晶闸管中频感应加热电源
晶闸管中频感应加热电源
晶闸管中频电源又称为可控硅中频电源，是0.4~10KHz频段主要的感应加热电源，也是大部分钢材感应加热快速热处理采用的电源。晶闸管中频电源从电源从电路结构上划分有两种类型，即并联逆变中频电源和串联逆变中频电源。这两种中频电源国内已大量生产并广泛应用。
晶闸管并联逆变中频感应加热电源
晶闸管并联逆变中频电源具有负载适应能力强、工作稳定可靠、过电流保护特性好、电源功率大等优点，是应用最广泛的中频电源。
（1）电源电路的基本结构晶闸管并联逆变中频电源电路的基本结构。三相桥式全控整流电路由VR1~VR6组成，整流后的直流电经电感线圈滤波器L d滤波后，输入到由晶闸管VR7~VR10组成的逆变电路中。整流电路采用相控方式控制晶闸管导通角a，实现对输出电压U d的调节。负载电路由补偿电容C h与电感负载L H并联组成。
（2）逆变电路的工作原理逆变电路是将直流电I d通过VR7~VR10晶闸管的开关作用，将其变换为频率为f的中频电流供给负载电路。在介绍逆变原理之前先了解一下交流电的周期T与频率f的关系。逆变就是将直流电变换为周期为T的具有正弦波形的交流电，中频频段电流的f为0.4~10KHz，其T值相应为4*10-2~10-4s。以下介绍晶闸管逆变电路的工作原理。假设0 晶闸管串联逆变中频感应加热电源 晶闸管串联逆变中频电源电路具有电路简单、启动容易、输出功率恒定等特点，但是过流保护性能稍差 （1）电源电路的基本结构，晶闸管串联逆变中频电源电路的基本结构。整流电路由VD1~VD6二极管组成三相桥式整流电流电路，将电网三相交流电整流成单相直流电，经C d滤波成平滑的直流电压U d。U d施加到由晶闸管VR1~VR4和二极管VD1~VD4组成的逆变电路的输入端。L d用于限制整流桥对C d充电电流的峰什大小。由于采用二极管整流，简化了主电路。但是，U d为恒定的直流电压，不可调节，因而其输出功率是恒定的，这是串联逆变中频电源的特点之一。 （2）逆变电路的工作原理，假设0 （3）晶闸管串联逆变中频感应加热电源的应用，这类中频感应加热电源由于输出功率恒定、启动方便，适合于频繁启动的使用重要条件。对于冶炼、坯料加热、表面淬火、短料的热处理等情况下使用比较适宜、钢材热处理方面如冷拉材再结晶退火处理，可以使用这类中频电源。 晶体管超音频感应加热电源 晶体管超音频感应加热电源是指频率在10~100KHz、采用新型晶体管组成逆变电路的电源。IGBT晶体管（绝缘栅双极晶体管）是具有代表性的晶体管、IGBT 晶体管具备MOS器件和双极型器件的优点：通态电压低，高输入阻抗，开关速度 快和通流能力强等。采用这种器件构成的逆变电路电源，称为IGBT超音频感应加热电源。 中频炉系列透热炉构造： 中频透热炉一般由感应器、中频电源、变压器、电容等组成。 中频透热炉特点： （1）加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本 由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。不必担心由于停电或设备故障引起的煤炉已加热坯料的浪费现象。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克，其材料利用率可达95％。由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um。 （2）工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能 感应加热炉与煤炉相比，，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电量小于360度。 （3）加热均匀，芯表温差极小，温控精度高 中频透热炉功率估算公式： P=（C×G×T）/（0.24×t×∮） 公式说明：P—设备功率（KW）；C—金属比热，其中钢铁比热系数是0.17 G—加热工件重量（kg）；T—加热温度（℃）；t—工作节拍（秒）； ∮—设备综合热效率，一般可取0.5—0.7，异型件取0.4左右。 例如：某锻造厂有锻件坯料为Φ60×150mm，工作节拍为12秒/件（包括辅助时间），初锻温度以1200℃。则需要GTR中频电炉功率的计算如下：P=（0.17×3.3×1200）/（0.24×12×0.65）=359.61KW 根据以上计算，可以配置额定功率为400KW的GTR感应加热设备。感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀，芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。 中频炉加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。 中频炉是铸造锻造及热处理车间的主要设备，其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造锻造及热处理生产线正常稳定工作的保证。中频炉在热加工领域有着很好的发展前景如。国内专业的生产中频电炉的厂家东莞市正鑫中频电炉厂是这一领域佼 可控硅串联逆变中频电炉 技术说明书 高效节电大功率可控硅串联逆变中频电炉 引言 90年代我国工业飞速发展，大容量、高功率，低能耗的中频电炉越来越被 人们所关注，尤其在铸造领域中，中频电炉能提供高质量的铁水和钢水，便于在 熔化过程中控制温度和化学成份，因此近年大量引进国外制造的大容量可控硅中 频电炉，已达数百台之多，几乎国内上规模的机械制造厂、机床厂、汽车制造厂 的高端技术市场都被国外厂商占有，，目前国内产品比较国外，在控制技术上，按 装工艺上仍有相当差距。 铸造厂的传统熔化设备冲天炉，出铁温度低，铁水在炉中增碳较多，不易生 产出高质量铸铁件，且冲天炉严重污染环境，在城市区域内不容许存在，目前国 内铸造用焦价格猛涨，与中频电炉熔化成本相当。因此大容量中频电炉是铸造厂 节能、高效、清洁环保型熔化设备，所以我们研制，开发大熔量高功率的中频电 炉起点高，技术指标以国外最先进的电炉为目标。串联逆变中频电源具有功率因素 高，我公司生产的中频电源功率因素不低于0.98.高效节能，谐波小。 一、元器件的选择 目前已经研制成功的具有一拖二功能的可控硅中频熔化炉，是高效节电最佳的 熔化设备。 我国电器工业经过多年的发展，目前按装大容量中频电炉元器件己具备相当 条件，大电流耐高压可控硅，高压电热电容己能生产，满足需求。 中频逆变电源的开关元件，目前有二种，可控硅SCR和绝缘栅双极型场效 应晶体管IGBT，根据国外文献所载，大功率，较低频率(<1 000Hz)的逆变电源， 选用可控硅的关闭时间要求较低，TOT可以在5 0～60微秒级，这样硅片的厚 度可以厚些，可控硅的耐压便可以提高，且可控硅的价格比IGBT低得多，．而且 工作稳定性和可靠性比IGBT高，我们设计的逆变器选用 KK2500A／2 5 00V可控 硅。目前世界上技术最先进、规模最大的美国应达电炉公司仍采用大功率可控硅 组装。 图1依据功率和频率选择逆变开关元件 IGBT特别适用于频率高，功率较小的变频加热设备，如小容量中频真空熔 炼炉，工件表面淬火和小件透热等。目前国内200A以上的IGBT都需依赖进口， 还受到出口国的限制，最大容量为500A／1 5 0 0V。组装大功率电源时，不得不把 I GBT串联后再多组并联，对用户来说，元件损坏时就得长期依赖于设备制造厂 商供应备件，根据图1我们选用国产大功率可控硅是合理的。 二、串并电路的比较 串并联逆变中频电源相比具有以下优点 1、可控硅并联线路是并联谐振电路，在熔炼过程中，尤其对熔炼铝、铜等材料，负载很轻，它的 功率输出很小，与负载的性质有很大关系，所以其熔化速度慢、升温困难。而可控硅串联中频熔炼炉是通过调频方式调节功率，所以受负载性质的影响相对小，熔炼全过程近乎保持恒功率输出， The prerequisite for vigorously developing our productivity is that we must be responsible for the safety of our company and our own lives. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 可控硅中频电源安全操作规程 (标准版) 可控硅中频电源安全操作规程(标准版)导语：建立和健全我们的现代企业制度，是指引我们生产劳动的方向。而大力发展我们生产力的前提，是我们必须对我们企业和我们自己的生命安全负责。可用于实体印刷或电子存档（使用前请详细阅读条款）。 存在安全隐患：高温热辐射、烤伤、热源对眼睛的伤害、烫伤 1、工作前认真检查设备各系统部分状况，如中频冷却水压力（0.2MPa），水位是否合格、水泵和风机是否工作正常等。还应检查各电气操作开关。 2、打开水泵电源，设备接通冷却水，并保证冷却水的流量和压力足够(0.15MPa)，且水质清洁。然后启动中频冷却塔，使中频设备处于通水状态。 3、在确保水路正常后才可以给设备送电。合上可控硅中频的电源，按下控制合按钮，接触器吸合，调节门上电位器至零位。 4、按下主电合按钮，主电源交流接触器吸合，然后按下中频合按钮，把调功电位器调至中频启动成功，看阻抗等值合适后再升功。 5、关机时首先将调功电位器调至零位，依次按下中频分按钮、主电分按钮、控制分按钮。 6、切记出现过流、过压等故障动作，要重新工作，必须将调功电 摘要 感应加热电源具有加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热，易于实现机械化和自动化等优点，目前已在金属熔炼、工件透热、淬火、焊接、铸造、弯管、表面热处理等行业得到了广泛的应用。 本设计研究了中频感应加热及其相关技术的发展、现状和趋势，并在较全面的论述基础上，对2.5kHz/250kW可控硅中频感应加热电源的整流电路以及控制电路进行了设计。本文设计的电源电路可用于大型机械热加工设备的感应加热电源。整流电路采用三相桥式全控整流电路，其电路结构简单，使电源易于推广；控制策略选用双闭环反馈控制系统，改善了信号迟滞的缺点，为以后研制大功率、超音频的感应加热电源打下了基础。 关键词：可控硅中频电源；感应加热；逆变；保护电路 Design of Induction heating power of medium frequency Abstract Induction heating power is equipped with lots of advantages such as high heating efficiency, fast speed ,good controllability, which is prone to make heating of high and partial temperature ，and realize mechanization and automation. At present metal melting, work piece heat penetration, quenching, welding, casting, elbow piece, surface heating processing has been widely applied. Induction heating of medium frequency and development, current situation, and tendency related technology has been studied，and have made quite comprehensive and in the profound