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    現代感應加熱電源的9大特點,國內外先進的電源在哪里

      感應加熱電源經歷了20世紀20年代的發電機組與真空管發生器,60年代初的晶閘管(SCR)發生器,80年代初的晶體管發生器,直到90年代中期的現代功率晶體管(IGBT、MOSFET等)發生器這樣一個發展過程。

    圖片 1

      現代感應加熱電源就是指以各類功率晶體管,如MOSFET,IGBT等為功率器件的感應加熱電源,也稱之為(全)固態感應加熱電源,“固態”感應加熱電源那是針對老式晶閘管(SCR)和真空管感應加熱電源來說的。

      感應加熱電源的頻率范圍很廣,大致對頻率低于10kHz以下的電源稱中頻感應加熱電源,頻率在10~100kHz之間的稱為超音頻感應加熱電源,頻率高于100kHz的稱高頻感應加熱電源。按照功率器件SCR,MOSFET和IGBT的頻率特性及功率容量來看,SCR主要應用于中頻感應加熱,就目前IGBT感應加熱電源的制造水平來看,國際上達到了1200kW/180kHz,國內為10000 kW/50kHz,MOSFET感應加熱電源的制造水平國際為2000kW/400kHz,國內為10~250kW/50~400kHz,1800kW/150kHz。

      現代感應加熱電源具有如下的一些特點:

     ?。?)所渉及的電路基本理論變化不大,由于新型功率器件的問世,其電路及實現技術有了很快的發展。

     ?。?)功率整流及逆變電路的器件多采用模塊器件代替單只功率器件。為了擴大輸出功率,采用了功率器件的串聯﹑并聯﹑或串并聯;多個功率單元的組合。

     ?。?)控制電路及保護電路所采用的器件由原來主要采用晶體三極管等模擬器件,而改為大量采用數字器件(如比較器、觸發器、計數器、定時器、光電隔離器、鎖相環等);專用集成電路的采用也是現代感應加熱電源的又一特點,如15~50kW/20~50kHz的MOSFET和IGBT電源廣泛采用的集成PWM芯片SG3525及數字電位器;用于三相可控整流的相位控制與觸發電路集成芯片TC787﹑TC788﹑CMOS-CD4536和MPU-1016可編程邏輯器件;集成芯片的采用簡化了控制電路,提高了可靠性;比例積分(PI)電路,數字鎖相環路頻率自動跟蹤電路,單片計算機技術,DSP數字信號處理器的采用提高了控制品質及電源裝置的性能,系統實現了智能控制。

     ?。?)新型電路元件如美國CDE(無感)電容模塊,無感電阻應用于緩沖電路能大大提高吸收效果;Mn-Zn功率鐵氧體應用于功率輸出回路減少了損耗和電源體積等。

     ?。?)頻率范圍廣,從0.1~400kHz,這覆蓋了中頻、超音頻、高頻的范圍;輸出功率從15kW~20000kW可滿足不同熱處理工藝的要求。

     ?。?)轉換效率高,節能明顯。對于晶體管逆變器的負載功率因數可接近于1,這可減少輸入功率22%~30%,減少冷卻水用量44%~70%。

     ?。?)整臺裝置結構緊湊,外形尺寸小,節省空間,與真空管電源相比可節省66%~84%。

     ?。?)保護電路完善,可靠性高。感應加熱電源能夠在工件碰觸感應器、空載或過載、以及其他誤操作情況下安全運行。電路的安全措施有:直流側電流過流、交流側電流過流、缺相保護、進線電壓的過壓與欠壓保護、工作頻率超限與功率超限保護等。器件的安全措施有:逆變橋電流不平衡與直通、功率器件的過熱、槽路線圈短路、槽路電容過壓、槽路電壓超限等。設備的安全措施有:冷卻水的流量與進出口的水溫檢測、機柜門與電源的連鎖保護等。

     ?。?)電源內部或輸出端沒有高壓(相對于真空管電源),因而工作電壓低,安全性高。采用單相交流電工作的小功率晶體管感應加熱電源的直流工作電壓為220~250V,采用三相交流電源的直流工作電壓為510~560V,而真空管電源的直流工作電壓為14kV左右。

      正是由于固態感應加熱電源體積小,低損耗,逆變器轉換效率高,易控制和安全性好,已經完全取代了中頻發電機機式電源,在某些領域也取代了真空管式感應加熱電源。取代真空管式電源是一個系統工程,是否取代要做全面考慮,如,感應加熱工藝的要求,生產率,效率,安全性,費用,可靠性和維護等,從使用頻率考慮特別是高于1000kHz的應用,真空管電源還有一席之地。就國內而言,真空管感應加熱電源經過兩個方面的技術改造還有相當數量的設備在繼續使用。

      這兩方面的改造是:(1)采用高壓硅整流器代替(充汞)閘流管實現高壓整流(2)采用三相可控硅交流調壓實現真空管陽壓調節,從而實現輸出功率的平滑調節。這就是典型的晶閘管交流調壓—陽極變壓器升壓—高壓硅整流器整流的電路結構。


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