感應(yīng)加熱電源具有效率高、綠色無污染、控制方式靈活和加熱速度快等優(yōu)點，在工業(yè)熱處理領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文首先對感應(yīng)加熱的基本機理和特性，以及目前的主要功率調(diào)節(jié)方式進行了介紹。針對傳統(tǒng)脈沖密度控制輸出功率有級性以及輸出負載電流斷續(xù)的缺點，易導(dǎo)致鎖相環(huán)電路無法可靠工作，提出了一種改進脈沖密度控制方法，并進行了深入的研究和分析，論文完成的主要工作如下：1.針對傳統(tǒng)脈沖密度控制感應(yīng)加熱電源功率輸出有級性的缺點，提出了一種改進脈沖密度控制方法。與均勻脈沖密度控制方法進行比較研究，詳細分析了改進脈沖密度控制脈沖的產(chǎn)生機理和逆變電路換流過程，并采用有限狀態(tài)機的方法產(chǎn)生功率開關(guān)器件的控制脈沖。結(jié)合Matlab和ModelSim聯(lián)合仿真工具進一步驗證了控制脈沖產(chǎn)生的合理性和有效性。2.針對脈沖密度控制在負載品質(zhì)因數(shù)小于等于2時負載輸出電流容易出現(xiàn)波動或者斷續(xù)的問題，設(shè)計了一種改進的鎖相環(huán)頻率跟蹤控制電路。引入了負載峰值電流檢測和比較環(huán)節(jié)，并在鎖相環(huán)電路中加入了采樣保持器。相比傳統(tǒng)鎖相環(huán)控制電路進一步提高了逆變器對負載電流相位的跟蹤捕捉性能，改善了功率開關(guān)器件在零電流和零電壓狀態(tài)時的開關(guān)特性。3.為了提高逆變電路輸出功率的穩(wěn)定性，設(shè)計了基于輸出功率閉環(huán)的完整感應(yīng)加熱電源拓撲結(jié)構(gòu)和詳細的控制電路。由一個內(nèi)嵌于FPGA內(nèi)的查找表完成功率給定值和脈沖密度調(diào)制序列的匹配。通過加入三態(tài)滯環(huán)比較電路和預(yù)期算法模塊，提高了負載輸出功率實際值對參考值的跟蹤速率。為了避免滯環(huán)反饋控制在兩個調(diào)制序列之間重復(fù)振蕩的問題，對輸出功率進行平均化處理，進一步減小了輸出電流紋波和電流偏置，克服了傳統(tǒng)脈沖密度控制輸出功率非線性和離散性的缺點。4.結(jié)合改進脈沖密度控制原理和仿真分析，研制了一臺基于數(shù)字化控制技術(shù)的固態(tài)高頻感應(yīng)加熱電源試驗樣機。功率開關(guān)器件控制脈沖產(chǎn)生、鎖相環(huán)頻率跟蹤控制均由一片現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）芯片完成，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的數(shù)字化。同時通過試驗與脈沖移相控制方法在開關(guān)損耗方面進行了對比分析，驗證了改進脈沖密度控制方法的優(yōu)勢性。