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公司:上海妙定電氣有限公司
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串聯(lián)諧振加熱電源發(fā)展
點(diǎn)擊次數:1358 更新時(shí)間:2017-09-27

  感應加熱電源的技術(shù)發(fā)展與制造水平與電力半導體功率器件的技術(shù)發(fā)展密切相關(guān),同時(shí)也與先進(jìn)的電路拓撲結構及控制技術(shù)不可分割。目前感應加熱電源的發(fā)展趨勢主要有以下幾個(gè)方面:
  (1) 擴展電源的容量。根據被加熱物質(zhì)對象及噸位的不同,電源的容量可以從數百伏安到幾十兆伏安不等。擴展感應加熱電源的容量是感應加熱技術(shù)及應用前景的關(guān)鍵,主要通過(guò)如下途徑提升電源的容量。
  ① 提高單個(gè)半導體功率器件的容量。根據被加熱工件工況的具體要求,正確選擇目前國內外功率容量大的模塊。
  ② 采用串、并聯(lián)功率器件的方式提高容量。當使用單體電力半導體功率器件模塊不能滿(mǎn)足感應加熱電源輸出功率時(shí),可以采用功率器件串、并聯(lián)工作方式,以提高輸出電壓或電流,提升加熱電源的容量。
  ③ 多臺感應加熱電源并聯(lián)擴容。功率器件串、并聯(lián)數目受器件參數離散性導致可靠性下降及控制驅動(dòng)復雜等因素的制約。在器件串并聯(lián)不能滿(mǎn)足功率要求時(shí),采用多臺加熱電源并聯(lián)工作擴大電源的總容量。
  (2) 感應加熱電源高頻化。隨著(zhù)感應加熱電源的應用領(lǐng)域不斷擴展,對感應加熱電源的要求也越來(lái)越高,不僅是電源容量越來(lái)越大,加熱交變電流的頻率也越來(lái)越趨向高頻化。提高感應加熱電源的頻率主要通過(guò)以下途徑。
  ① 選用工作頻率較高的電力半導體器件如 MOSFET、SIT 及 IGBT 等。
  ② 采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)提高工作頻率。感應加熱電源高頻化受到開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)損耗的制約,開(kāi)關(guān)頻率越高,損耗越大,這不僅使電源效率降低,而且溫升高,需要附加龐大的散熱系統,因此要實(shí)現電源的高頻化還必須改進(jìn)加熱電源的控制技術(shù),以使開(kāi)關(guān)損耗近似為零,即使開(kāi)關(guān)損耗與開(kāi)關(guān)頻率無(wú)關(guān),軟開(kāi)關(guān)變換技術(shù)可以實(shí)現這一目的。
  ③ 采用倍頻式逆變橋電路拓撲結構提高頻率。
  (3) 低損耗、高功率因數。提高功率因數可以減少了線(xiàn)路中總電流和供電系統中如變壓器、導線(xiàn)等電氣元件的容量,因此不但可以減少投資費用,而且能夠降低本身電能的損耗以及供電系統中的電壓損耗,可以使負載電壓更穩定,提高電能的質(zhì)量。對于增加效益,減少電網(wǎng)污染都有著(zhù)重要的意義,所以必將是今后發(fā)展的趨勢。
  (4) 感應加熱電源的智能化和復合化。感應加熱電源智能化是感應加熱電源的發(fā)展趨勢,也是衡量感應加熱電源性能先進(jìn)性的重要方面;同時(shí)感應加熱電源智能化也是提高加熱處理自動(dòng)化程度和電源可靠性的必然選擇,使電源趨向集成化、復合化、模塊化,對縮短生產(chǎn)周期,提高可使用性和可維護性均有重要意義。具有計算機智能接口、遠程控制、故障自動(dòng)診斷等控制性能的感應加熱電源正成為下一代感應加熱電源的發(fā)展目標。
感應加熱電源實(shí)現智能化可以通過(guò)以下途徑:
  ① 選用智能半導體模塊,構成感應加熱逆變器的電力半導體功率器件模塊智能化是加熱而電源智能化的基礎。
  ② 運用數字處理技術(shù)。感應加熱電源的控制技術(shù)是否先進(jìn)合理,是決定加熱電源智能化程度的關(guān)鍵。早期感應加熱電源的控制電路采用模擬電路,很難實(shí)現智能化,而且模擬電路受溫度等影響且抗干擾能力差,導致參數不穩定和可靠性差。運用單片機控制,使感應加熱電源向智能化方向邁進(jìn)了一大步?,F在應用數字信號處理器(DSP),信息容量更大,處理能力更強、更靈活,整個(gè)控制電路可用一片 DSP 完成,實(shí)現自動(dòng)化智能控制。
  (5) 數字化頻率跟蹤與負載阻抗自動(dòng)匹配頻率自動(dòng)跟蹤及阻抗自動(dòng)匹配是保證加熱電源獲得zui大功率輸出,提高電源效率,安全穩定工作的重要控制特性。是當代感應加熱電源重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)。工件在加熱過(guò)程中,因溫度變化引起加熱物體的物理特性參數及等效阻抗變化。如果此時(shí)逆變器的工作頻率 f 不能及時(shí)跟蹤負載的固有頻率f0,開(kāi)關(guān)頻率將偏離諧振頻率,逆變器將會(huì )工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài),功率器件承受很高的電應力,損耗增加,同時(shí)電壓電流不同相,功率因數低,達不到zui大功率輸出,電源的效率和容量利用率降低。

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