IGBT并联谐振中频电源
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较解析
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较一、新型IGBT中频电源的特点IGBT（绝缘栅双极晶体管）是MOSFET（双极型晶体管）与GTR（大功率晶体管）的复合器件。
因此，它既具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大，阻断电压高等多项优点，是取代GTR和SCR( 可控硅)的理想开关器件。
从1996年至今，尤其是最近几年来IGBT发展很快，目前已被广泛地应用于各种逆变器中。
（1）IGBT控制是采用导通宽度及频率来实现对输出功率进行无级调节的中频电源，且采用串联谐振，无需加启动电路及前级调压装置，因此启动相当方便，启动成功率百分之百，调节输出功率极为方便。
（2）整流部分采用二极管三相全桥整流，使得控制电路极为简单，维修技术量降低。
（3）目前大部分厂家采用德国西门子公司产品作逆变器，中频电源寿命在3万次以上，采用了限压过流过压保护电路，使得故障率极低，并且过流过压保护动作时报警器马上报警显示且保护停机。
综上所述，IGBT中频电源作为铸造熔炼中频感应加热电源，是电力电子技术发展的必然趋势，它将成为二十一世纪铸造行业现代化的重要标志。
二、一拖二感应电炉系统一拖二感应电炉系统即功率共享电源系统的感应电炉，。
即一台中频电源能同时向二台电炉供电，并能在额定功率范围内自由分配向各台电炉的输入功率。
它从上世纪90年代初在国外问世，恰好遇到我国经济改革开放的大发展年代，因此这种电炉系统几乎同步进入我国的铸造业，并且得到铸造界的青睐和认同。
但碍于当时国内电炉制造商尚未开发出该项技术，而进口设备的昂贵价格又使许多铸造厂望而怯步，限制了它在我国铸造业的广泛应用。
据相关资料介绍，从我国1993年引进第一台一拖二电炉系统起到目前为止，全国现有一拖二电炉系统大约共计有近100套左右，其中功率最大的一套为6000kW功率共享电源配置二台8吨电炉。
一拖二电炉的优点采用中频感应电炉可以配置比工频感应电炉更大的功率密度（例如可以配置比工频电炉的极限配置功率密度300kW/t大3倍左右的功率密度，即达到900kW/t以上），并可实现批料熔化法。
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较解析
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较一、新型IGBT中频电源的特点IGBT（绝缘栅双极晶体管）是MOSFET（双极型晶体管）与GTR（大功率晶体管）的复合器件。
因此，它既具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大，阻断电压高等多项优点，是取代GTR和SCR( 可控硅)的理想开关器件。
从1996年至今，尤其是最近几年来IGBT发展很快，目前已被广泛地应用于各种逆变器中。
（1）IGBT控制是采用导通宽度及频率来实现对输出功率进行无级调节的中频电源，且采用串联谐振，无需加启动电路及前级调压装置，因此启动相当方便，启动成功率百分之百，调节输出功率极为方便。
（2）整流部分采用二极管三相全桥整流，使得控制电路极为简单，维修技术量降低。
（3）目前大部分厂家采用德国西门子公司产品作逆变器，中频电源寿命在3万次以上，采用了限压过流过压保护电路，使得故障率极低，并且过流过压保护动作时报警器马上报警显示且保护停机。
综上所述，IGBT中频电源作为铸造熔炼中频感应加热电源，是电力电子技术发展的必然趋势，它将成为二十一世纪铸造行业现代化的重要标志。
二、一拖二感应电炉系统一拖二感应电炉系统即功率共享电源系统的感应电炉，。
即一台中频电源能同时向二台电炉供电，并能在额定功率范围内自由分配向各台电炉的输入功率。
它从上世纪90年代初在国外问世，恰好遇到我国经济改革开放的大发展年代，因此这种电炉系统几乎同步进入我国的铸造业，并且得到铸造界的青睐和认同。
但碍于当时国内电炉制造商尚未开发出该项技术，而进口设备的昂贵价格又使许多铸造厂望而怯步，限制了它在我国铸造业的广泛应用。
据相关资料介绍，从我国1993年引进第一台一拖二电炉系统起到目前为止，全国现有一拖二电炉系统大约共计有近100套左右，其中功率最大的一套为6000kW功率共享电源配置二台8吨电炉。
一拖二电炉的优点采用中频感应电炉可以配置比工频感应电炉更大的功率密度（例如可以配置比工频电炉的极限配置功率密度300kW/t大3倍左右的功率密度，即达到900kW/t以上），并可实现批料熔化法。
IGBT中频、超音频感应加热电源
IGBT 中频、超音频感应加热电源IGBT 中频、超音频感应加热电源
IPS 系列中频、超音频电源是清华大学自行研制的新产品，该电源的逆变电路采用新型大功率电力电子器件IGBT
简介：
IPS 系列中频、超音频电源是清华大学自行研制的新产品，该电源的逆变电路采用新型大功率电力电子器件IGBT。
本产品具有体积小，噪音低，整机效率高，维护方便等优点。
频率范围2.5kHz～100kHz。
最大功率可达
500kW，可完全替代高耗能的电子管式超音频电源，中频机组和晶闸管中频电源。
主要应用于金属热处理、热加工，如淬火、透热、熔化、焊接等。
特点：。
电力电子课程设计-晶闸管并联谐振感应加热中频电源主电路的设计
《电力电子设计技术报告》题目：晶闸管并联谐振感应加热中频电源主电路的设计目录1．课程设计目的 (1)2．课程设计题目描述和要求 (1)2.1. 课程设计题目描述 (1)2.2.课程设计题目要求及技术指标 (2)3.课程设计报告内容 (3)3.1 设计方案的选定与说明 (3)3.2论述方案的各部分工作原理及计算 (4)3.3设计方案图表及其电路图 (6)4．总结 (9)5．参考书目 (10)引言晶闸管交流功率控制器是国际电工委员会（IEC）命名的“半导体交流功率控制器”（Semiconductor AC Power Controller）的一种，它以晶闸管（可控硅SCR或双向可控硅TRIAC）为开关元件，是一种可以快速、精确地控制合闸时间的无触点开关，是自动控制温度系统高精度及高动态指标必不可少的功率终端控制设备。
