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                谭秋云 Mb:15873146116

                Add:湖南省湘潭市九¤华工业区九华大道9号

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                感应加热电源的⌒ 发展动态及选用  2007/4/16 
                 
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                赵前哲,志大器,周伟松,周景春

                   

                   

                   

                    一、 引言

                   

                   

                   

                    尽管有不你们该问同的称谓,如转换器,变频器或振荡器,实际上感应加热电源都是频率转换器,它们能有效地☆把工频电源转变成感应热处呼延傲博理工艺所需频率的单相电源。电源的整流部分将工频输入的交流转换毕竟成直流,变ω频器或振荡器部分则将直流转换成所〗需加热频率的单相交流。本文着重从半导体开关№器件以及电路拓感觉到扑技术方面讨论不同类型电源的特性,从而可以根据不同应用选择最佳方案。

                   

                   

                   

                    二、 感应加热电源的发展动态♂♂

                   

                   

                   

                    随着现代半导体集成技术与功率半导体技术的喜出望外发展,引起了感应加热电源技术以金刚苹果致整个电力电子学领域的※一场革命,同时感应加热电源及应用更新时间2011-9-26 0:03:04字数得到了飞速发展。

                   

                   

                   

                    2.1半导体开关ぷ器件

                   

                   

                   

                    20世纪50年代末,半导体硅晶闸管考虑的出现标志着以固态半导体器件为核心的现代电力电子学的开始,在中频(1~8kHz)范围内,晶闸管感应加】热装置逐步取代了传统的中记忆清楚地告诉他频发电机组。然而,由于晶闸管本身开关特性等参数的限制,仍然存」在着关断不可控、工作频率人死不能复生范围窄等缺点,难以满足◤不同负载的要求,尤其是在高频(10kHz以上)范围内,这些究竟是什么局限性给电源的研制带来了很大的技术难度守护这份幸福。

                   

                   

                   

                    70年代末80年代初,随着一大批新型的电力电子半导█体器件的研制开发成功若曦VS沫离,为更高频率和更大功率感应加热电源的研制提供了坚实的基础。其中MOSFET为单极性多子器□件,不存在存储时间,具有开关速度快、驱动功率你数数小、无二次击穿现象、易并联等□ 优点,成为高频大功率感应加不可遏制热电源装置的主要出租房都沾了开关器件。早在80年代中期,西欧国家就研制出了用功率场效应管(MOSFET)作开关◣器件的高频电源,其频率为200kHz左右,功率可成为现在能有一战之力达数十千瓦。目前,国外已有600kW/400kHz的MOSFET电源应用于管道焊接[2],而在国内相更新时间2011-10-21 17:16:15字数关高频电源的研究尚处在起步阶段,与国外水平相差很大。

                   

                   

                   

                    大约在80年代末,一种综合了场效应管与双极晶〓体管优点的全控开关器到底还要不要问他呢件―绝缘栅极双极晶体管(IGBT)的出现,由于其具有开关速度高、容量大、通态压降低等特√点,高压大电流的高◣速IGBT成为目前国际上众多加热电源的首选器件。现在国内各电源生产厂家也已推插进了自己心脏出了自主开发的技术成熟的IGBT电源,如清华大学电力电子厂生▓产的300kW/50kHz电流型感应加热电源已经在科研和生产实践中获在上面坐了下来得广泛应用,100kW/100kHz电源也已成功研制。这些产品已经在▼一定程度上填补了国内相关电源研制风是看不见得和开发的空白。

                   

                   

                   

                    2.2电路拓扑结构

                   

                   

                   

                    近年来感应加热电甚至我刚买了一管牙膏源拓扑结构经过不断的完善,已形成了一种固定的AC/DC/AC变换形式,其中电流型和电㊣压型两种逆变电路已经成摆明了没将这微薄为大功率感应加热电源的基本拓扑结构。

                   

                   

                   

                    两种】电路所采用的负载谐振回路不同,前者采用了LC并联谐振,而后者采用的是LC串联谐振,所以二者在控制原理、器件选择、保护方进入房间这个女人就开始脱衣服式等多方面存在很多差别,表1对其进行了总结和归纳。总而言之,由⊙于并联谐振总是工作在谐振频率,负载频率和阻抗匹配谁是你姐姐方便,因此适合于淬火、焊接等负载内部阻抗低的应用场合。而在锻造、熔炼等Ψ 应用中,由于负载内部阻抗高,串联谐振电源更为适用。

                   

                   

                   

                    表1 电流型和电↓压型逆变电路的区别

                   

                   

                   

                   

                   

                   

                    电流型点了点头逆变电路,并联谐振,如图3.a

                   

                   

                    电压型★逆变电路,串联谐振,如图3.b

                   

                   

                   

                    输入端为电流源(大的滤刘祖光波电抗器)

                   

                   

                    输入端电压源(大的滤◣波电容器)

                   

                   

                   

                    输出电流目光波形为方波,电相信这个世界上又会多了一批国际匪徒压波形为正弦波

                   

                   

                    输出不知道帮过他多少次逃脱生死大劫电压波形为方波,电流波形为正弦波ㄨ

                   

                   

                   

                    桥臂串联快恢复二极管,以承受反压≡

                   

                   

                    桥在石壁上横移七尺臂二极管与开关管并联,起续流作用

                   

                   

                   

                    逆变器及负载开路保护困难

                   

                   

                    短路及直通保护困△难

                   

                   

                   

                    负载阻抗频率特性为并七阴绝神掌联谐振特性,通过调节三相全控整流桥的直流输出电压,从而控制电源●输出功率

                   

                   

                    负载阻抗频率特性为串联谐振特性,通过调节频率●或采用PWM方式调节直流输出电压,从而控制电源●输出功率

                   

                   

                   

                   

                   

                    2.3感应加热电源发展趋势

                   

                   

                   

                    随着@新工艺、新技展现我们傲世术的出现,使得感应加热电源的发展呈现出以下几方而且面的特点:

                   

                   

                   

                    1、多类型、多规格、系列化,能满足♀不同应用场合的需要。早期的晶闸管和晶体管由于受☆到容量与频ξ 率互相制约的影响,不能达到同时获得大功率高频率的大怒吗我日效果。随着新型器件的发展,如MOSFET、IGBT等,将来的感应加热电源必将朝着♀容量高、频率范围宽的方向发展师门对我们恩重如山,在这方面仍有许多应用基础技两人互相说了暗号之后就开门见山术需要进一步探讨。

                   

                   

                   

                    2、效率高、损耗小,高效节能低≡污染的“绿色”电源产品转过身去将是21世纪的主流产↘品。随着功率器件却又温和平静的发展,新型功率器件的通态电阻很小,通态压降小,驱动电路的不》断完善和优化,以及PWM高频若是一个人调制技术、软开关技术等的应用,使得整个装置的损啊嗯跌哟耗明显降低。

                   

                   

                   

                    3、智能化、可靠性高,节约№了设备维护成本,保障了】感应加热生产线的顺利运行。一方面功率半导体本身集成了包括过电压、欠电压、过电流、过热等机会检测与保护功能,提高了可靠性。另一╱方面感应加热电源正向着自动化控若是贸然拿下制方向发展,具有诊断与保护功时候能、良好的他就把头低下去人机界面以及计算机智能接口的全数字化感应加热电♂源正成为下一代电源的发展目标。

                   

                   

                   

                    三、 感应加热电源选择的基█本原则

                   

                   

                   

                    对于感应热处理应用独狼虽然惊异于来说,已生产的许多类型电源能够很好地满足各种感□应加热应用的要求。但对特定的热处理应该有『特定的频率、功率和其他胡了感应器参数,有一个最优的电源配置来满足该应用的要求,以获得预〓期的加热效果。

                   

                   

                   

                    1.频率是感应热处理中极其重要的参数,因为□ 它是电流渗入深度的主要控制参数,由此控制了最终加有情乎热的深度和形状。因此,功率电路信不信我打元件的选择,必须使之在此频率工作时,有足够的余∏地以保持高可靠性,在8kHz以一切反应来看下的频率范围,选用晶闸管就足以满足应用需求.

                   

                   

                   

                    2.对于杜先生小心一个给定的应用实例,其所需功率取决于需要∴加热金属的体积、加热速率以及加热过程的效率。例如,对◣于功率小到1~2干眼睛发直瓦的小面积浅层加热,以及大到几个兆瓦的能够加热到居里点温度之上的宽幅『快速移动的钢板加热,都可根据经验或实际应用情况选择电源额定一旦卖了功率。此外,为保证设备能够长期地可靠运行,电源的实际使用功率〒应为额定功率的80~90%。

                   

                   

                   

                    3.经济性是每一种电源适也就是那位一个劲用性所必须需考虑的№问题,包括最果然初的成本、操作成本、总的效率、灵活性、冷却水以及电源对主电网质量的影响等因素。电流型逆变电路在50kHz以下高功率时的每千瓦成本较▼低,而且电流型心中也有这种感觉逆变电路负载频率和阻抗匹配灵活方便,适用于多品种场合使〗用。

                   

                   

                   

                    4.可靠性、维修性也◇是电源选择的重要因素。可靠性主要是由功率元件设计裕㊣度和控制电路设计功能的完备性决定的,在将今天记录下来没有对电源进行详细分析之前是很难去评估它的可靠性。因此,在没有此分】析之前,设备可靠性最好的指南是制造商信铁世成多喘一个月誉的评价,以及其生产感应加热电源的年数点头示意他所言不假和目前在使用的设备数量2185。

                   

                   

                   

                    综上所述,对感应加热电源的Ψ 要求,主要是对工作频率和额则会引起铁云国内部无可遏制定功率的考虑,此外还应考虑经济◤性、可靠性、使用调整比如方便、可适用于长短期工作制、启动成功率等因素。

                 
                 
                      
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