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串联谐振加热电源发展
点击次数:57 发布时间:2017/9/27

  感应加热电源的技术发展与制造水平与电力半导体功率器件的技术发展密切相关,同时也与先进的电路拓扑结构及控制技术不可分割。目前感应加热电源的发展趋势主要有以下几个方面:
  (1) 扩展电源的容量。根据被加热物质对象及吨位的不同,电源的容量可以从数百伏安到几十兆伏安不等。扩展感应加热电源的容量是感应加热技术及应用前景的关键,主要通过如下途径提升电源的容量。
  ① 提高单个半导体功率器件的容量。根据被加热工件工况的具体要求,正确选择目前国内外功率容量大的???。
  ② 采用串、并联功率器件的方式提高容量。当使用单体电力半导体功率器件??椴荒苈愀杏尤鹊缭词涑龉β适?,可以采用功率器件串、并联工作方式,以提高输出电压或电流,提升加热电源的容量。
  ③ 多台感应加热电源并联扩容。功率器件串、并联数目受器件参数离散性导致可靠性下降及控制驱动复杂等因素的制约。在器件串并联不能满足功率要求时,采用多台加热电源并联工作扩大电源的总容量。
  (2) 感应加热电源高频化。随着感应加热电源的应用领域不断扩展,对感应加热电源的要求也越来越高,不仅是电源容量越来越大,加热交变电流的频率也越来越趋向高频化。提高感应加热电源的频率主要通过以下途径。
  ① 选用工作频率较高的电力半导体器件如 MOSFET、SIT 及 IGBT 等。
  ② 采用软开关技术提高工作频率。感应加热电源高频化受到开关器件开关损耗的制约,开关频率越高,损耗越大,这不仅使电源效率降低,而且温升高,需要附加庞大的散热系统,因此要实现电源的高频化还必须改进加热电源的控制技术,以使开关损耗近似为零,即使开关损耗与开关频率无关,软开关变换技术可以实现这一目的。
  ③ 采用倍频式逆变桥电路拓扑结构提高频率。
  (3) 低损耗、高功率因数。提高功率因数可以减少了线路中总电流和供电系统中如变压器、导线等电气元件的容量,因此不但可以减少投资费用,而且能够降低本身电能的损耗以及供电系统中的电压损耗,可以使负载电压更稳定,提高电能的质量。对于增加效益,减少电网污染都有着重要的意义,所以必将是今后发展的趋势。
  (4) 感应加热电源的智能化和复合化。感应加热电源智能化是感应加热电源的发展趋势,也是衡量感应加热电源性能先进性的重要方面;同时感应加热电源智能化也是提高加热处理自动化程度和电源可靠性的必然选择,使电源趋向集成化、复合化、??榛?,对缩短生产周期,提高可使用性和可维护性均有重要意义。具有计算机智能接口、远程控制、故障自动诊断等控制性能的感应加热电源正成为下一代感应加热电源的发展目标。
感应加热电源实现智能化可以通过以下途径:
  ① 选用智能半导体???构成感应加热逆变器的电力半导体功率器件??橹悄芑羌尤榷缭粗悄芑幕?。
  ② 运用数字处理技术。感应加热电源的控制技术是否先进合理,是决定加热电源智能化程度的关键。早期感应加热电源的控制电路采用模拟电路,很难实现智能化,而且模拟电路受温度等影响且抗干扰能力差,导致参数不稳定和可靠性差。运用单片机控制,使感应加热电源向智能化方向迈进了一大步。现在应用数字信号处理器(DSP),信息容量更大,处理能力更强、更灵活,整个控制电路可用一片 DSP 完成,实现自动化智能控制。
  (5) 数字化频率跟踪与负载阻抗自动匹配频率自动跟踪及阻抗自动匹配是保证加热电源获得最大功率输出,提高电源效率,安全稳定工作的重要控制特性。是当代感应加热电源重点解决的关键技术。工件在加热过程中,因温度变化引起加热物体的物理特性参数及等效阻抗变化。如果此时逆变器的工作频率 f 不能及时跟踪负载的固有频率f0,开关频率将偏离谐振频率,逆变器将会工作在硬开关状态,功率器件承受很高的电应力,损耗增加,同时电压电流不同相,功率因数低,达不到最大功率输出,电源的效率和容量利用率降低。

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