串联型固态感应加热电源因其起动容易、易高频化的优点在高频感应加热领域被广泛应用 。为保证逆变器安全工作并提高工作效率，串联型逆变器一般工作在感性准谐振状态。目前 广泛应用的串联型逆变器锁频锁相方法虽然可以实现逆变器感性工作状态控制，但是负载功 率因数角随负载参数变化，不能实现定角控制,影响逆变器安全、稳定、高效地运行。所谓 定角控制是指在逆变器运行过程中保持功率因数角恒定，且不受负载参数变化影响，从而确 保逆变电源安全、稳定、高效地工作。本文从定角控制角度对串联型逆变器锁频锁相方法进 行研究，提出一种复合锁频锁相方法，实现了定角控制。
1锁频锁相控制方法
串联型逆变器锁频锁相电路的输入信号一般取表示负载谐振频率、相位的负载电流信号I H。压控振荡器的输出信号Vf经过死区形成电路和隔离驱动电路后，通过控制功 率开关器件的开通与挂断来控制负载电压的频率与相位，使负载电压的频率和相位随负载 电流的频率和相位变化。由于电流采样、隔离驱动、逆变功率开关器件的开通与挂断都需要 时间，导致锁相环输入输出信号的相位关系并不代表负载电压电流的相位关系，需加入相位 补偿环节，分析如图2所示。
IH为主电路中负载电流波形，IH1为由电流互感器取出的负载电流信号，由于电 流互感器原边与副边信号间存在延时Δt1，则 IH1滞后IH的时间为Δt 1。从压控振荡器输出到功率开关器件开通，延时为Δt2，则UH滞后Vf的时间 为Δt2。锁相环锁定状态即Iin与Vf同频同相时，若不加入相位补偿环 节， 即
则负载电压滞后负载电流的时间为Δt1＋Δt2，相位差φ＝ f×(Δt1＋Δt2）×360°。可见，由于延时的存在，锁定状态下逆变器工 作在容性不安全状态。为弥补因控制信号延时引起的控制偏差，锁频锁相控制电路一般加入 相位补偿环节，当相位补偿环节完全补偿控制电路信号延时，即补偿时间Δt＝Δt 1＋Δt2时，锁相环输入输出信号的相位关系等于负载电压电流的相位关系，锁相 环锁定状态下负载功率因数角为0。为避免因负载参数变化使逆变器工作状态偏移到容性不 安全状态，一般控制逆变器工作在感性准谐振状态，实现方法是在相位补偿电路完全补偿控 制信号延时Δt1＋Δt2基础上加入额外补偿时间Δt3，即相位补偿环节 总延时为Δt＝Δt1＋Δt2＋Δt3，使得锁定状态下逆变器负载电 压相位超前负载电流Δt3，负载功率因数角φ＝f×Δt3×360°，从而保 证了逆变器工作在感性状态。 
复合锁频锁相方法是锁频锁相闭环控制与定角开环控制相结合的控制系统，他在锁频锁相控 制电路基础上由动态相位补偿电路替代了目前所普遍采用的固定延时相位补偿电路，在负载 频率变化后自动调节功率因数角，从而提高锁频锁相环节的控制精度和动态性能，在逆变器 负载的动态变化过程中，既实现了频率跟踪，又实现了定角控制，保持逆变器功率因数角恒 定。
图4中，IH1，IH2为电流互感器取出的负载电流信号，IH1经电阻转换 成电压信号U-，IH2经整流滤波环节变为平直电流信号
三极管T1工作在 放大区。负载冷态或重载时，频率较低，电压比较器阀值电压U+=U1,补偿时间Δt＝Δt1（见图5），负载功率因数角φ＝f1×Δt1×360°。负载 温度 上升进入热态或发生轻载时，负载电流频率上升，同时负载电流幅值增加使增加 ，引起T1基极电流增加，发射极电位上升，电压比较器阀值电压U+=U2，U2> U1，补偿时间Δt＝Δt2，Δt2 <Δt1，负载功率因数角φ ＝f2×Δt2×360°，补偿时间减小限制频率上升过程中负载电压电流相位差增 加，控制功率因数角基本不变，实现了定角控制。上一篇：一种小功率通用变频器的设计