elaboration foundation, this article has carried on the design to main circuit and the inversion control of the 2.5kHz/250kW silicon-controlled rectifier intermediate frequency induction heating power. This design is used for big facility of mechanical heating processing. Structure of rectification circuit is easy, which makes power popularized easily. Three-phase bridge rectification circuit is used in Rectification circuit. Rectification circuit uses feedback control of two closed loop, improving the disadvantages. The foundation for inventing induction heating power of big power and super audio is made. Key words：Controllable silicon medium power Induction heating Inverter Protect circuit 合作组员：XXX 单相双半波晶闸管整流电路的设计 （反电势、电阻负载） XXX 维持两周的电力电子课程设计，我们组在老师的指导下，尽快了完成了实验室的控制电路连接和主电路调试任务。下面我将主要从控制电路设计和原理、参数选择、实验室调试遇到的问题、解决方法以及最后的收获感谢等方面完成我这次的电力电子课程设计报告，望老师批评指正。 设计条件： 1、电源电压：交流100V/50Hz 2、输出功率：500KW 3、移相范围30o~150o 4、反电势：E=70V 设计主电路、控制电路 我们组题目是单相双半波晶闸管整流电路的设计（反电势、电阻负载），主电路原理图以及原理如下所述。但是在实验室调试时，由于条件限制，我们是使用单相全桥半控（灯箱负载）的主电路板完成调试，两者的控制信号仅差别在移相范围上，但是对控制电路信号的其他要求是相同的，所以能完成调试任务。 （1）画出主电路原理图； 主电路原理图 主电路仿真图 （2）主电路工作原理的说明、主电路元器件参数的计算 工作原理: 根据上图中变压器所标的同名端，当变压器原边输入的交流电压极性为上正下负时，副边标有同名端的极性为正，由此可知晶闸管T1承受正向电压，若在控制角为α时触发T1，T1满足触发条件立即导通，这期间T2因承受反向电压而截止。电流通过副边上半绕组、T1、Rd 和中性抽头流通，将电源电压的正半波加到负载上。在电源电压的负半周期，副边的非同名端极性为正，同样仍在α角处触发T2，T2由于承受正向电压而导通，由于加在T1上为负压而使其截止。此时通路为由副边下半绕组、T2、Rd 和中性抽头构成，电源电压负半波反向后加到负载Rd 上。可知：在|u2|>E 时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。导通之后， ud=u2，直至|u2|=E ，id 即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E 。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为停止导电角。当α > δ时，SCR 从α时刻开始导通；当α < δ时， SCR 从δ时刻开始导通。因此，反电势负载要求触发脉冲有足够的宽度。 电量计算（反电势负载） 最小起始导电角100414.170 arcsin U 2E arcsin δ2 ?== 得δ=29.76o<30o α > δ 时 π δωωδπα) (70)δcos (cos 141t E)d sin U 2(π1E U -2d +?++?= -+=?t V 101U dmax = ?--= δ πα ωωπ t d E t U U 22)sin 2(1 t d E sin U 2π1I -2d ωωδ πα?-= R t 可控硅中频电源的工作原理 可控硅中频电源的基本工作原理,就是通过一个三相桥式整流电路,把50 Hz的工频交流电流整流成直流,再经过一个滤波器(直流电抗器)进行滤波,最后经逆变器将直流变为单相中频交流以供给负载,所以这种逆变器实际上是一只交流—直流—交流变换器,其基本线路如图2 。 下面分整流电路,逆变电路及保护回路分别进行一些介绍。 一三相桥式全控整流电路的工作原理 1 三相桥式全控整流电路的工作过程。 三相桥式全控整流电路共有六个桥臂,在每一个时刻必须2个桥臂同时工作,才能够成通路,六个桥臂的工作顺序如图3 。现假定在时刻t1-t2(t1-t2的时间间隔为60o电角度，既相当于一个周波的1/6)此时SCR 1和SCR6同时工作(图3(a)中涂黑的SCR),输出电压即为VAB。到时刻t2-t3可控硅SCR2因受脉冲触发而导通,而SCR6则受BC反电压而关闭,将电流换给了SCR2,这时SCR1和SCR2同时工作,输出电压即为VAC,到时刻t3-t4,SCR3因受脉冲触发而导通，SCR1受到VAB的反电压而关闭,将电流换给了SCR3,SC R2和SCR3同时工作,输出电压为VBC,据此到时刻t4-t5, t5-t6, t6-t1分别为SCR3和SCR4, SCR4和S CR5, SCR5和SCR6 同时工作,加到负载上的输出电压分别为VBA,VCA,VCB,这样既把一个三相交流进行了全波整流,从上述分析可以看出,在一个周期中,输出电压有六次脉冲。