基于AVR的高精度CPSM感应加热电源研究

利用T／C1输入捕获功能对基准脉冲计数，以16个脉冲作为一个控制单元，在中断服务子程序中标记64个连续控制单元，并将标记号保存到变量number(number=1，2，3……64)中，从而构成一个控制周期Tc。每一个周期进行一次A／D转换，在ADC结束中断服务子程序中获取10位控制量D9～D0，根据该值控制各个单元。为给程序的运行争取尽可能多的时间，采用预估算方法，即在当前控制单元计算出下一个单元的4位控制量out_data，在下一个单元的起始时刻先输出该控制量，紧接着计算出下下个单元的控制量，依次循环，从而保证了控制脉冲的连续性。
CPSM子函数用于计算各单元控制量。因A／D转换后得到10位控制量D9～D0，又有64个控制单元，故要将D9～D0个脉冲平均分配到64个单元中。D9～D0／64=D9～D6，故先将D9～D6赋值给控制量out_data，再将D5～D0个脉冲平均分配到64个单元中。图5b中，m=6；n=1，2，3，……，6。该算法可以理解为PSM方法的软件实现，当前单元在D9～D6个脉冲基础上，根据标记量number及D5～D0各位的值决定增加的脉冲个数，并将其保存到控制量out_data中，通过该变量控制PSM电路。

4 实验结果和分析
为验证CPSM控制方法的正确性，设计了一台样机，基本参数为：输出功率为5 kW，输出频率为100 kHz，输入电源为三相交流380 V／50 kHz；负载等效电感L0=1．84 μH，谐振电容C0=1．36 μF，等效电阻R0=0．28 Ω；谐振回路的品质因数Q=4．19。图6a，b为V1在不同密度时一个控制周期内的驱动脉冲波形，可见，其控制精度达到1／1 024。

图6c，d为在不同脉冲密度下的输出电压电流波形，由图可见，由于脉冲均匀分布，即使在较低的密度下，输出电流也能保持平稳连续。验证了该设计方法的可行性。

5 结论
这里提出了复合脉冲均匀密度调制的感应加热电源功率控制策略。在控制脉冲均匀分布的同时，其控制精度可提升到1／1 024，使输出功率更稳定，调节更灵活；采用了预估算的编程方法，提高了工作频率；逆变环节采用串联谐振式逆变电路，控制开关管在零电压开通和零电流关断。实验结果验证了该方案可行，该控制方法对于感应加热设备的高精度控制和节能具有重要意义，且便于对传统设备进行改造，具有广阔的应用前景。