一種磁控管變頻電源電路啟動過程控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及感應(yīng)加熱電源裝置在磁控管啟動過程的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]感應(yīng)加熱電源裝置，如微波爐電源，其負載是一電真空器件——磁控管，如同其他電真空器件一樣，其通電后需要一啟動過程，方能開始正常工作。這是因為磁控管正常工作的條件是燈絲能夠按陽極電壓的控制發(fā)射電子流，只有達到這種狀態(tài)，磁控管才能正常發(fā)出微波功率。而燈絲必須通過一定的加熱時間，達到足夠高的溫度后，才能按受控條件發(fā)射電子流，這就是所謂的啟動過程。在此過程中，由于磁控管尚不能產(chǎn)生微波功率，電源裝置的負載基本處于輕負荷狀態(tài)，而在這種輕負載狀態(tài)下電源變換電路的電壓傳輸系數(shù)較高，容易導(dǎo)致陽極電壓升高。同時，此過程還是一個由輕負載過渡到額定負載的大幅度負載變化過程，因此如果啟動過程控制方式不合適，容易破壞開關(guān)電源正常工作條件使其無法正常工作，輕則無法正常啟動，重則損壞功率器件；或?qū)е麓趴毓軗p壞。好在不論何種拓撲形式的開關(guān)電源都具備的電壓傳輸系數(shù)和輸出功率大小的調(diào)整能力，只要采用合理的設(shè)計方案，均可以改善上述問題。如在現(xiàn)有微波爐產(chǎn)品的感應(yīng)加熱電源裝置中就采用了以較小的輸出功率啟動和在啟動階段逐步加大電壓傳輸系數(shù)，即所謂軟啟動方式，改善上述問題。
[0003]但是上述的軟啟動方式采用的是開關(guān)電源產(chǎn)品設(shè)計普遍采用的通則，沒有針對磁控管自身的特點，因此效果有限。以至在啟動時次級整流二級管反壓仍達7000V以上，較運行狀態(tài)的典型電壓值4100V要高出約70%以上。且這高壓與電網(wǎng)電壓成比例，導(dǎo)致了高壓整流管必須要承受近8KV的反向電壓。尤其對于采用高頻方式的感應(yīng)加熱電源，高壓二極管必須承受高頻高反壓，非通常的工頻高反壓，這對高壓二極管的規(guī)格就提出了很高的要求。同時如上所述由于在啟動期間電源裝置的主負載陽極電流處于空載狀態(tài)，使燈絲電流成為電源的實際主負載，還導(dǎo)致燈絲電流容易高于規(guī)格書給定的規(guī)格，不利于燈絲壽命。再加上不同廠家設(shè)計制造磁控管的差異、磁控管個體間的差異、磁控管的工作環(huán)境條件差異和啟動時工況差異等都會影響啟動過程，因此上述軟啟動方式難以保證在以上諸多條件下，同時實現(xiàn)啟動平穩(wěn)、限制次級整流二極管反向電壓、燈絲電流控制在穩(wěn)定范圍內(nèi)等滿意的控制效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有磁控管啟動過程中易造成次級整流二極管承受過高反向高壓和啟動一致性的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種磁控管變頻電源電路啟動過程控制方法，所述磁控管變頻電源電路包括整流濾波電路、電源變換電路、取樣模塊、控制模塊、頻率/脈寬調(diào)制產(chǎn)生單元和驅(qū)動電路；所述整流濾波電路用于對交流電源的電流進行整流濾波，其輸出端接所述電源變換電路；所述電源變換電路包括電連接的功率開關(guān)管和功率傳輸網(wǎng)絡(luò)拓撲；所述功率傳輸網(wǎng)絡(luò)拓撲用于向磁控管的陽極和陰極提供電壓；所述功率開關(guān)管的控制端接所述驅(qū)動電路的輸出端，所述驅(qū)動電路的輸入端接所述頻率/脈寬調(diào)制產(chǎn)生單元的輸出端，所述取樣模塊用于監(jiān)控參數(shù)的取樣并將其輸出信號送入所述控制模塊，所述頻率/脈寬調(diào)制產(chǎn)生單元受所述控制模塊控制；
所述控制方法包括以下步驟:
步驟S1:上電后，所述頻率/脈寬調(diào)制產(chǎn)生單元在所述控制模塊的控制下以初始最小脈寬值和初始開關(guān)頻率值向所述驅(qū)動電路發(fā)送開關(guān)控制信號，同時，所述取樣模塊進行取樣并將取樣信號輸出至所述控制模塊；
步驟s2:所述頻率/脈寬調(diào)制產(chǎn)生單元受控逐漸增大其輸出的開關(guān)控制信號的脈寬，直至所述控制模塊根據(jù)所述取樣模塊的取樣信號判斷出磁控管燈絲功率達到預(yù)設(shè)的燈絲加熱基本功率值；
步驟s3:根據(jù)所述取樣模塊的取樣信號，所述控制模塊判斷磁控管陽極電流是否增大及增大量:
若增大，所述控制模塊依照所述電源變換電路的傳輸特性，按磁控管陽極電流的增大量，控制所述頻率/脈寬調(diào)制產(chǎn)生單元增加其輸出的開關(guān)控制信號的脈寬和降低開關(guān)控制信號的頻率，以增大電源輸出給磁控管的功率；
若未增大，所述頻率/脈寬調(diào)制產(chǎn)生單元維持其輸出的開關(guān)控制信號的脈寬和頻率不變；
步驟s4:根據(jù)所述取樣模塊的取樣信號，所述控制模塊判斷磁控管陽極功率是否達到磁控管起振功率閾值:
若未達到，返回執(zhí)行步驟s3;
若達到，所述磁控管變頻電源電路啟動過程完成。
[0005]進一步的，所述取樣模塊為磁控管陽極電流取樣電路，所述磁控管陽極電流取樣電路取樣磁控管的陽極電流，再將取樣結(jié)果輸出給控制模塊；或者，所述取樣模塊為輸入電流取樣電路，所述輸入電流取樣電路取樣所述整流濾波電路的輸出電流，再將取樣結(jié)果輸出給控制模塊。
[0006]更進一步的，
步驟s2中:
所述控制模塊判斷出磁控管功率達到燈絲加熱基本功率值時，將此時所述取樣模塊取樣到的電流值作為電流參考值；
步驟s3中:
每隔工頻半周期，所述控制模塊將從所述取樣模塊取樣到的當(dāng)前電流值與所述電流參考值進行比較，判斷兩者大小及差值:
若判斷當(dāng)前電流值大于所述電流參考值，且差值大于預(yù)設(shè)的電流增大識別閾值，所述控制模塊判斷磁控管陽極電流增大，同時將該取樣到的電流值替換原所述電流參考值作為新的所述電流參考值；
否則，所述控制模塊判斷磁控管陽極電流未增大，所述電流參考值維持不變。
[0007]再進一步的，
步驟s3中，所述電流增大識別閾值為所述控制模塊中電流AD分辨率的2至6倍。
[0008]進一步的，還包括:
步驟s5:若所述控制模塊判斷所述取樣模塊取樣到的電流值在若干個工頻半周期內(nèi)維持不變，則所述控制模塊控制所述頻率/脈寬調(diào)制產(chǎn)生單元增大其輸出的開關(guān)控制信號的脈寬，必要時同時調(diào)低開關(guān)控制信號的頻率；
步驟s6:若所述控制模塊判斷所述取樣模塊取樣到的電流值依舊維持不變，則所述控制模塊判斷磁控管陽極或燈絲開路，控制所述磁控管變頻電源電路停止工作。
[0009]進一步的，
所述取樣模塊還可以是輸入電流取樣電路和輸入電壓取樣電路所述輸入電流取樣電路取樣所述整流濾波電路的輸出電流，再將取樣結(jié)果輸出給所述控制模塊；所述輸入電壓取樣電路取樣所述磁控管變頻電源的輸入電壓，并將取樣結(jié)果輸出至所述控制模塊；所述控制模塊根據(jù)所述輸入電流取樣電路和所述輸入電壓取樣電路的取樣結(jié)果計算所述磁控管變頻電源電路的輸入功率；
步驟s2中，所述控制模塊根據(jù)所述磁控管變頻電源電路的輸入功率判斷磁控管燈絲功率是否達到預(yù)設(shè)的燈絲加熱基本功率值；
步驟S3中，所述控制模塊根據(jù)所述磁控管變頻電源電路的輸入功率判斷磁控管陽極電流是否增大及增大量；
步驟s4中，所述控制模塊根據(jù)所述磁控管變頻電源電路的輸入功率判斷磁控管陽極功率是否達到磁控管起振功率閾值。
[0010]更進一步的，
步驟s2中:
所述控制模塊判斷出磁控管功率達到燈絲加熱基本功率值時，將此時所述磁控管變頻電源電路的輸入功率作為輸入功率參考值；
步驟s3中:
每隔工頻半周期，所述控制模塊將當(dāng)前所述磁控管變頻電源電路的輸入功率與所述輸入功率參考值進行比較，判斷兩者大小及差值:
若判斷當(dāng)前輸入功率大于所述輸入功率參考值，且差值大于預(yù)設(shè)的功率增大識別閾值，所述控制模塊判斷磁控管陽極電流增大，同時將當(dāng)前輸入功率值替換原所述輸入功率參考值作為新的所述輸入功率參考值；
否則，所述控制模塊判斷磁控管陽極電流未增大，所述輸入功率參考值維持不變。
[0011]步驟S3中，所述功率增大識別閾值為控制模塊根據(jù)所述輸入電流取樣電路和所述輸入電壓取樣電路的取樣結(jié)果計算出的以二進制表示的輸入功率值的最低有效位的2至6倍。
[0012]進一步的，所述的控制方法還包括:
步驟s5:若所述控制模塊判斷所述磁控管變頻電源電路的輸入功率在若干個工頻半周期內(nèi)維持不變，則所述控制模塊控制所述頻率/脈寬調(diào)制產(chǎn)生單元增大其輸出的開關(guān)控制信號的脈寬，必要時同時調(diào)低開關(guān)控制信號的頻率；
步驟s6:若所述控制模塊判斷所述磁控管變頻電源電路的輸入功率依舊維持不變，則所述控制模塊判斷磁控管陽極、燈絲開路，控制所述磁控管變頻電源電路停止工作。
[0013]進一步的，
步驟Si中，對于單管Z