这种整流电路由于在每一瞬间都有两个桥臂同时导通,而且每个桥臂导通时间间隔为60o,故对触发脉冲有一定要求,即脉冲的时间间隔必须为60o,而且如果采用单脉冲方式,脉冲宽度必须大于60o,如果采用窄脉冲,则必须采用双脉冲的方法, 既在主脉冲的后面60o的地方再出现一次脉冲。 2 三相同步及触发线路 1)三相同步的选取及整形 根据三相桥式全控整流过程的有关要求,首先要保证触发电路与三相电源严格同步。既有A相产生的触发脉冲必须接于整流电路1号,4号可控硅(称为正A负A ),B相产生的触发脉冲接于3号,6号可控硅(称为正B负B),C相产生的触发脉冲接于5号,2号可控硅(称为正C负C)。本系统(如图4整流触发线路)整流触发线路里,三相同步信号直接取之380V电压,接入主控板的同步输入端,X10(A),X20(B),X30(C)。通过降压电阻降压,进入由W1,W2,W3,C1,C2,C3组成的三相同步滤波,整形,平衡电路。它的特点是由W1,C1(单相说明)组成积分电路。电容量一定,改变阻值大小就可改变时间常数。其作用有:(1)滤除网电杂乱尖峰波干扰,使同步信号纯正,定位准确,避免整流可控硅误动作。(2) 调整三相不平衡度,调节移相范围可达12o使整流桥输出平衡。 2)整流触发的形成 宁波广播电视大学 机械设计制造及其自动化专业 《机电接口技术》 课程设计 题目晶闸管触发驱动电路设计 姓名张晋远学号1533101200119 指导教师李亚峰 学校宁波广播电视大学 日期2017 年 4 月20 摘要 晶闸管是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电流），完成此任务的就是触发电路。本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成 UAA4002、KJ006触发电路。包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。 关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ006； abstract Thyristor is a kind of switch components, can work under high voltage, high current conditions, in order to control thyristor conduction, must be between control level to the cathode with appropriate trigger signal (voltage and current), complete the task is to trigger circuit. This topic in view of the thyristor trigger circuit design, the main part of the circuit by the trigger circuit, communication circuit, synchronous circuit and other circuit link. There is a blocking phase bridge trigger circuit, the sine wave synchronous trigger circuit, the single crystal trigger circuit, the integrated UAA4002, the KJ006 trigger circuit. This includes the working principle of the circuit and the circuit working procedure and the calculation of the relevant parameters. Keywords: thyristor; Trigger circuit; Pulse; KJ006; 目录 第一章绪论 1.1设计背景与意义…………………………………… 1.2 晶闸管的现实应用…………………………………… ZD系列中频感应加热电源说明书 一、概述 ZD系列中频加热电源是江苏油田工程院的专利产品。（专利号为97220550. 0） ZD系列中频加热电源应用了现代电力电子技术，重量轻，效率高，具有过流、短路等自动保护功能，并且输出功率由温度控制传感器进行自动调节。采用该中频电源的电加热系统通过对输出电压和频率的调节，可以对最大加热长度范围内的任意长度的负载进行加热，具有使用寿命长，效率高，体积小、重量轻等优点。ZD系列中频加热电源可以应用于地面集输管线感应加热和井下空心抽油杆加热。 二、工作原理 中频电源首先将三相380V交流电整流成直流电，并滤波。然后再运用电力电子器件IGBT，把直流电逆变成频率和占空比连续可调的单相中频交流电。最后通过隔离变压器，将单相中频交流电输送给加热负载。 三、型号说明 Z D －□ 额定容量（kVA） 电源 中频 四、使用条件 1、环境温度：－15℃～＋40℃ 2、空气相对湿度不大于90％ 3、使用场所无严重的振动，周围环境无灰尘、腐蚀性气体 4、输入电压：三相四线交流电50Hz，380V±10％，机壳接零 五、技术数据（仅供参考） 型号 ZD-10 ZD-20 ZD-35 ZD-50 额定容量 10kVA 20kVA 35kVA 50kVA 输入电压 380V±10％ 380V±10％ 380V±10％ 380V±10％ 输入电流 5～15A 10～30A 15～55A 20～75A 输出电压 0～240V 0～300V 0～400V 0～500V 装置重量 50kg 80kg 110kg 150kg 加热长度＜200米＜400米＜700米＜1000米 六、安装方法 1、中频感应加热电源与油井的距离R≥15m，对轻烃气含量高的油井要求R≥20 m。 