下來(lái)的工作中還需要對(duì)控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)鎖相的基本原理，具體掌握鑒相器、濾波器和壓控振蕩器的組成電路與工作過(guò)程。利用CD4046設(shè)計(jì)控制電路，并計(jì)算其參數(shù)，然后用pspice仿真。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)具體實(shí)施方案設(shè)計(jì)思路本文主要對(duì)雙E類軟開(kāi)關(guān)逆變器進(jìn)行研究，在理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)感應(yīng)加熱用雙E類逆變器的控制電路，達(dá)到鎖頻鎖相的功能。本文的主要工作如下：（1）分析和研究雙E類逆變器的工作原理，為以后的仿真和設(shè)計(jì)控制電路打下基礎(chǔ)；（2）應(yīng)用pspice仿真軟件對(duì)雙E類逆變器進(jìn)行仿真研究，并分析各種狀態(tài)下MOSFET的驅(qū)動(dòng)脈沖、電壓、電流波形，做為設(shè)計(jì)控制電路的基礎(chǔ)；（3）設(shè)計(jì)控制電路，分析仿真結(jié)果中的驅(qū)動(dòng)脈沖和負(fù)載諧振頻率以及相位關(guān)系，設(shè)計(jì)鎖頻鎖相電路，保證逆變器工作在最佳或準(zhǔn)最佳狀態(tài)。主電路工作過(guò)程圖：雙E類逆變器電路圖為雙E類逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該逆變器由兩只開(kāi)關(guān)管組成，開(kāi)關(guān)管S1與S2交替導(dǎo)通，各工作半個(gè)周期，電感L1與L2為高頻扼流濾波電感，提供恒定的直流電流（在這里我們假定電流是恒定不變的）。其工作過(guò)程主要分為兩個(gè)階段：S1由關(guān)斷轉(zhuǎn)向開(kāi)通，S2由開(kāi)通轉(zhuǎn)向關(guān)斷t0t1階段：電流Ie開(kāi)始流入開(kāi)關(guān)管S1，開(kāi)關(guān)管上的電流is1開(kāi)始上升，即is1=Ieio，由于Ie恒定，流向負(fù)載的電流開(kāi)始減少。此時(shí)由于開(kāi)關(guān)管S2由開(kāi)通轉(zhuǎn)向關(guān)斷，流入S2的電流轉(zhuǎn)入流向C2，即負(fù)載電流io與I2流向電容C2，向電容C2充電，充電電流ic2=io+I2，電容C2上的電壓開(kāi)始升高。在這期間，負(fù)載電流io逐漸減少，直到負(fù)載電流減少到零，進(jìn)入下一階段。t1t2階段：負(fù)載電流開(kāi)始換向，電流I2一部分向電容C2充電，另一部分流向負(fù)載。此時(shí)負(fù)載電流Io開(kāi)始反向上升（規(guī)定負(fù)載電流從左向右為正向），由于電流I2恒定，電容C2的充電電流不斷減少，直到減少到零，此刻電流I2全部轉(zhuǎn)向負(fù)載，即io=I2.t2t3階段：由于此時(shí)電容C2的電壓已被充至峰值，C2開(kāi)始放電，流經(jīng)Cr，R，Lr，S1，電容C2上的電壓開(kāi)始減少。此時(shí)io=I2+，開(kāi)關(guān)管S1上的電流也不斷上升，此時(shí)is1=Ie+io。S1由開(kāi)通轉(zhuǎn)向關(guān)斷，S2由關(guān)斷轉(zhuǎn)向開(kāi)通t3t4階段：流向開(kāi)關(guān)管S1的電流轉(zhuǎn)移到旁路電容C1，開(kāi)始在C1建立電壓，即ic1=Ie+io，此時(shí)由于開(kāi)關(guān)管S2開(kāi)通，電流I2分別轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)管S2以及負(fù)載。電容C2通過(guò)開(kāi)關(guān)管S2放電，開(kāi)關(guān)管S2的電流is2逐漸增大，由于I2恒定，負(fù)載電流逐漸減少，直到減少到零，負(fù)載電流開(kāi)始換向，進(jìn)入下一階段。此時(shí)I2=is2.t4t5階段：=I2+io，開(kāi)關(guān)管S2的電流繼續(xù)增大，由于此時(shí)開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷，Ie=io+ic1，io不斷增大，ic1不斷減少，直到減少到零，電容C1的電壓達(dá)到峰值。