联系我们
  • 电 话:0379-62202805 62202806
  • 传 真:0379-62202807
  • 网 址:www.conoigbt.com
  • 邮 箱:conoch@163.com
  • 地 址:中国洛阳涧西高新产业集聚区

中频感应加热电源的组成及工作原理

时间:2013-05-16 14:21来源:洛阳科诺 作者:admin 点击:
      中频感应加热电源是一种将三相工频(50Hz)交流电转变为单相中频交流电的装置。目前应用较多的中频感应加热电源的工作原理是,通过整流电路先将三相交流电整流成可调的直流电,经电抗器滤波后,经过逆变器变换成频率较高的交流电供给负载。
     由电工原理知道,处于交变磁场中的导体会产生感应电动势,进而形成涡流引起导体材料发热。实践证明,在50Hz交流电流形成的交变磁场中,导体材料所产生的感生电流不足以使导体材料加热到所需温度(例如1200℃)。如果提高频率就可以增加发热效果。
      中频电源的主电路有若干种,但大部分用的是并联逆变中频电源,原理图如图1所示。

(图1) 中频感应加热电源主电路原理图
      直流电源由工频交流电源经三相可控整流后得到。在直流侧串有大电感Ld,从而构成电流型逆变电路。
      单相逆变电桥由四个快速晶闸管桥臂构成,电抗器L1~L用来限制晶闸管导通时的di/dt。VT1、VT4和VT2、VT3以中频(500~5000Hz)轮流导通,就可在负载上得到中频交流电。
      中频电炉负载是一个感应线圈,图中L和R串联即为其等效电路。因为功率因数很低,故并联补偿电容器C,电容C和L、R构成并联谐振电路。所以这种逆变电路被称为并联谐振式逆变电路。负载换相方式要求负载电流超前于电压,因此补偿电容应使负载过补偿,使负载电路工作在容性小失谐情况下。可以看出,补偿电容C也起到换流电容的作用。对于这种换流电容和负载并联的逆变电路,也称作并联逆变电路。广泛用于金属冶炼、中频淬火的中频电源装置。
2.工作原理
      因为并联谐振式逆变电路属电流型,故其交流波形接近矩形波,其中包含基波和各奇次谐波。因基波频率接近负载电路谐振频率,故负载电路对基波呈现高阻抗,而对谐波呈现低阻抗,谐波在负载电路上几乎不产生压降,因此负载电压波形接近正弦波。
图2是该逆变电路的工作波形。在交流电流的一个周期内,有两个稳定导通阶段和两个换相阶段。

(图2) 并联谐振逆变电路的工作波形
      t1~t2之间为晶闸管VT1和VT4稳定导通阶段,负载电流io= Id,近似为恒值,t2时刻之前在电容C两端,即负载两端建立了左正右负的电压。负载电压接近正弦波。
      在t2时刻触发晶闸管VT2和VT3,因在t2前VT2和VT3阳极电压等于负载电压,为正值,故VT2和VT3导通,开始进入换相阶段。由于每个晶闸管都串有换相电抗器,故VT1和VT4在t2时刻不能立即关断,其电流有一个减小过程,VT2和VT3的电流有一个增大过程。t2时刻后,四个晶闸管全部导通,负载电容经两个并联的放电回路同时放电。
      一个回路是经L1、VT1、VT2、L2回到电容,另一回路是L3、VT3、VT4、L4回到电容。在这个过程中,VT1、VT4电流逐渐减小,VT2、VT3电流逐渐增大。当t= t4时,VT1、VT4电流逐渐减至零而关断,直流侧电流Id全部从VT1、VT4转到VT2、VT3,换相阶段结束。
      从图2可看出,在换相过程中,负载电流io是VT1与VT2电流之差。从图6-26可知,io超前于uo的时间对应的电角度伊称为滞后功率角,其大小应满足晶闸管恢复到正向阻断能力所需的时间,通常取40°为宜。
改变直流电压Ud就可以调节输出功率Po大小,所以直流电源一般采用三相可控整流电  路。输出功率Po与直流电压Ud的关系式为: