感應(yīng)加熱電源常見調(diào)功方式的對比分析

1、感應(yīng)加熱電源常見調(diào)功方式的對比分析 感應(yīng)加熱技術(shù)主要是利用電磁感應(yīng)原理來對工件舉行加熱，它采納的是非接觸式加熱方式。因為感應(yīng)加熱過程中，能量的傳遞是以電磁波的形式舉行的，所以受外界的干擾小，能量的蔓延少，大大提高了能量的利用，提高了加熱的效率，使感應(yīng)加熱在釬焊行業(yè)、淬火行業(yè)、退火行業(yè)、金屬熔煉熱處理、機械創(chuàng)造、輕工及類的加工等現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。感應(yīng)加熱電源在實際應(yīng)用中需要按照負載等效參數(shù)隨溫度的變幻和加熱工藝的需要，隨時對感應(yīng)加熱電源輸出功率的舉行調(diào)整，所以挑選合適的調(diào)功方式對于感應(yīng)加熱電源來說十分重要。2.感應(yīng)加熱電源頻繁的調(diào)功方式目前，感應(yīng)加熱電源的功率調(diào)整方式可分為兩大類：

2、直流調(diào)功和逆變調(diào)功兩大類。直流調(diào)功是對直流側(cè)的輸入舉行調(diào)整，達到調(diào)整感應(yīng)加熱電源的輸出功率的目的。直流調(diào)功主要有晶閘管相控整流調(diào)壓調(diào)功和直流斬波調(diào)壓調(diào)功兩大類。逆變調(diào)功是指通過對逆變器開關(guān)管的控制，來實現(xiàn)輸出功率的調(diào)整。逆變調(diào)功常用移相脈沖寬度調(diào)制(ps-)調(diào)功，脈沖頻率調(diào)制(pfm)調(diào)功，脈沖密度(pdm)調(diào)功等方式。3.各種調(diào)功方式的特點和適用場合(1)晶閘管相控整流調(diào)壓調(diào)功晶閘管相控整流技術(shù)是指通過調(diào)整晶閘管的導(dǎo)通角，使其輸出電壓值延續(xù)可調(diào)，實現(xiàn)系統(tǒng)的功率調(diào)整，在感應(yīng)加熱系統(tǒng)中，普通采納三相橋式相控整流，1-1所示。這種調(diào)功方式已經(jīng)比較成熟，成本較低。但是，晶閘管相控整流調(diào)壓電路在控制角

3、較大的狀況下，輸入功率因數(shù)很低，輸入波形為尖峰脈沖，諧波含量很高，對電網(wǎng)形成了較大的污染。而且晶閘管整流調(diào)壓電路的emi十分大，對周邊的電氣設(shè)備以及自身的控制電路將產(chǎn)生較大干擾。因此，晶閘管相控整流電路普通應(yīng)用在早期的感應(yīng)加熱系統(tǒng)中。(2)直流斬波調(diào)壓調(diào)功直流斬波調(diào)壓調(diào)功是指在直流母線側(cè)采納降壓斬波電路，通過轉(zhuǎn)變占空比d的大小來調(diào)整直流輸出電壓ud,實現(xiàn)對輸出功率的調(diào)整。圖1-2所示為采納直流斬波調(diào)壓調(diào)功的感應(yīng)加熱電源的主電路。從圖1-2中可以看出，該調(diào)功方式采納不行控整流電路，和以前的晶閘管相控整流電路相比提高了電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，減小了對電網(wǎng)的污染。但是buck電路中的功率開關(guān)器件在接通和斷開