圖： 雙E類逆變器工作波形t5t6階段：電容C1開(kāi)始放電，此時(shí)io=Ie+ic1，負(fù)載電流繼續(xù)上升，開(kāi)關(guān)管S2的電流為負(fù)載電流和I2之和，即開(kāi)關(guān)管S2上的電流隨著負(fù)載電流的增大而增大。主電路仿真波形 負(fù)載電流、電壓仿真波形鎖相環(huán)功能原理鎖相環(huán)主要由3個(gè)基本單元構(gòu)成：相位比較器PD，壓控振蕩器VCO和外接的R、C無(wú)源低通濾波器LPF。CD4046包含前面兩個(gè)單元，使用時(shí)外接低通濾波器，從而形成完整的鎖相環(huán)。鎖相環(huán)功能框圖如圖所示。施加于相位比較器的有輸入信號(hào)Vi（t）和壓控振蕩器的輸出信號(hào)Vo（t）。相位比較器輸出信號(hào)Vo（t）正比于Vi（t）和Vo（t）的相位差。Ve（t）經(jīng)低通濾波器濾去高頻成分后得到一個(gè)平均電壓Vd（t），去控制壓控振蕩器的頻率變化，使輸入與輸出信號(hào)頻率之差不斷減少，直到這個(gè)差值為零時(shí)鎖定，實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤。低通濾波器的時(shí)間參數(shù)決定了跟蹤輸入信號(hào)的速度，同時(shí)也限制了鎖相環(huán)的捕捉范圍。 主要參考文獻(xiàn)【1】沈錦飛，惠晶，吳雷，E類高頻諧振DC/AC變換器[J]，電力電子技術(shù)，2002,36 （6）【2】劉鋒，王華民，劉慶豐，孔令枝，一種新型逆變器的分析與設(shè)計(jì)[J]電力電子技術(shù)，2004,38 （4）【3】蘇娟 高頻功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路及并聯(lián)特性研究 西安理工大學(xué)碩士論文【4】李永平,董欣，PSpice電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，國(guó)防工業(yè)出版社，2005【5】張長(zhǎng)法，劉鋒，一種適應(yīng)于感應(yīng)加熱用新型逆變器，制造業(yè)自動(dòng)化，2004，26：16~19【6】毛鴻、王翔，CD4046集成所相環(huán)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用。電子技術(shù)應(yīng)用，1997 10 51^52【7】王華民，李朝陽(yáng)，鎖相技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用，西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，15:52~55【8】何廣敏，趙萬(wàn)生，王致良 影響MOSFET開(kāi)關(guān)速度的因素分析 《機(jī)械與電子》2000（1）【9】余岳輝，大功率電力電子器件的線發(fā)展，電源技術(shù)應(yīng)用，1999（3）【10】 and Hobson, High power classE amplifier for highfrequency induction heating applications, IEEE Proceedings of Electronic Power Applications, 1988, 24(14)。 886888【11】Lee D,Hyun Hybrid control scheme of activeclamped class E inverter with induction heating jar for high power application, Electronic Power Application[J],IEEE Proceedings,2004,151(6):704710【12】SOKAL,., and SOKAL,.。 ClassEa new class of high efficiency tuned singleended switching power amplifiers, IEEE J. Solidstate Circuits,1975,SC10, 【13】李愛(ài)文，張承慧. 現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用. 北京；科學(xué)技術(shù)出版社， 2000【14】, and .”O(jiān)ptimun performance of class E amplifier with inductive pensation.” Asia Pacific Microwave ’92,1993,(Taiwan).