目前，已广泛用于金属熔炼、透热、焊接、弯管、表面淬火等热加工和热处理行业。然而传统整流变换一般采用晶闸管相控整流或二极管不控整流方式，为获得较为稳定的直流电压，整流后往往采用大电容储能兼滤波，导致电网输入侧功率因数非常低，电流畸变，对电网造成谐波污染;此外，还对周围及自身系统的信号产生严重的电磁干扰，系统效率降低。为了减小谐波电流、提

　　传统的感应加热电源的主电路结构如图1所示，包括四个部分：不控整流、大电容储能滤波、逆变电路和谐振负载。图中通过不可控整流的方式将交流变为直流，再通过大电容滤波变成比较稳定的直流电作为逆变电路的供电电源，在逆变侧部分实现系统的逆变输出和功率调节。

　　整个系统由DSP控制，电压电流检测装置通过检测直流母线的电压值和电流值并变送给DSP，以实现功率反馈。负载检测包括温度检测和频率跟踪，通过将红外线传感器检测到的温度值变送给DSP，以实现温度反馈;通过检测负载的谐振电流和电压信号反馈给DSP以实现频率跟踪。在DSP内部对电压、电流等反馈信号分别A/D变换、保持，通过数字乘法运算求出实际输出功率与数字给定功率比较，对偏差进行数字PID控制，可实现电源输出功率的闭环控制和DPLL频率跟踪，故障检测保护电路对缺水、过热、过压、过流等故障实时监控，由DSP故障处理子程序比较判断后，以中断方式处理各类故障、并报警显示。

　　这种传统感应加热电源由于采用大电容无源滤波，造成输入电流畸变，对电网造成谐波污染，输入功率因数降低，而且不利于节约用电成本。为了提高能源利用率，减少感应加热装置对电网的污染，必须采用有源功率因数校正技术。

　　由于系统已采用DSP作为主，使用专用PFC芯片反而会增加系统硬件成本，降低系统的集成度，而且调试不方便，更不利于系统升级，所以本文研究在原有系统的基础上，利用DSP实现功率因数校正。

　　在原有主电路的整流和逆变部分加入Boost电路，如图2所示，Boost电路是用来改善网侧电流波形，提高电源功率因数的DC/DC变换器;在直流母线侧，通过检测Boost电路的输入电压、电感电流和输出电压，通过DSP的软件控制算法，控制Boost开关管的通断来达到功率因数校正的目的。

　　图3给出基于DSP-TMS320F2812的APFC控制原理图。TMS320F2812芯片是TI公司推出的32位定点数字信号处理器，具有强大的控制和信号处理能力，是用于数字电力电子变换与控制的高性价比DSP芯片。

　　APFC控制原理如下：Boost电路的输出电压，即直流母线经传感器采样、隔离后送入DSP的ADCIN2口，并转换为数字信号，与参考数字电压Vref比较，其偏差值送入电压Gv，通过纠偏控制使V0与Vref相等，Gv采用数字PI控制，有：

　　这样便输出脉宽调制波，经驱动器隔离、放大后驱动开关管高频导通/关断，以实现电感电流Iin实时跟踪Iref。

　　实现式(2)和式(4)时，为了防止Uv(n)，Uc(n)过大造成系统失控，还必须将他们限定在合适的范围内。对此，可按以下方法实现离散控制。

　　电流环同理，当开关管工作在很高的频率时(比如f=100 kHz)，电压环调节器Gv的输出基本不变，所以乘法器输出的Iref基本上是和输入电压成比例的波形，就可实现输入电流对输入电压的实时跟踪，且保持二者相位相同，使输入功率因数接近于1。

　　根据以上理论，设计一台单相输入220 V、功率4 kW、谐振频率30 kHz的超音频感应加热电源样机，并且对加入APFC电路前后的网侧电压、电流进行对比分析，实验结果分别如图4，图5所示。图4为传统感应加热电源网侧的电压、电流波形，从图中可以看出，电压虽是正弦波，但由于直流侧中间储能大电容的存在，致使电流导通角只有90°，网侧电流波形严重畸变，呈一系列断续的尖峰脉冲，在同等功率条件下，电流的峰值成倍提高、谐波分量加大、