摘　要：介绍一种基于Fuzzy－DPLL复合控制方式的逆变控制器，它具有快的动态性能、高精度稳态性能及高可靠性的特点。

　　关键词：变频电源；逆变器；数字锁相环；Fuzzy－DPLL复合控制器

　　1　高品质变频电源整体结构

　　在文献［1］采用的IC－PLL控制中，对于频率阶跃输入，没有稳态跟踪误差，即可使系统达到高精度控制。但是在实际应用中，还存在一些问题，通过实验和测试分析表明，采用CD4046－PLL电路构成开关逆变电源的频率自动跟踪控制器具有一定的缺陷，一是IC－PLL的过渡期长，超调大，使环路进入锁定状态需要很长的时间；二是逆变电源在感应加热工作中存在IC－PLL失锁现象，抗干扰能力小；三是死区时间控制需要辅助电路并存在零漂；另外，IC－PLL电路在不同的频率段工作时，需要不同的滤波网络参数，使启动电路结构复杂和可靠性降低。
                
     针对IC－PLL逆变控制的不足，新设计的变频电源整体结构如图1所示。整流器采用APFC控制，开关逆变器采用数字锁相环（DPLL）结合Fuzzy控制方式对频率进行跟踪控制，增强频率跟踪的范围，提高抗干扰能力，使输入输出功率因数都得到控制和提高。由主控高速单片机MCU来实现频率跟踪控制及功率因数的调节和功率控制，其中MCU通过控制APFC的PWM对整流器进行功率因数调节和功率控制；同时MCU采用Fuzzy－DPLL复合控制策略实现逆变桥开关管的过零导通，以对逆变器的输出频率进行跟踪控制。
              
     2　基于Fuzzy－DPLL的逆变电源控制器

　　基于Fuzzy－DPLL的逆变电源控制器结构如图2所示。当相位（或频率）误差大于给定值时，以Fuzzy－DPLL控制方式工作；当相位（或频率）误差小于给定值时，系统进入数字锁相环方式工作。这样由Fuzzy控制切换到DPLL控制方式后，即可保证逆变器工作于谐振或准谐振准态，同时使系统的频率跟踪范围扩大和抗干扰能力加强。

　　2．1　数字锁相环（DPLL）算法设计与实现
              
    根据集成锁相环的工作原理设计DPLL，原理说明如图3所示。计数器0在同步信号作用下，记录同步信号的周期与相位，周期记为T0（n）；计数器1相当于 压控振荡器，其频率相位修正后的锁相环实际输出信号的周期为T（n）。在n个周期内计算出T（n），在第n＋1个周期启动计数器1。定义θ（n）为本周期的相位差，实际上θ（n）是启动定时器T0（n＋1）与启动定时器T（n）的时间差。如果T（n）滞后于T0（n＋1），则θ（n）为负，反之，则为正。于是有：
                    
    集成锁相环的调节包括频率修正和相位修正。在DPLL中，将频率和相位分别加以修正，引入频率修正的变量T′（n），在不考虑滤波作用时，将其修正为T′（n）＝T0（n）。引入RC低通滤波器，将T0（n）作为滤波器的输入，将T′（n）作为滤波器的输出，可以写出离散化的表达式：
                  
     式（2）中A为滤波参数，A＝τ／（Ts＋τ），0＜A≤1；其中Ts为采样周期；τ为时间常数，τ＝RC。

　　在DPLL算式中，如果同步信号发生变化，必然产生相位误差，因为计算出来的前一个周期直接作为计数器1的计数值时，不进行相位校正，则无法消除相位误差。因此要引入相位修正：
                  
    式（3）中B为相位修正系数，0＜B＜1。

　　由式（2）、式（3）构成DPLL的基本算式，利用一个计数器记录T0（n）。当输入脉冲上升沿到来时，单片机产生中断，读取计数器的值经运算处理后可得θ（n），通过同步输入脉冲个数与计数器1周期个数的比较来确定θ（n）的符号。在高频或频率变化较大时，两个周期相差较大，频率跟踪速度较慢。因此，在算法实现时采用先频率修正，后频率相位同时修正的调节方法。开放频率相位同时修正的条件是｜