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.

　　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.

　　（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。

　　(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.

　　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.