2、中频感应加热电源室内安装时，电源装置左右两侧对墙体的距离应≥1m，电源装置后面对墙体的距离应≥0.5m，不得倾斜。 3、中频感应加热电源室外安装时，应放置在一个相应的防雨外壳内，防雨外壳上下通风，不得倾斜，防雨外壳对其它设备的距离应≥1m。 4、中频电源上部接线柱用四芯铜电缆外接三相380V电网，电源装置机壳用接地线可靠接地； 5、中频电源下部的两个接线柱用单芯铜电缆分别引至加热负载； 中频电源型号四芯输入铜电缆规格接地线规格 相线零线 ZD-10 4 mm2 2.5 mm2 2.5 mm2 ZD-20 6 mm2 4 mm2 4 mm2 ZD-35 10 mm2 6 mm2 6 mm2 ZD-50 16 mm2 10 mm2 10 mm2 IGBT中频电源的节能优势 我国是铸造大国，铸铁件年产量几年来均居世界各国之首位，而其能耗在成本中所占比例却比工业发达国家高出2—3倍，冲天炉的能耗占了其中的大部分。主要原因是小容量冲天炉所占比例太大，而其中采用烟尘净化和余热回收装置的微乎其微，实现高水平熔炼和计算机控制的更少了。我国铸铁生产车间一万多个，每个车间年平均产量不足1000t，冲天炉开炉时间短。在冲天炉结构方面，由于我国铸造厂点过多，限制了大容量冲天炉的使用。由于产量低，效益差，限制了性能优越的现代化冲天炉及其配套设备的采用。操作不当不但对冲天炉性能造成不良影响，也是增加冲天炉能耗和环境污染的重要原因，在我国为数众多的小容量冲天炉上，更是普遍存在的现象。中频技术应用于铸造行业给铸造推广高质量、高效率、节能环保、低碳的中、高频科技技术应用与中国的铸造行业，是保持中国铸造业可持续发展的一项重大举措。与传统的冲天炉熔炼相比，中频技术应用于熔炼、精铸诠释了科技的力量。 中频感应电炉经历了两次根本的变革，第一次变革源于20世纪60年代后期开发的晶闸管静态变频电源，第二次源于20世纪70年代中期开发的逆变变频及其控制技术。这样使中频感应电炉的优越性得以充分的发挥。随着大功率晶闸管变频电源的开发和可靠性的提高，中频感应电炉正在逐步替代工频感应电炉而在铸造业获得愈来愈广泛的应用。 中频电源的基本工作原理,就是通过一个三相桥式整流电路,把50 Hz的工频交流电流整流成直流,再经过一个滤波器(直流电抗器)进行滤波,最后经逆变器将直流变为单相中频交流以供给负载,所以这种逆变器实际上是一只交流—直流—交流变换器,其基本线路如图： 中频炉的感应加热原理，它是利用电磁感应原理将电能转变为热能，当交变电流i感应线圈时，感应线圈便产生交变磁通Φ，使感应中的工件受到电磁感应而产生感应电动势e。 感应电动势e = dΦ/dt 如果磁通Φ是呈正弦变化的，即Φ = -Φm sinwt 则 e = -dΦ/dt=-Φm sinwt E的有效值 E=4.44ｆΦM (伏) 感应电动势E在工件中产生电流I, i使工件内部开始加热，其焦耳热为； Q=0.24I2Rt I--工件中感应电流的有效值（安） R--工件电阻（欧）； t—时间（秒） 中频电源从最初的发展到今天应用于铸造行业，电源种类从原理上可以分为两类，一传统的可控硅中频 可控硅中频电源作用原理__可控硅中频电源优点 可控硅中频电源想必大家都有一定的了解和认识，很多人都来咨询小编关于可控硅中频电源作用原理，看来大家认识的还是皮毛知识。可控硅中频电源装置简称可控硅中频装置，是利用可控硅的开关特性把50Hz的工频电流变换成中频电流的一种电源装置,主要是在感应熔炼,感应加热,感应淬火等领域中广泛应用。说了这么多，是不是觉得认识可控硅中频电源很有用呢，今天小编给大家讲解一下关于可控硅中频电源作用原理以及可控硅中频电源优点的相关知识，希望可以帮助大家更好的选择可控硅中频电源生产厂家。 可控硅中频电源控制部分主要由电源、调节器、移相控制、保护电路、相序自适应电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成．可控硅中频电源核心部件采用美国生产的高性能高密度大规模专用ASIC-2集成电路,使其内部电路除调节器外,其余均实现数字化,整流触发器部分不需要任何调整,而且可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点,又由 于有相序自适应电路,可控硅中频电源无需同步变压器,所以,现场调试中免去了调相序、对同步的工作,仅需把KP可控硅的门极线接入控制板相应的接线端上，整流部分便能投入运行。 【可控硅中频电源优点】 1、可控硅中频电源效率高，可控硅电源装置具有相当高的变换效率(百分之90-95),输出功率低时,电源转换效率并不降低,特别是在热处理行业中,有些被加热工件需要分段加热,频繁开机和停机,在停机状态下无损耗。因此,在感应加热行业中采用可控硅中频装置可节约能源。 2、可控硅中频电源体积小重量轻，可控硅变频装置由半导体元件组成,没有复杂的机械旋转部分无震动,噪音小,安装时对地面基础无特殊要求。 3、可控硅中频电源操作方便，可控硅装置的功率调节范围大。频率可随负载参数改变而自动变化(既所谓频率跟踪)。负载回路保持在近乎谐振状态,既在很好状态下工作。再加上它有一系列的自动保护装置,使它的工作稳定可靠。 4、可控硅中频电源启动灵活，可控硅变频装置一般采用零压软启动,启动成功率高无冲击,快而平稳。