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高頻加熱電源
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感應加熱電源設備仍然存在--些普遍問題

2019-10-16

      高頻感應加熱電源廣泛應用于金屬熱處理、淬火、退火、透熱、熔煉、焊接、熱套、半導體.材料煉制、塑料熱合、烘烤和提純等場合:利用在高頻磁場作用下產生的感應電流引起導體自身發熱而進行加熱。感應加熱與爐式加熱、燃燒加熱或者電熱絲加熱相比,具有顯著節能、非接觸、速度快、工序簡單、容易實現自動化等優點。

      高頻感應加熱電源主要由整流單元、逆變單元、諧振輸出單元、和感應器四部分組成。其中整流單元將工頻三相交流電壓轉換成直流電壓:逆變單元電能變換成為幾千至上百千赫茲的高頻電能:諧振輸出單元-端連接逆變器,另一端連接 感應器,經隔離和阻抗匹配,通過諧振的方法在感應器中產生強大的高頻電流。加熱時,感應器在工件中感生高頻電流,因此導體迅速被加熱。早期的感應加熱設備中,逆變單元所需的高頻逆變器件決定了裝置的形式,它經歷了從電子管、晶閘管到目前普遍采用IGBT的發展歷程。

      在目前主流的IGBT 式感應加熱產品中,仍有較多的電路和結構方式差異。從整流單元看有可控整流方式和不可控整流方式;從逆變單元看有脈寬調制逆變方式和斬波調壓逆變方式;從諧振輸出單元看有并聯諧振方式和串聯諧振方式。各種電路和結構方式在效率、功率因數、可靠性等性能上各有差異。


      雖然采用IGBT 取代晶閘管和電子管已經取得了很大的進步,但目前大多數生產廠商研制生產的感應加熱電源設備仍然存在--些普遍問題,這些問題主要表現為:

      a、效率較低、電能和冷卻水消耗大b功率元件IGBT 容易損壞c電抗器或輸出變壓器容易損壞d冷卻水回路故障較多e功率因數較低、諧波污染大f設備可靠連續運行性能欠佳這些問題主要是因為設計上的缺陷所致,現針對這些問題探討其原因:由于IGBT、 電抗器、輸出變壓器、諧振電容器均采取水冷結構,不僅損耗較大、效率較低,冷卻水消耗大,而且容易發生因為銅管結垢堵塞導致器件燒毀,也容易發生漏水導致故障范圍擴大等問題:且由于水路并聯支路很多,系統無法保證每一支 路均具有斷水保護功能。

      b、由于模擬式控制電路不能適應各種變化工況,使得功率元件IGBT脫離過零軟開關狀態,因此開關損耗增加、并經常導致IGBT過熱損壞。

      c、脈寬調制型(無斬波調壓)產品采用軟開通、硬關斷(或帶緩沖的硬關斷)電路,岡此IGBT損耗大,且這種方式容易脫離軟開關狀態導致IGBT損壞。

      d、設備在過壓、過載、感應圈短路或部分短路、功率元件過熱等情況下控制電路不能起到有效限制和保護作用,導致設備損壞。

      e、并聯諧振方式的設備容易發生逆變單元過壓而損壞器件。

      f、控制電路抗干擾能力差,系統運行不穩定或保護限制功能容易誤動作,設備可靠性差;或設備設備由于外界因素或偶然因素保護停機后不能自動重起動。

      g、整流后直接采用大容量電力電容濾波,無濾波電感或直流側IGBT 斬波電路,因此功率因數低,輸入電流諧波大;如采用電力電解電容,還有發熱、串聯均壓問題、壽命較短等缺陷。

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