晶闸管交流调功器是在一个固定周期或变动周期里，以控制导通的交流电周波数来控制输出功率的大小。
晶闸管在正弦波过零时导通，在过零时关断，输出为完整的正弦波。
晶闸管交流调功器主要用于各种电阻炉、电加热器、扩散炉、恒温槽、烘箱、熔炉等电热设备的温度自动、手动控制。
一．晶闸管并联谐振感应加热中频电源主电路的设计要求主要技术数据：（1）输入交流电源：线电压有效值UL =380V、电网波动范围AV=0.95～1.1、频率f=50Hz（2）中频电源：额定输出功率PH =100kw、最大输出功率PHm=110kw、频率f=1000Hz、负载基波位移角φ1=300。
二．整流电路的设计1.整流电路的选择很明显，单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小、功率因数高和变压器利用率高等特点。
然而值得注意的是，在大电感负载情况下，当控制角α接近π/2时，输出电压的平均值接近于零，负载上的电压太小，且理想的大电感负载是不存在的，故实际电流波形不可能是一条直线，而且在α=π/2之前电流就会出现断续。
电感量越小，电流开始断续的α值就越小。
IGBT并联解决方案
IGBT并联解决方案引言概述：IGBT并联解决方案是一种常见的电力电子器件应用技术，它能够提高功率电子设备的效率和可靠性。
本文将介绍IGBT并联解决方案的原理和应用，并详细阐述其在电力系统、工业控制和新能源领域的三个方面的应用。
一、IGBT并联解决方案在电力系统中的应用1.1 提高电力系统的稳定性IGBT并联解决方案可以将多个IGBT器件并联使用，通过分担电流负载，提高了系统的稳定性。
并联的IGBT器件能够均衡分配电流，减少了单个器件的负载压力，降低了温度和热损耗，从而提高了系统的可靠性和寿命。
1.2 提高电力系统的效率IGBT并联解决方案可以将多个高功率IGBT器件并联使用，以增加系统的功率容量。
并联的IGBT器件能够分担电流负载，降低电流密度，减少了电流的损耗和电压降，从而提高了系统的效率。
此外，IGBT并联解决方案还可以降低开关损耗和开关频率，进一步提高了系统的效率。
1.3 提高电力系统的响应速度IGBT并联解决方案可以通过并联多个IGBT器件，提高系统的响应速度。
并联的IGBT器件能够分担电流负载，减少了电流上升和下降的时间，从而提高了系统的响应速度。
这对于电力系统的快速开关和控制非常重要，可以提高系统的可调性和稳定性。
二、IGBT并联解决方案在工业控制中的应用2.1 提高工业设备的控制精度IGBT并联解决方案可以通过并联多个IGBT器件，提高工业设备的控制精度。
并联的IGBT器件能够分担电流负载，减少了电流波动和电压降，从而提高了系统的稳定性和控制精度。
这对于需要高精度控制的工业设备非常重要，如机床、机器人等。
2.2 提高工业设备的可靠性IGBT并联解决方案可以通过并联多个IGBT器件，提高工业设备的可靠性。
并联的IGBT器件能够均衡分配电流负载，减少了单个器件的负载压力，降低了温度和热损耗，从而提高了系统的可靠性和寿命。
这对于需要长期运行和高负载的工业设备非常重要。
2.3 提高工业设备的能效IGBT并联解决方案可以通过并联多个高效的IGBT器件，提高工业设备的能效。
IGBT中频电源原理
IGBT 中频电源的原理工频加热技术与其它各种物理加热技术相比，确实具有较高的效率，但存在一些明显的不足。
在现代工业的金属熔炼、热处理、焊接等过程中，感应加热被广泛应用。
感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量进行加热的，它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热[1]。
随着电力电子技术的不断 成熟，感应加热技术得到了迅速发展。
本文设计的70KW /500HZ 中频感应加热电源采用IGBT 串联谐振式逆变电路，能够实现频率自动，电路结构简单，高效节能。
2.1 整流电路的设计中频电源采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担[2]。
根据设计要求：额定输出功率P =70KW ，输出频率f =500HZ ，进线电压U IN =380V ，取逆变器的变换效率η=0.9。
1） 确定电压额定值U RRM考虑到其峰值、波动、雷击等因I T(AV)=0.368×I d额定电压1600V ，额定电流200A 的整流模块。
2.2 逆变电路的设计逆变电路是由全控器件IGBT 构 成的串联谐振式逆变器，两组全控器件V 1、V 4和V 2、V 3交替导通，输出所需要的交流电压。
IGBT 的主要参数有最高集射极电压（额定电压）、集射极电流等[3]。
1） 确定电压额定值U CEPIGBT 的输入端与电容相并联，起到了缓冲波动和干扰的作用，因此安全系数不必取得很大，一般取安全系数α=1.1平波后的直流电压：E d =380V ×2×α=590V关断时的峰值电压：U CESP =(590×1.15+150)×α=912V式中1.15为电压保护系数， 150为L t i d d 引起的尖峰电压。
令U CEP ≥U CESP ,并向上靠拢IGBT 等级，取U CEP =1200V 。
IGBT中频电源维修手册
IGBT中频电源维修手册伴随着铸造行业的发展，IGBT中频电源在今年得到迅速的推广销售，这就需要一只技术力量强的售后队伍，以下是IGBT维修记录，现针对特别维修案例编制此维修手册。
方便大家共同交流学习IGBT中频电源维修技术，以更好的维护使用好设备。
一、现场维修需要测试的步骤：第一步，在中频电源未接通任何电源的情况下，使用万用表欧姆档位（*1档）检测电热电容两端的阻值、模块小板GE两端的端子阻值、模块CE两端阻值、充电二极管两端正反向阻值，整流可控硅和整流二极管两端阻值，充电电阻50W/100Ω阻值，断路器输出三相母排之间的阻值，正常情况下以上阻值为∝。
如果阻值为1欧姆很小的阻值说明此器件有可能击穿，如果发现击穿现象将器件从设备电路上断开测量进一步判断此器件的好坏。
使用万用表*10档测量IGBT输出端子对地之间的阻值（以此判断是否有漏炉造成感应圈和地之间的接通）。
