感应加热电源功率模型预测移相控制技术研究

作     者：刘瑞强 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘庆丰;冷朝霞

授予年度：2016年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：感应加热 预测控制 功率模型 补偿算法 

摘      要：感应加热装置是利用电磁感应原理把电能转化为热能的设备,与传统的加热设备相比具有无污染以及容易实现自动化等诸多优点,已被应用于许多工业领域,如透热、熔炼、热处理和焊接等。在大功率情况下,通常还要求电流响应速度要快,然而对于传统的PI控制器其调节时间比较长,很难满足系统对控制性能的要求。为了提高系统的动静态性能,本文将基于单相全桥拓扑的感应加热电源作为研究的对象,对模型预测控制技术在感应加热系统中的应用进行了研究。本文首先阐述了感应加热电源的工作原理,分析了系统的拓扑结构以及调功方式,针对负载等效模型介绍了串联电路谐振特性。然后建立系统的离散状态空间模型及功率模型,并利用MATLAB对系统模型进行验证。接着重点介绍了模型预测控制技术的原理,并设计出感应加热电源功率模型预测控制算法及模型补偿算法,使性能指标函数达到最优来求解控制量。本文采用MATLAB/SIMULINK搭建仿真模型,并对所设计的预测控制器与PI控制器的控制效果进行分析比较。最后搭建感应加热实验平台完成了系统控制性能实验验证。实验结果表明,采用预测控制器的感应加热电源其输出功率能够跟踪到给定功率。同时,系统输出功率稳定,鲁棒性好。