4、時，在其器件上同時存在電壓和電流，損耗比較大，所以不適于應(yīng)用在高頻及大容量系統(tǒng)中。此外，因為感應(yīng)加熱電源需要增強額外的斬波電路及其相應(yīng)的控制回路，使得感應(yīng)加熱電源成本提高。(3)脈寬調(diào)制(pwm)調(diào)功采納脈寬調(diào)制(pwm)調(diào)功方式的感應(yīng)加熱電源主電路1-3所示，其是通過調(diào)整逆變電路上開關(guān)管的一個周期內(nèi)導(dǎo)通時光即轉(zhuǎn)變其輸出方波的占空比從而轉(zhuǎn)變輸出功率。這種辦法等同一般的調(diào)制辦法，調(diào)整線性好，范圍大，但是不簡單實現(xiàn)軟開關(guān)。(4)移相脈沖寬度調(diào)制(ps-pwm)調(diào)功移相脈沖寬度調(diào)制(ps-pwm)調(diào)功電路是通過轉(zhuǎn)變電角度調(diào)整輸出電壓，從而調(diào)整輸出功率。這種調(diào)功方式是控制主電路中逆變器四個開關(guān)器件vt

5、1vt4驅(qū)動脈沖來實現(xiàn)的，1-4所示。vt1,vt3不同時導(dǎo)通，vt1先導(dǎo)通，vt3后導(dǎo)通，兩者相差電角度，vt4,vt2分離滯后于vt1,vt3180o.通過調(diào)整電角度。實現(xiàn)功率的延續(xù)調(diào)整，并有較寬的功率調(diào)整范圍，并且開關(guān)器件損耗小。但是輕載時，電角度增大，輸出電壓脈沖寬度變小，輸出電流變成近似三角波，諧波成分嚴峻。還有正常工作時，該電路需要通過鎖相電路使逆變器工作在諧振狀態(tài)，實現(xiàn)頻率跟蹤有一定難度，簡單發(fā)生失鎖的現(xiàn)象。(5)脈沖頻率調(diào)制(pfm)調(diào)功脈沖頻率調(diào)制方式的原理是通過轉(zhuǎn)變逆變器輸出的角頻率，進而調(diào)整負載的等效輸出阻抗的大小來實現(xiàn)輸出功率的調(diào)整。當負載阻抗的r、l和c保持不變時，負

6、載阻抗和逆變器的開關(guān)頻率f有關(guān)，圖1-5為串聯(lián)諧振電路的負載頻率特性。由圖1-5可以看出：當 f = f0時，逆變器工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)，輸出功率最大;當頻率低于或者高于諧振頻率時，逆變器負載的等效阻抗變大，輸出功率變小。pfm調(diào)功電路控制容易，易于調(diào)整，但是pfm調(diào)功方式中開關(guān)管工作在硬開關(guān)狀態(tài)，損耗較大，功率因數(shù)低，效率低，所以不適應(yīng)于高頻的感應(yīng)加熱電源。(6)pdm調(diào)功pdm調(diào)功方式的主電路與移相脈沖寬度調(diào)制(ps-pwm)調(diào)功方式的主電路相像，基本工作模式1-6所示。vt1、vt3和vt2、vt4輪番驅(qū)動導(dǎo)通若干周期后，再封鎖vt1、vt2柵極驅(qū)動信號若干周期，同時分離驅(qū)動vt3、vd4和vt4、vd3輪番導(dǎo)通，形成輸出電流i的續(xù)流回路，以保證電路諧振工作。pdm調(diào)功方式的優(yōu)點是輸出頻率基本不變?？梢詫崿F(xiàn)功率開關(guān)器件的軟開關(guān)，開關(guān)損耗小，功率因數(shù)臨近于1,易于實現(xiàn)數(shù)字化控制，所以比較適合于高頻感應(yīng)加熱電源的應(yīng)用，但pdm調(diào)功方式屬于有級調(diào)功，輸出電流的波動比較大，尤其在輕載的狀況下，將浮現(xiàn)電流斷續(xù)的狀況，并且鎖相有一定的難度。4.結(jié)語從以上對各種頻繁的調(diào)功方式的分析，我們可以發(fā)覺，每種調(diào)功方式都有自己的優(yōu)缺點，現(xiàn)在人們