第二步，将“2P断路器”及“控制开关”合上（即只通弱电不通强电的情况下），使用万用表直流电压DCV10V档位测量所有模块GE两端的负压，正常情况下有-7.8V到-8V左右的负压，在测试所有模块负压正常的情况下按下“中频启动”，此时使用示波器检测模块小板GE两端的波形，正常情况下为一个频率为1KHz~2KHz的方波信号，波形平滑方正，不能有任何变形。
正常的话然后测量模块小板2W/6.8Ω栅极电阻两端的波形，正常情况下为一个上下都有毛刺的波形，如果出现方波信号说明栅极电阻坏了或模块GE短路了，如果没有波形说明模块GE两端开路烧坏。
依次测量所有的模块小板的波形。
使用示波器检测整流脉冲版的KG和KK信号，正常为方波信号，以上检测正常后进行下一步。
第三步，试充一点强电来启动设备：将以上“控制开关”和“2P断路器”关掉，然后按照开机顺序合上“2P”开关，按下“储能”，再按一下“主回路通”，看到直流电压充到300V左右将主回路断，合上“控制开关”，按下中频启动，此时示波器看到设备的起振波形，然后波形慢慢消失。
600kwIGBT串联谐振式节能中频电炉主电路的设计
摘要就目前来说，中频感应加热的加热速度快并且控制起来十分方便，已经在诸多行业中得到了广泛的应用。
本文对600kwIGBT串联谐振式节能中频电炉主电路系统进行了设计，主要工作如下：一．高压10kV进线开关柜的设计，高压10kV系统为小电流接地系统，设计过电压和过电流保护，设计电压、电流和电能计量。
二．设计整流电路、滤波电路以及逆变电路，说明其原理。
三．说明元件工作原理和电路设计原理及依据，说明降低谐波和节能原理。
本设计阐述了串联谐振中频感应电炉的主电路整体结构，并且给予了基本电路的理论分析，推导了主电路的计算公式，阐述了经过整流桥和谐振负载改造后优点，完成了逆变电路、整流电路以及电抗器的设计。
目前为止，串联谐振中频电炉仍具有大量的使用空间，使得该课题具有其现实意义。
关键词：感应加热；串联谐振；晶闸管；逆变；整流AbstractFor now, the rate of heating of the medium frequency induction heating, fast and control is very convenient, has been widely used in many industries. This article 600KwIGBT series resonant energy-saving intermediate frequency electric furnace main circuit system design, the main work is as follows:One. The design of high voltage 10KV line switchgear, high voltage 10KV system for small current grounding system, the design of overvoltage and overcurrent protection, design voltage, current and power measurement.Two. The design phase into the 10KV six line rectifier transformer wiring, selection of the rated voltage and the voltage drop, low pressure outlet overvoltage and overcurrent protection, indicating that reducing the harmonic principle.Thire. Description of the components working principle and circuit design principles and basis of the lower harmonics and energy conservation principle.The design described the overall structure of the main circuit, the series resonant medium frequency induction furnace and give a theoretical analysis of the basic circuit, the main circuit is derived formula on the advantages of the transformation after the bridge rectifier and the resonant load inverter circuit is completed, design of the rectifier circuit, reactor, and the line inductance. So far, the series resonant intermediate frequency electric furnace still has a lot of use of space, the subject has its practical significance.Keywords: induction heating; series resonance; thyristor, inverter;rectifier目录摘要 (I)Abstract........................................................................................................................ I I 目录 ......................................................................................................................... I II 第一章概论 .......................................................................................................... - 1 -1.1 选择课题的背景及意义 ............................................................................ - 1 -1.2 串联谐振中频电炉主电路结构的设计 .................................................... - 2 -1.3 该课题的研究目标 .................................................................................... - 3 - 第二章中频电炉的工作原理 .............................................................................. - 4 -2.1 中频电炉的内部结构 ................................................................................ - 4 -2.2 电磁感应原理 ............................................................................................ - 4 -2.3 感应加热效应 ............................................................................................ - 5 -2.3.1集肤效应 ........................................................................................... - 6 -2.3.2邻近效应 ........................................................................................... - 7 -2.3.3端部效应 ........................................................................................... - 8 -2.3.4圆环效应 ........................................................................................... - 8 -2.4 中频电炉负载 ............................................................................................ - 9 -2.4.1负载磁场 ........................................................................................... - 9 -2.4.2负载电阻 ......................................................................................... - 10 -2.4.3负载参数 ......................................................................................... - 11 - 第三章中频电源和小电流接地系统 ................................................................ - 13 -3.1 中频电源系统 .......................................................................................... - 13 -3.2 小电流接地系统 ...................................................................................... - 15 -3.2.1 10kV进线开关柜的选择 ............................................................... - 15 -3.2.2 电压、电流和电能计量 ................................................................ - 17 -3.2.3 10kV线路过电压和过电流保护 ................................................... - 18 - 第四章整流电路 ................................................................................................ - 19 -4.1 中频电源整流电路的条件 ...................................................................... - 19 -4.2 整流电路原理分析 ................................................................................ - 20 -4.3 阻感负载时的工作情况 .......................................................................... - 20 -4.4 十二脉进线消除谐波 .............................................................................. - 22 -4.4.1 串联谐振主电路 ............................................................................ - 22 -4.4.2 谐波分析 ........................................................................................ - 23 -4.5 滤波电路原理分析 .................................................................................. - 23 - 第五章逆变电路 ................................................................................................ - 25 -5.1 中频电源逆变电路的条件 ...................................................................... - 25 -5.2 逆变电路原理分析 .................................................................................. - 25 -5.2.1 串联逆变器原理分析 .................................................................... - 25 -5.2.2 逆变器与谐振负载电路原理分析 ................................................ - 27 -5.3 逆变系统控制电路 .................................................................................. - 28 -5.3.1 调功电路 ........................................................................................ - 28 -5.3.2 压控振荡器 .................................................................................... - 29 - 第六章 IGBT串联谐振式节能中频电炉及其保护 ........................................... - 30 -6.1 IGBT简介................................................................................................. - 30 -6.1.1 IGBT的概念................................................................................... - 30 -6.1.2 IGBT与晶闸管............................................................................... - 30 -6.2 串联中频电炉的节能原理 ...................................................................... - 30 -6.2.1串联谐振与并联谐振的关系 .......................................................... - 30 -6.2.2节能原理 .......................................................................................... - 31 -6.3 中频电炉的保护系统 .............................................................................. - 31 -6.3.1过电流保护 ...................................................................................... - 31 -6.3.2过电压保护 ...................................................................................... - 32 -6.3.3晶闸管保护 ...................................................................................... - 32 - 结论 .................................................................................................................... - 35 - 参考文献 ................................................................................................................ - 36 - 致谢 .................................................................................................................... - 37 - 附录1：串联谐振式中频电炉主电路图 ............................................................. - 38 -附录2：串联谐振式中频电炉设计总图 ............................................................. - 39 -第一章概论1.1 选择课题的背景及意义目前，在先进技术的指引下，我国研制出了串联谐振式的中频感应电源，并且可以提供相当可观的容量。
