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igbt中频电源
阅读:8450时间:2011-03-06 16:04:14

  igbt中频电源是以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)作为逆变器件的一种串联谐振式的中频感应电源, IGBT (绝缘栅极型晶体管 Insolated Gate Bipolar Transistor)是 80 年代初出现的新一代全控型电力电子半导体器件,利 用这种器件组成的加热电源具有整机效率高, 速度快, 易 于生产,控制性能好等优点.

原理

  中频感应加热电源,按其负载谐振回路的不同,可 分为串联谐振和并联谐振两大类,对应使用电压型逆变器 和电流型逆变器.中频电源多采用并联谐振逆变的工作方 式,电路原理如图1.

igbt中频电源的原理

  其工作原理是采用三相桥式二极管 整流电路将三相交流电整流为直流电,再由 V0 组成的斩 波器构成可调的直流电源, 经平波电抗器后, 再通过 IGBT 组成的单相桥式逆变器,把直流电逆变成频率可调的单相 交流电供给感应线圈和补偿电容器组成的中频电源 它由一个 C196 内核,8KB EPROM,一个 三相波互补 SPWM 波形发生器 WFG 和一个事件处理器 阵列 EPA,内部的 A/D 转换器,有两个 16 位双向定时 器/计数器 T 1,T2和一个脉宽调制单元 PWM 等组成.它 能直接输出 SPWM 波形,从而使逆变电路控制更加简 单,外围硬件大大简化.该单片机主要用于控制和数据 处理.在控制算法上采用模糊控制算法.单片机产生载 波为 20 kHz 的 SPWM 脉冲信号,由脉宽调制信号输出, 通过驱动电路加到 IGBT 的栅极,控制逆变电路正常工 作.

igbt作为中频电源逆变器的优点

  IGBT 作为中频感应加热电源的主要功率器件有以下几个特点:

  (1)良好的自关断性能;

  (2)通态电阻具有正 温度系数;

  (3)IGBT 保护技术完善;

  (4)开关频率高,完 全覆盖低频,中频,超音频段频;

  (5)容量大.

优势

  (1)IGBT中频电源是一种采用串联谐振式的中频感应熔炼炉,它的逆变器件为一种新型IGBT模块(绝缘栅双极型晶体管,德国生产),它主要用于熔炼普通碳素钢、合金钢、铸钢、有色金属。它具有熔化速度快、节能、高次谐波污染低等优点。

  (2)IGBT中频电源为一种恒功率输出电源,加少量料即可达到满功率输出,并且始终保持不变,所以熔化速度快;因逆变部分采用串联谐振,且逆变电压高,所有IGBT中频比普通可控硅中频节能;IGBT中频采用调频调功,整流部分采用全桥整流,电感和电容滤波,且一直工作在500V,所以IGBT中频产生高次谐波小,对电网产生污染工低。

  (3)节能型IGBT晶体管中频电源比传统可控硅中频电源可节能15%-25%,节能的主要原因有以下几下方面:

  A、逆变电压高,电流小,线路损耗小,此部分可节能15%左右,节能型IGBT晶体管中频电源逆变电压为2800V,而传统可控硅中频电源逆变电压仅为750V,电流小了近4倍,线路损耗大大降低。

  B、功率因数高,功率因数始终大于0.98,无功损耗小,此部分比可控硅中频电源节能3%-5%。由于节能型IGBT晶体管中频电源采用了半可控整流方式,整流部分不调可控硅导通角,所以整个工作过程功率因数始终大于0.98,无功率损耗小。

  (4)高次谐波干扰:高次谐波主要来自整流部分调压时可控硅产生的毛刺电压,会严重污染电网,导致其他设备无法正常工作,而节能型IGBT晶体管中频电源的整流部分 采用半可控整流方式,直流电压始终工作在,不调导通角,所以它不会产生高次谐波,不会污染电网、变压器,开关不发热,不会干扰工厂内其他电子设备运行。

  (5)恒功率输出:可控硅中频电源采用调压调功,而节能型IGBT晶体管中频电源采用调频调功,它不受炉料多少和炉衬厚薄的影响,在整个熔炼过程中保持恒功率输出,尤其是生产不锈钢、铜、铝等不导磁物质时,更显示它的优越性,熔化速度快,炉料元素烧损少,降低铸造成本。

IGBT注意事项

  (1)IGBT 管由于有漏栅寄生电 容的密勒效应,能引起意外的尖峰电压损害管子,所以应 用时让栅极电路的阻抗足够低以尽量消除其负面影响;

  (2) 栅极串联电阻和驱动电路内阻抗对 IGBT 的开通过程,驱 动脉冲的波形有很大影响.应用时应综合考虑;

  (3)应采 用慢降栅压技术来控制故障电流的下降速率,从而抑制器

  (4)在工作 件的 dv/d 和 ce的峰值,达到短路保护的目的; 电流较大的情况下,为了减小关断过电压,应尽量减小主 电路的布线电感,吸收电容器应采用低感型.

应用

  igbt中频电源由于具有加热速度快,热效率高和无空气污染等优 点,感应加热是一种先进的加热方式,可以广泛地应用 于熔炼,热透,淬火,金属表面处理等工业加工领域.

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