技术干货 同步双频感应加热电源电路仿真分析

双频的感应加热电源在进行工作时，能够同时控制不同波频的电源单元进行加热工作，可以有效解决传统的单频加热电源二次返工问题。本文将会对双频加热电源的电路仿真和输出波形进行分析，帮助工程师更加轻松的完成技术设计。本次测试使用的是通用性测试软件，对同步双频感应加热电源电路进行仿真，并与中、高频感应加热电源单独工作时的仿真结果进行比较。

首先，我们要对双频感应加热电源的中频单元，也就是中频加热电源单独工作时的状态进行仿真扫描，并观察结果。其反馈的结果如图1（a）所示。由图1（a）可见，电流为幅值300A、频率10KHz的方波，电压为幅值200V、频率10KHz的正弦波，电压落后电流18°，电路工作在容性状态。

测试完中频单元后，接下来我们需要单独对双频感应加热电源电路中的高频单元，也就是对高频加热电源单独工作时的状态进行仿真扫描，并观察结果。其反馈的结果如图1（b）所示。由图1（b）可以发现，当高频电路处于稳定状态时，经IGBT并联后的电压为幅值280V的方波，电流为幅值约270A的正弦波，电流落后电压20°，电路工作在感性状态。

图1 中频、高频电路单独工作仿真扫描结果

在针对中频单元和高频单元进行分别的工作状态测试后，接下来我们需要采用双频加热电源模型进行整机仿真，其仿真图如图2所示。由图2我们可以看出，在工作过程中，高频电源单元电压输入为280V，频率200KHz，变压器变比为7：2。中频电源单元电流源输入为300A，频率为10KHz。仿真输入结果如图3所示。

图2 双频加热电源模型仿真图

图3 仿真输入结果

在经过了整机的模型仿真测试后，通过对仿真输入结果的分析后可以得出，同步双频感应加热电源电路工作达到稳定状态时，等效负载两端的电压呈现中频信号和高频信号叠加的周期振荡波形，电压信号波形的轮廓为中频输入的电压信号轮廓，从该波形还观察到高频信号频率约为中频信号的20倍。高频感应加热电源单元及中频加热电源单元各自输出的波形、频幅及相位差正常，互不干扰。中频单元输出电流存在少量谐波。

通过对上文中图3和图2模型仿真图的对比分析后我们还可以发现一个现象，那就是在仿真反复调试中，改变电路高频单元中阻抗元件参数，对中频单元输出的电压电流波形影响很小，但改变中频单元中阻抗元件参数将会对高频单元的电压电流波形造成较大影响。

总结

工程师在进行双频型的感应加热电源技术设计时，可以参照本文中所总结的高频、中频单元工作特性完成修改，全面提升整机工作效率，有效节能。