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IGBT并联谐振中频电源
发展
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IGBT并联谐振中频电源
案例
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IGBT并联谐振中频电源保护电路完善、可靠性高。电路的安 全措施有：直流侧电流过流、交流侧电流过流、缺相保护、 进线电压的过压与欠压保护、工作频率超限与功率超限保护 等。器件的安全措施有：逆变桥电流不平衡与直通、功率器 件的过热、槽路线圈短路、槽路电容过压等。设备的安全措 施有：冷却水的流量与进出口的水温检测、机柜门与电源的 连锁保护等。
确定电压额定值
IGBT的输入端与电容相并联，起到了缓冲波动和干扰的作用， 因此安全系数不必取得很大，一般取安全系数=1.1平波后的 直流电压：
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确定电流额定值
IGBT采用缓冲保护电路，它以上下桥臂为单元进行设置， 这种电路缓冲元件的功耗小，降低了IGBT的关断损耗。通 常采用计算和实验相结合的方法，确定缓冲元件的参数。 在开关电源中，逆变电路中二极管除整流作用外，还起电 压嵌位和续流作用，二极管在正向偏置时，呈低阻状态， 近似短路，在反向偏置时，呈高阻状态，近似开路。二极 管从低阻转变成高阻或从高阻转变成低阻并不是瞬间完成 的，普通二极管的反向恢复时间较长，不适应高频开关电 路的要求，需要使用快速恢复二极管[5]。系统阻容吸收 电路中采用IXYS公司的DSE12X快速恢复二极管模块，其恢 复时间在60ns左右。
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由电路产生的PWM脉冲，不能直接驱动大功率器件，为确 保功率管的开关准确可靠，IGBT驱动放大电路采用三菱公司 的M57962L，它采用+15V\-15V双电源供电，外围元件少， 具有较强的驱动能力，又能有效的限制短路电流值和由此产 生的应力，实现软关断。 中频电源用于加热时，负载主要是由集肤效应、涡流效应、 滞后效应产生的阻抗和感抗，虽然还存在着其他作用引起的 额外电感和电容，但它们的等效电感量和电容量很小，所以， 在频率不太高的情况下，负载可以等效为感抗和阻抗串联。 该电源负载是功率因数非常低的感性负载，为了提高功率因 数，有效利用电源容量，采用中频电容补偿无功功率，这样 便组成了振荡电路。
IGBT并联谐振 中频电源
IGBT并联谐振中频电源
概述
IGBT并联谐振中频电源
技术
发展
IGBT并联谐振中频电源
IGBT并联谐振中频电源
案例
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IGBT并联谐振中频电源
概述
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IGBT并联谐振中频电源
技术
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工频加热技术与其它各种物理加热技术相比，确实具有较高 的效率，但存在一些明显的不足。在现代工业的金属熔炼、 热处理、焊接等过程中，感应加热被广泛应用。感应加热是 根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量进行加热的， 它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加 热[1]。随着电力电子技术的不断成熟，感应加热技术得到了 迅速发展。本文设计的70KW/500HZ中频感应加热电源采用 IGBT串联谐振式逆变电路，能够实现频率自动，电路结构简 单，高效节能。
IGBT并联谐振中频电源采购前需要跟专业技术员说明加热需 求，提供加热工件尺寸，加热工件频率等参数。根据实际需 求制定相关设计方案。
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IGBT并联谐振中频电源方案设计要找专业团队
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考虑到其峰值、波动、雷击等因素，取波动系数为1.1，安全 系数=2，选取电压为：
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确定电流额定值
考虑冲击电流和安全系数，实取额定电压1600V，额定电 流200A的整流模块。
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逆变电路是由全控器件IGBT构成的串联谐振式逆变器，两组 全控器件V1、V4和V2、V3交替导通，输出所需要的交流电压。 IGBT的主要参数有最高集射极电压（额定电压）、集射极电 流等。
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主电路由整流电路、逆变电路、保护电路组成， 其结构如图1
主电路结构图
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中频电源采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范 围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节， 输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担[2]。 根据设计要求：额定输出功率P=70KW，输出频率f=500HZ， 进线电压UIN=380V，取逆变器的变换效率=0.9。 1） 确定电压额定值