隨著電力電子器件及其驅動保護技術的發(fā)展,高頻感應加熱電源及應用得到了長足進步。國外全晶管化的高頻感應加熱裝置已經在一定程度上得到推廣應用,國內的研究和應用也取得了一些成效。晶體管的顯著特點是頻率高,可達幾百千赫以上;效率高,可達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、降低能耗開辟了重要的途徑。
鄭州髙氏采用的感應加熱逆變電源已廣泛用于金屬熔煉和金屬表面熱處理。對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,介紹了采用高速場效應管組成的頻率的感應加熱逆變電源,利用高速鎖相環(huán),實現(xiàn)頻率跟蹤與功率自動控制。不同的工藝對逆變電源的功率和頻率提出了不同的工藝要求。感應加熱的頻率越高,功率越集中,表面加熱的深度越淺。對于微小工件的表面淬火,要求頻率達兆赫茲,才能滿足工藝要求。目前,這麼大的功率的的感應加熱電源,多采用真空電子管實現(xiàn)。而電子管不僅體積龐大,使用壽命短,并且轉換效率也低。一般的晶體管難以同時達到大功率、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,對于功率不太大的感應加熱電源有者獨到的優(yōu)勢。為了適應高頻率的要求,采用高速場效應管;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)簡化,這里采用調節(jié)功率因數(shù)的方法調節(jié)功率。雖然效率不是很高,但對于小功率電源來說,能夠明顯簡化系統(tǒng)的復雜程度,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計上深入研究,達到簡潔、合理、美觀的實用效果。感應加熱電源的諧振頻率受負載的影響很大,由于工件尺寸不同,溫度也不同,要得到較合適的加熱效果,頻率必須自動跟蹤。為此,設計了采用高速鎖相環(huán)的控制電路,實現(xiàn)頻率自動跟蹤和相位調節(jié)。在設計中,控制功率采用調節(jié)電流的方式實現(xiàn)。
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