隨著電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展,高頻感應(yīng)加熱電源及應(yīng)用得到了長(zhǎng)足進(jìn)步。國(guó)外全晶管化的高頻感應(yīng)加熱裝置已經(jīng)在一定程度上得到推廣應(yīng)用,國(guó)內(nèi)的研究和應(yīng)用也取得了一些成效。晶體管的顯著特點(diǎn)是頻率高,可達(dá)幾百千赫以上;效率高,可達(dá)90%以上;體積小重量輕,僅電子管裝置的1/3以下。所以在全球能源日益緊張的今天,替代電子管的晶體管化為提高效率、節(jié)省材料、降低能耗開(kāi)辟了重要的途徑。
鄭州髙氏采用的感應(yīng)加熱逆變電源已廣泛用于金屬熔煉和金屬表面熱處理。對(duì)于微小工件的表面淬火,要求頻率高,功率也比較大。為了滿足這些要求,介紹了采用高速場(chǎng)效應(yīng)管組成的頻率的感應(yīng)加熱逆變電源,利用高速鎖相環(huán),實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤與功率自動(dòng)控制。不同的工藝對(duì)逆變電源的功率和頻率提出了不同的工藝要求。感應(yīng)加熱的頻率越高,功率越集中,表面加熱的深度越淺。對(duì)于微小工件的表面淬火,要求頻率達(dá)兆赫茲,才能滿足工藝要求。目前,這麼大的功率的的感應(yīng)加熱電源,多采用真空電子管實(shí)現(xiàn)。而電子管不僅體積龐大,使用壽命短,并且轉(zhuǎn)換效率也低。一般的晶體管難以同時(shí)達(dá)到大功率、高頻率的要求。為此,鄭州髙氏采用IGBT元器件,用于表面淬火的感應(yīng)加熱逆變電源,比普通的電源的頻率大于80%。
高頻逆變電源的主電路采用串聯(lián)諧振,對(duì)于功率不太大的感應(yīng)加熱電源有者獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。為了適應(yīng)高頻率的要求,采用高速場(chǎng)效應(yīng)管;由于單管電流有限,為了提高電源的輸出功率,組成H橋電路。為使系統(tǒng)簡(jiǎn)化,這里采用調(diào)節(jié)功率因數(shù)的方法調(diào)節(jié)功率。雖然效率不是很高,但對(duì)于小功率電源來(lái)說(shuō),能夠明顯簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜程度,降低成本,提高系統(tǒng)的可靠性。
我們髙氏也在控制電路的設(shè)計(jì)上深入研究,達(dá)到簡(jiǎn)潔、合理、美觀的實(shí)用效果。感應(yīng)加熱電源的諧振頻率受負(fù)載的影響很大,由于工件尺寸不同,溫度也不同,要得到較合適的加熱效果,頻率必須自動(dòng)跟蹤。為此,設(shè)計(jì)了采用高速鎖相環(huán)的控制電路,實(shí)現(xiàn)頻率自動(dòng)跟蹤和相位調(diào)節(jié)。在設(shè)計(jì)中,控制功率采用調(diào)節(jié)電流的方式實(shí)現(xiàn)。
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