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中频炉---中频炉之并联到串联逆变发展史(四)
作者:海山机电  [2011-11-19 15:30:12]

   其三,是多个独立电源串、并联的组合。这个概念不难理解,主要技术是解决好各独立电源间协同工作的问题。目前,超音频以上的小功率电源,把一个单机看作一个串并联单元或模块,多个单元通过串并联后提高功率是一项非常有意义的研究。这种产品市场潜力很大。
3)主电路的拓扑结构的多样化国内市场的感应加热电源主电路拓扑形式用的最多,技术相对最成熟的线路是逆变并联电源(即补偿电容和感应线圈相并联形式),如图3所示。这种电源的主要特点是保护功能易实现。
对偶于并联电源的还有串联电源拓扑形式串联电源的保护功能实现起来难一些,主要是利用限压和功率管死区设置技术。控制槽路的过压和逆变桥臂的直通问题。
以上全桥逆变功率器件除了用KK 快速晶闸管外,还可用其它功率器件,如IGBT等。
还有一种形式用的比较多的形式半桥逆变串联,上面所介绍的感应加热电源主电路结构中,除第一种———并联结构市场用得最多,技术相对成熟外,其它两种主电路结构形式的控制回路技术还正在进一步的发展中。
双供电电源除采用串联谐振电路外,并联谐振电路的双供电电源也是国内的一个技术开发点。
为了减少整流电路的谐波量,国内在推广用IGBT代替全桥整流的晶闸管,应用了PWM 和矩阵等控制技术;也有用斩波电路来调电源的功率。这些因技术和经验的原因,产品的市场尚未推广开。
4)负载匹配感应加热电源和负载感应线圈及补偿电容构成了一个有机体,不可分割。负载的变化,或负载阻抗匹配的是否合适,会直接影响电源的额定功率;频率是否能达到设计的目标,也会影响感应加热的效率。感应线圈(负载)的设计计算十分复杂,要设计出一个满意的负载线圈并非易事。目前采用的计算方法是忽略次要参数,或依靠经验修正过的公式来设计,有较大误差。今后为方便这方面的设计,急需要在理论指导下建立精确的数字模型,特别是利用计算机的仿真技术,以便更大范围地适应各种型式负载的计算精度。在国外,特别是美国,在负载感应器(线圈)用计算机辅助设计和仿真方面已开发了专用的软件,值得我们借鉴。
5)高功率因数与低谐波感应加热电源功率因数最好时,能达到0.95,很多时候是在0.85~0.9 之间。另外还有不可避免的谐波,对电网构成了一定的污染,电源功率越大,这种问题越突出。新一代电源必须是高功率因数,低谐波的电源。现在发展的技术有:多重化整流技术、全控功率管加上矩阵控制或PWM控制等技术、串联线路、斩波技术等。同时也催生了电源谐波的滤除和功率因数补偿的消谐装置的开发和生产。
6)有心感应炉电源的变更有心感应炉具有负载稳定,自然功率因数高(电容未补偿前为0.6左右,而无心炉为0.05~0.3),吨位大(国内有200 t的镀锌炉)的特点,有心感应炉一直使用的是传统的工频电源。这种电源不能进行无级调功率,现在国内有的公司在试着用中频电源,或接近50 Hz的变频电源来代替工频电源,但这种尝试还存在许多问题,如负载的最佳匹配问题;在50 Hz 频率运行中,频率共振和干扰问题;什么样的拓扑电源更适应这种有心感应炉负载等,都需要进一步的探讨。国外进口产品中,在中频主回路中不用传统的PCB 线路板而用PLC(工业控制可编程器)来代替工频电源,功率为2 400 kW,55 Hz。西安某公司在工频电源的改进上也取得了可喜的成果:用双向晶闸管作调功器件,达到了工频电源无级调功率;在三相平衡装置调节和功率因数补偿中采用单片机控制的电感、电容的柔性投切技术。
7)智能控制智能化控制,故障自诊断等都是感应加热电源发展的必然方向。这些技术的采用,将会使新一代电源运行起来更可靠,性能更好。
      这几年,国内电源的控制电路已基本数字化,市面上流行的中频电源控制电路除调节器系统还未数字化外,其余部分都已实现了数字化。有的控制板还利用可编程芯片(CPLD),开发出了电源控制专用的大规模数字逻辑电路芯片,使控制板元件和焊点少,故障率低,运行性能良好。有的企业还用美国TI 公司生产的DSP 芯片TMS320LF2407、TMS320F2812等数字微处理芯片进行电源控制电路全数字化设计的尝试。
      从现有情况看,要实现电源控制的全数字化,智能化等,采用DSP 数字微处理器和CPLD 或FPGA芯片编程技术,是一条捷径。将TI生产的TMS320F2000系列芯片用作电源系统的控制核心应当是一个不错的选择。





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