【15】陶永華，一種新型功率MOSFET逆變器的研究. 電力電子技術(shù). 1997（5）；2528【16】沈旭，吳兆麟，等，20KW/300KHz高頻感應(yīng)加熱電源，電力電子技術(shù)，30（2）1996，10—13三、設(shè)計(jì)過(guò)程遇到的問(wèn)題E類逆變器是新接觸的，在以前沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)。在設(shè)計(jì)期間，通過(guò)查閱相關(guān)資料，在老師指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)了E類逆變器及雙E類逆變器工作原理。逆變器工作頻率與負(fù)載諧振頻率的不同關(guān)系對(duì)應(yīng)著逆變器的不同工作狀態(tài)，為了保證逆變器在設(shè)定的安全工作狀態(tài)下工作，逆變控制電路必須具有頻率自動(dòng)跟蹤功能，以跟隨負(fù)載諧振頻率變化。另外，由于逆變器開(kāi)關(guān)器件的損耗與功率因數(shù)有關(guān)，因此希望控制逆變器負(fù)載管理因數(shù)角在要求的范圍內(nèi)，即希望逆變控制電路能實(shí)現(xiàn)相位鎖定。鎖頻鎖相電路就是實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤和相位鎖定功能的控制電路。四、下一步工作安排在接下來(lái)的過(guò)程中，首先對(duì)CD4046鎖相環(huán)進(jìn)一步學(xué)習(xí)，具體是掌握鎖相環(huán)的功能原理，并設(shè)計(jì)頻率跟蹤電路，相位補(bǔ)償電路等，使逆變器工作在諧振狀態(tài)。然后對(duì)整個(gè)閉環(huán)電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證方案的可行性。最后書面整理。具體時(shí)間安排如下：第十一周到十二周：根據(jù)雙E類逆變器電路原理，要使電路工作在最佳狀態(tài)，設(shè)計(jì)合理的閉環(huán)控制電路；第十三周：計(jì)算參數(shù)，對(duì)閉環(huán)電路進(jìn)行仿真；第十四到十七周：整理所設(shè)計(jì)的電路，寫論文。五、意見(jiàn)及建議本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，王躍鵬老師給了我很大的幫助，非常感謝！在以后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)更加努力。附錄4英文翻譯用于熒光燈的一種新型高功率因數(shù)單開(kāi)關(guān)電子鎮(zhèn)流器摘要——本文介紹了一種基于E類放大器和通過(guò)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)低電壓應(yīng)力的高功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器熒光燈。該鎮(zhèn)流器是通過(guò)一個(gè)集成的降壓—升壓轉(zhuǎn)換器和并聯(lián)諧振的E類放大器獲得。降壓—升壓轉(zhuǎn)換器用于功率因數(shù)校正。降壓—升壓轉(zhuǎn)換器在非連續(xù)模式（DCM)下，工作在恒定頻率和固定占空比，以獲得高輸入功率因數(shù)。介紹熒光燈在家里使用代替了白熾燈而逐漸成為一種非常受歡迎的光源。這是因?yàn)樗幸恍﹥?yōu)勢(shì)，比如它能發(fā)出更亮的光、有更長(zhǎng)的使用壽命等。此外，使用電子鎮(zhèn)流器發(fā)光的緊湊型熒光燈具有體積小、質(zhì)量輕、效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是，這種熒光燈最主要的缺點(diǎn)是燈管的成本高，尤其是當(dāng)燈泡中使用電子鎮(zhèn)流器并且要求嚴(yán)格執(zhí)行IEC—1000—3—2諧波標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。這種較高的初始成本是通過(guò)在長(zhǎng)期使用中它有更高的效率和更長(zhǎng)的壽命來(lái)補(bǔ)償?shù)?。但帶電子?zhèn)流器的熒光燈仍然很難獲得市場(chǎng)。這就是為什么現(xiàn)在存在盡可能減少電子鎮(zhèn)流器的成本這樣一種趨勢(shì)，是為了使它們相對(duì)于傳統(tǒng)的電磁鎮(zhèn)流器有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。