基于以上几个方面,并伴随着新的专有集成电路的开发成功,其高度的稳定性及结构紧凑性,深受广大 电力电子技术课程设计 题目中频加热电源主电路设计 学院 专业班级 学号 学生姓名 指导老师 目录 1 设计内容和设计要求 (3) 1.1 设计内容 1.2 设计要求 2 中频加热电源 (4) 2.1 中频加热电源基本原理 2.2 中频加热电源基本结构 3 整流电路的设计 (6) 3.1 整流电路的选择 3.2 三相桥式全控整流电路 3.3 整流电路参数计算 4 逆变电路的设计 (10) 4.1 逆变电路的选择 4.2逆变电路参数计算 5 保护电路的设计 (14) 5.1过电压保护 5.2 过电流保护 6 设计结果分析 (18) 6.1 仿真结果 6.2 主电路原理图 6.3 结果分析 7 设计心得体会 (23) 8 参考文献 (24) 1 设计内容和设计要求 1.1 设计内容 1) 额定中频电源输出功率PH=100kw，极限中频电源输出功率 P HM=1.1 P H=110kW； 2) 电源额定频率f =1kHz； 3) 逆变电路效率h=95% 4) 逆变电路功率因数：cosj =0.866，j =30o； 5) 整流电路最小控制角amin =15o； 6) 无整流变压器，电网线电压UL=380V； 7) 电网波动系数A=0.95～1.10。 1.2 设计要求 1) 画出中频感应加热电源主电路原理图； 2) 完成整流侧电参数计算； 3) 完成逆变侧电参数计算； 4) 利用仿真软件分析电路的工作过程； 5）编写设计说明书，设计小结。 2 中频加热电源 2.1 中频加热电源基本原理 感应加热利用导体处于交变的电磁场中产生感应电流，即涡流，所形成的热效应使导体本身发热。根据不同的加热工艺的要求，感应加热采用的电源的频率有工频（50HZ），中频（60-10000HZ），高频（高于10000HZ）。感应加热本身的物体必须是导体，感应加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，容易实现整体均匀加热或局部加热。 感应加热利用交流电建立交变磁场涡流对金属工件进行感应加热，基本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，若线圈A 中通以交流电流i1，则线圈A内产生随时间变化的磁场，置于交变磁场中的被加热工件B要产生感应电动势e2，形成涡流i2，这些涡流使金属工件发热，因此，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属工件，然后在金属工件内部转换成热能，感应线圈与被加热工件不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。 摘要 为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电 流），完成此任务的就是触发电路。 本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成UAA4002、KJ004触发电路。包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。 关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ004 目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (1) 2.1 概述 (1) 2.2 系统组成整体结构 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章电路设计 (4) 3.1 UAA4002集成芯片构成的触发器 (4) 3.2 阻容移相桥触发电路 (5) 3.3正弦波同步触发电路 (6) 3.4单结晶体管触发电路 (8) 3.5集成KJ004触发电路 (9) 第4章课程设计总结 (12) 参考文献 (14) 绪论晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流器，以前被简称为可控硅。在电力二极管开始得到应用后不久，1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司开发出世界上第一只晶闸管产品，并在1958年达到商业化。由于其开通时刻可以控制，而且各方面性能均明显胜过以前的汞弧整流器，因而立即受到普遍欢迎，从此开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用，有人称之为继晶体管发明和应用之后的又一次电子技术革命。自20世纪80年代以来，晶闸管的地位开始被各种性能更好的全控型器件取代，但是由于其所能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。 20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入一个崭新时代。门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管就是全控型电力电子器件的典型代表。晶闸管的种类较多，有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、直流开关晶闸管（即门级可关断晶闸管）、寄生晶闸管（即功率场效应管IGBT）、无控制极晶闸管等。 晶闸管在电力电子技术上有很广泛的应用，整流电路（交流变直流）、逆变电路（直流变交流）、交频电路（交流变交流）、斩波电路（直流变直流），此外，还可用作无触点开关。 又晶闸管是半控型器件，因此在控制极和阴极间的触发信号是必不可少的。而触发电路的作用是产生符合要求的门级触发脉冲，保证在需要是晶闸管立即由阻断状态变为导通状态。广义上讲，触发电路包括对其触发时刻进行控制的相位控制环节、放大和输出环节。而触发电路的形成又有许多种形式。 本课程设计研究的是基于螺旋式晶闸管KP50的触发电路。 课程设计的方案 概述要使晶闸管开始导通，必须施加触发脉冲，在晶闸管触发电路中必须有触 发电路，触发电路性能的好坏直接影响晶闸管电路工作的可靠性，也影响系统的控制精度，正确设计触发电路是晶闸管电路应用的重要环节。 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 可控硅中频电源安全操作规程 (通用版) The safety operation regulations are the guiding documents for the safe operation of the post. It stipulates the specific details of the safe operation methods of the post. ( 操作规程) 单位：_______________________ 部门：_______________________ 日期：_______________________ 本文档文字可以自由修改 可控硅中频电源安全操作规程(通用版) 存在安全隐患：高温热辐射、烤伤、热源对眼睛的伤害、烫伤 1、工作前认真检查设备各系统部分状况，如中频冷却水压力（0.2MPa），水位是否合格、水泵和风机是否工作正常等。还应检查各电气操作开关。 2、打开水泵电源，设备接通冷却水，并保证冷却水的流量和压力足够(0.15MPa)，且水质清洁。然后启动中频冷却塔，使中频设备处于通水状态。 3、在确保水路正常后才可以给设备送电。合上可控硅中频的电源，按下控制合按钮，接触器吸合，调节门上电位器至零位。 4、按下主电合按钮，主电源交流接触器吸合，然后按下中频合按钮，把调功电位器调至中频启动成功，看阻抗等值合适后 再升功。 5、关机时首先将调功电位器调至零位，依次按下中频分按钮、主电分按钮、控制分按钮。 6、切记出现过流、过压等故障动作，要重新工作，必须将调功电位器调至零位，最后按下中频分按钮，然后进行第二次启动。 处置方法及其措施：穿戴好劳动防护用品；配戴耐高温手套、工作时人员不能离开岗位。 可在本位置填写公司名或地址 YOU CAN FILL IN THE COMPANY NAME OR ADDRESS IN THIS POSITION 项目五中频感应加热电源 【学习目标】： 完成本项目的学习后，能够： 1．了解中频感应加热装置的基本原理及应用。 2．掌握中频感应加热装置的组成、各部分电路（三相桥式整流电路、触发电路、并联谐振逆变电路、保护电路）的工作原理。 3．掌握触发电路与主电路电压同步的概念以及实现同步的方法。 4．了解常用的中频感应加热装置的使用注意事项。 5．熟悉中频感应加热装置的安装、调试，简单的故障维修方法。 6．了解三相有源逆变电路工作原理及有源逆变电路的应用 【项目描述】：中频电源装置是一种利用晶闸管元件把三相工频电流变换成某一频率的中频电流的装置，广泛应用在感应熔炼和感应加热的领域。图5-1是常见的感应加热装置。 【相关知识点】： 一、中频感应加热电源概述 1．感应加热的原理 （1）感应加热的基本原理 1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象， 并且提出了相应的理论解释。其内容为，当电路围绕的区 域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应出电动势，如 果闭合就会产生感应电流。电流的热效应可用来加热。 例如图5-2中两个线圈相互耦合在一起，在第一个线 圈中突然接通直流电流（即将图中开关S突然合上）或突 然切断电流（即将图中开关S突然打开），此时在第二个线圈所接的电流表中可以看出有某一方向或反方向的摆动。这种现象称为电磁感应现象，第二个线圈中的电流称为感应电流，第一个线圈称为感应线圈。若第一个线圈的开关S不断地接通和断开，则在第二个线圈中也将不断地感应出电流。每秒内通断次数越多（即通断频率越高），则感生电流将会越大。若第一个线圈中通以交流电流，则第二个线圈中也感应出交流电流。不论第二个线圈的匝数为多少，即使只有一匝也会感应出电流。如果第二个线圈的直径略小于第一个线圈的直径，并将它置于第一个线圈之内，则这种电磁感应现象更为明显，因为这时两个线圈耦合得更为紧密。如果在一个钢管上绕了感应线圈，钢管可以看作有一匝直接短接的第二线圈。当感应线圈内通以交流电流时，在钢管中将感应出电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。平常在50Hz的交流电流下，这种感生电流不是很大，所产生的热量使钢管温度略有升高，不足以使钢管加热到热加工所需温度（常为1200℃左右）。如果增大电流和提高频率（相当于提高了开关S的通断频率）都可以增加发热效果，则钢管温度就会升高。控制感应线圈内电流的大小和频率，可以将钢管加热到所需温度进行各种热加工。所以感应电源通常需要输出高频大电流。 利用高频电源来加热通常有两种方法： ①电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热等） ②感应加热：利用高频电流（比如密封包装等） 1）电介质加热（dielectric heating） 电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材、橡胶等。微波炉就是利用这个原理。原理如图5-3.： 图5-3电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产 生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中， 介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转 或振动，从而产生热量，达到加热效果。 