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浅谈热处理感应加热电源的发展趋势

时间:2013-03-28 15:19来源:洛阳科诺 作者:admin 点击:

      感应加热电源及感应加热技术目前对金属材料加热效率最高、速度最快,且低耗环保。它已经广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中。未来感应电源的发展趋势主要向高频化、大容量化、负载匹配、数字化控制、高功率因素、低谐电源发展。
一、高频化
      感应加热电源中频段主要采用晶闸管;超音频段主要采用IGBT;高频频段,原来是SIT,现在主要发展MOSFET电源。采用IGCT的电源也开始亮相。高频电源的需要催生了新的功率器件,而新的器件又反过来促进了高频电源的发展。高频电源由于对功率器件,相关元件,以及布线,结构,接地,屏蔽都有要求,一般很难把功率作大,频率作高,所以这方面仍有许多应用技术需要进一步探讨,开发。
二、大容量化
      从电路原理角度来看,感应加热电源的大容量化,如几十兆瓦,几百兆瓦,都是可以实现的,其实不然。事实上大功率电源要受制于目前电力电子功率开关器件的限制。目前解决电源大容量化,有三种技术途径:
1、功率器件进行串并联方式。
2、电源整流桥电路,或逆变桥电路的桥与桥之间的串、并联。
3、多个独立电源串、并联的组合。
三、负载匹配
      感应加热电源和负载感应线圈(感应炉)及补偿电容构成了电源的整体,是一个有机体,不可分割。负载的变化,或曰负载阻抗匹配的合适否,直接影响了电源的额定功率,频率是否能达到设计的目标,也影响了感应加热的效率。感应线圈(负载)的设计计算是一个十分复杂的工作,要设计出一个满意的负载线圈并非易事。现在计算方法是采用忽略次要参数,或依靠经验修正过的公式来设计,有较大误差。今后这方面急需要进行理论指导下建立精确的数字模型,更大范围的适应各种形式负载计算精度,特别是利用计算机的仿真技术。
      国外,特别是美国,在负载感应器(线圈)用计算机辅助设计和仿真方面已开发了专用的软件,值得我们借鉴。
四、数字化控制
      这几年,电源的控制电路在数字化过程中已迈出了可喜的步子,市面上流行的中频电源控制电路除调节器系统还未数字化外,其余部分都已实现了数字化。有的控制板还利用可编程芯片(CPLD),开发出了电源控制专用的大规模数字逻辑电路芯片,使控制板元件和焊点少,故障率低,运行中性能良好。有的公司还用美国TI公司生产的DSP芯片TMS320LF2407
五、高功率因素、低谐电源
      感应加热电源功率因数最好时,能达到0.95,很多时候是在0.85-0.9间工作的。另外还有不可避免的谐波,对电网构成了一定的污染,电源功率越大,这种问题越突出。新一代电源必须是高功率因数,低谐波的电源。现在发展的技术有:多重化整流技术、全控功率管加上矩阵控制或PWM控制等技术、串联线路、斩波技术等。同时也催生了电源谐波的滤除和功率因数补偿的消谐装置的开发和生产。