感應(yīng)加熱電源已廣泛應(yīng)用于金屬冶煉,焊接、彎管、表面淬火等熱加工和熱處理行業(yè)。對于不同工件、不同工藝,則要求不同的電源工作頻率和輸出功率。

感應(yīng)加熱電源按其工作頻率不同分為400Hz一10kHz晶閘管(SCR)式半導(dǎo)體中頻電源和100Hz一400kH電子管式高頻加熱電源。本文提到的中頻感應(yīng)加熱電源采用IGBT作為開關(guān)器件,可工作在10Hz一10kHz頻段。它充分利用中頻趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)和圓環(huán)效應(yīng)原理,通過感應(yīng)加熱器,使電能有效地轉(zhuǎn)化為熱能,從而達到高效節(jié)能的目的。

1主電路

1.1方案選擇感應(yīng)加熱電源的電路形式很多,其選擇依據(jù)是:

1)采用串聯(lián)諧振式逆變器 適合感應(yīng)加熱裝置的逆變器主要有并聯(lián)諧振(電流型逆變器)和串聯(lián)諧振(電壓逆變器)2種形式。在換流期間,并聯(lián)諧振逆變器的逆變開關(guān)器件有可能承受反向電壓,而IGBT卻不能承受反向電壓。如果用反并聯(lián)快速二極管予以保護,則會出現(xiàn)環(huán)流損壞器件。因此,每個橋臂必須串入與開關(guān)器件相同電壓等極的快恢復(fù)整流二極管,以承受反向電壓。然而,這會增大每臂的通態(tài)損耗,同時增加設(shè)備成本。此外,由于頻率較高,采用并聯(lián)諧振逆變器時,其諧振電容器與加熱線圈之間的引線不宜太長,否則會嚴重影響功率輸出和效率。這對串聯(lián)諧振逆變器來說,引線長一點,只會改變工作頻率,對輸出頻率和效率影響極小。

2)采用單管IGBT模塊作為開關(guān)器件在電力半導(dǎo)體器件中,IGBT的開關(guān)速度可以滿足50kHz以下感應(yīng)加熱電源的要求。它具有輸人阻抗高、驅(qū)動功率小、通態(tài)損耗小等一系列優(yōu)點。

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