減少成本的一種可能的方法是用于鎮(zhèn)流器的電子元件數(shù)量減少，這可以通過(guò)在幾個(gè)階段的一個(gè)中集成來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖一是一個(gè)傳統(tǒng)的緊湊型熒光燈鎮(zhèn)流器的電路框圖?？梢钥闯?，傳統(tǒng)的電子鎮(zhèn)流器分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段是有源功率因數(shù)校正階段，是通過(guò)全橋不控整流實(shí)現(xiàn)。這個(gè)階段是用來(lái)糾正輸入功率因數(shù)，因此，鎮(zhèn)流器看成是一個(gè)電阻負(fù)載。同時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的直流輸出電壓提供給第二個(gè)階段。第二個(gè)階段是用高頻率諧振逆變器點(diǎn)亮燈，并在正常運(yùn)行期間穩(wěn)定它的電流。諧振逆變器應(yīng)該提供一個(gè)交替對(duì)稱的電流來(lái)保證燈的兩個(gè)電極的磨損相同。通過(guò)把兩個(gè)階段集成在一個(gè)電路中可以減少圖1（a）中用于電子鎮(zhèn)流器的元件數(shù)量，如圖1（b）。這種單一的階段既調(diào)節(jié)輸入功率因數(shù)，也用于驅(qū)動(dòng)熒光燈。這種集成技術(shù)已進(jìn)行過(guò)深入的研究，并取得了顯著的成果。通常情況下，D類放大器或半橋逆變器時(shí)候用來(lái)實(shí)現(xiàn)諧振的。D類逆變器是用來(lái)產(chǎn)生方波，濾波后為熒光燈提供正弦波。D類放大器和半橋逆變器都是使用兩個(gè)晶體管輸出方波。它們中有一個(gè)沒(méi)有接地參考，就要使用一個(gè)特殊的驅(qū)動(dòng)，并且會(huì)增加成本。為了減少鎮(zhèn)流器的元件數(shù)量，文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了在幾個(gè)集成拓?fù)潆娐分杏肊類放大器代替D類放大器。E類放大器和D類放大器相比有一些優(yōu)點(diǎn)，比如：只有一個(gè)開(kāi)關(guān)，零電壓開(kāi)通，效率高，能在高頻下工作。但是，它的主要缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)管兩端的電壓應(yīng)力高，是電源電壓的4倍。本文提出了一種基于E類放大器和具有低電壓應(yīng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)的高功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器熒光燈。這種鎮(zhèn)流器通過(guò)集成調(diào)節(jié)功率因數(shù)的降壓—升壓變換器和實(shí)現(xiàn)諧振的并聯(lián)諧振E類放大器獲得。降壓—升壓變換器在非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）下，以恒定頻率，恒占空比工作，獲得高輸入功率因數(shù)。在占空比低于50%下工作降低開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力，因此降壓—升壓變換器工作在降壓模式下，來(lái)降低開(kāi)關(guān)電壓應(yīng)力。然而，當(dāng)占空比低于50%時(shí)，E類放大器會(huì)產(chǎn)生不對(duì)稱的電流波形通過(guò)熒光燈。本文中，通過(guò)使用變壓器代替諧振電感并在變壓器副邊串聯(lián)電感后接熒光燈來(lái)避免這個(gè)問(wèn)題。最終，鎮(zhèn)流器是帶功率因數(shù)校正的集成拓?fù)潆娐?，并提供了一個(gè)對(duì)稱的低幅值的電流波形。使用的電源開(kāi)關(guān)是帶二極管的MOSFET。開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通。主要缺點(diǎn)是這種拓?fù)潆娐吩陂_(kāi)關(guān)管上電流應(yīng)力很高。下面對(duì)電路做了分析一設(shè)計(jì)，并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第二節(jié)對(duì)電路做了推導(dǎo)與分析。第三節(jié)用一個(gè)例子說(shuō)明了設(shè)計(jì)方法。第四