2）感应加热（induction heating） 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变 PI7800MF 系列中频感应加热电源 大连普传科技股份有限公司 深圳市普传科技有限公司 企划部/工程部 https://www.360docs.net/doc/b210367243.html, 第一部分感应加热与变频电源 普传科技变频技术应用系列—中频电源 一、基本原理 1、集肤效应及感应加热 1.1集肤效应：当交流电流通过导线时,在导线周围产生交变的磁场，处在交变磁 场中的整块导体的内部会产生感应电流，由于这种感应电流在整块导体内部自成闭合回路，形似水的旋涡，称做涡流。 在直流电路内，均匀导线的横截面上的电流密度是均匀的，而当交流电通过导线时，由于交变磁场的作用，在导线截面上各处电流分布不均匀，中心处电流密度小，而越靠 近表面电流密度越大，这种电流分布不均匀的现象称为集肤效应(也称趋肤效应)。交 流电的频率越高，则集肤深度越深，同时其交流阻抗也变大，因此在相同数值的电流作 用下，负载所获得的能量也越高，而电流及线路损耗相应地也会变小，从而提高了加热 效率，同时还可起到节约电能的目的。变频加热电源正是基于这一原理，利用变频技术，可将运行频率提高到工频的数倍，加热效果会明显提高。 1.2感应加热：1831 年法拉第发现电磁感应规律、1868 年福考特提出涡流理论、1840 年焦耳-楞茨确定了电阻发热的关系式Q=I2Rt，构成感应加热之理论基础。 交变的电流产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。感应 加热的加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热。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。 在金属加工上，感应加热热处理用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这 种热处理工艺常用于表面淬火、局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。 将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生 交变磁场，交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流，感应电流在工件截 面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小,工件表层高密度电流的 电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内 部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却， 即可实现表面淬火。 2、感应加热的作用及应用 感应加热早期主要用于有色金属熔炼和热处理工艺，其加热效率高、速度快、可控 性好及易于实现自动化等优点，广泛应用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业生产 过程中，成为冶金、国防、机械加工等部门及铸、锻和船舶、飞机、汽车制造业等不可 缺少的技术手段。如表 1 所列。 感应加热的广泛应用，究其原因，主要是它本身相对于别的加热方式所具有的一些 独特性。 1）加热速度快，可节能。感应加热是从金属内部，透入深度层开始加热，大大节 省了热传导时间。其它加热是从外到内，导热时间长。据实验，加热同一坯料到一定温度，感应加热只需火焰炉加热时间的1/10。 2）加热温度高，是非接触式的电磁感应加热。 3）可进行局部加热，容易控制加热部位。被加热产品质量稳定，加热工件的质量 再现性与重复性好，各种参数容易控制。 4）控制温度的精度高，可保证温差在±0.5%～1%范围内。 5）感应加热的热效率高，一般可达50%-70%，而火焰炉的热效率一般只有30%左右。 6）容易实现自动化控制。 中频电源原理图及调试方法、故障排除与实例 中频电源调试步骤 首先把调节板中W1过流、W2过压电位器右旋到底；W6电位器右旋到底少回旋；W3、W4电位器调到中间基本水平位置；启动中频电源，调到直流电压到200V，再调W3，直到中频电压是直流电压的倍，停止中频电源，把控制板DIP-1开关拨到下侧（开）再启动中频电源，调到直流电压到200V，再调W4，直到中频电压是直 流电压的倍，停止中频电源，频电压是直流电压的倍，停止中频电源，把控制板DIP-1开关拨到上侧（关），启动中频电源，看中频电压是否能升到750V，直流电压是否能升到500V，如果达不到以上数值，可调节W2达到以上额定值；中频电压再调到200V，加料使电流升高，左旋W1电位器，使电流调至额定电流。 中频电源的故障排除与实例 1 维修前的准备工作 a) 维修时所需的工具有：数字万用表或指针万用表、20M以上双踪示波器、500V摇表、25W 电烙铁、螺丝刀、扳手等。 b) 维修时所需的资料有：设备有关电气图、说明书等技术资料。 c) 维修前应先了解设备的故障现象，出现故障时所发生的情况，以及查看设备的记录资料。 d) 备一些易损件和常用的元器件。 e) 维修前有必要对设备进行一下全面检查，紧固所有连接线和端子，看一下有无出现发黑、打火、短接、虚接等。 2 故障排除 初调的电源出现故障，整机启动失败，并伴随一定的现象，现说明如下： A) 按下中频启动按钮，调节功率电位器，电源毫无反应或只有直流电压无中频电压，其原因可能是： a.负载开路及感应器未接入； b.逆变脉冲功率过小或无脉冲，逆变管未被触发； c.整流电路发生故障，无整流输出。 B) 按下中频启动按钮后，过流保护动作，整流拉入逆变状态。 对新安装的电源，应检查电压极性是否正确，逆变脉冲的极性是否正确，引前角是否太小。 对已运行的电源不存在极性问题，可以从以下几方面分析： a. 晶闸管有无损坏，用万用表测量判断中频计算公式
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