基于晶閘管關(guān)斷時間控制的高效中頻電源

1、基于晶閘管關(guān)斷時間控制的咼效中頻電源摘要針對常規(guī)晶閘管并聯(lián)諧振中頻電源存在的在熔煉期內(nèi)輸出功率達(dá)不到額定功率的問題，設(shè)計了一種對逆變器采用調(diào)節(jié)功率角©的觸發(fā)控制電路，配合原有的相控雙閉環(huán)控制電路，可以使中頻熔煉電源實現(xiàn)高效控制。關(guān)鍵詞中頻電源；功率因數(shù)角©調(diào)節(jié)；關(guān)斷時間控制1概述常規(guī)中頻電源是由可控整流器與單相電流型并聯(lián)諧振逆變器組成的，它在感應(yīng)加熱熔煉過程中的正常工作如圖1所示，是以負(fù)載電路中的電流超前其電壓為前提條件的。逆變電路中晶閘管的超前觸發(fā)時間應(yīng)大于晶閘管關(guān)斷時間，即汁$3式中丫為晶閘管換流重疊角；3為恢復(fù)角；3為中頻電源角頻率。設(shè)B為超前觸發(fā)角，為保證安全換流，

2、應(yīng)考慮安全裕量角。，則B二丫+3+02負(fù)載電流的基波超前其電壓的角度稱為負(fù)載超前功率因數(shù)角，從圖1可見©=丫壬3+03當(dāng)中頻電源用于熔煉金屬時，其被熔煉材料大多為鐵磁材料，負(fù)載電路的諧振角頻率3隨爐溫升高而增大。從式2可知，這會導(dǎo)致超前觸發(fā)時間=B33+03減少，也會使超前功率因數(shù)角©變小，若換流重疊角丫及0不變，這意味著晶閘管的關(guān)斷恢復(fù)角3減小，因而有可能導(dǎo)致逆變失敗?？梢?，當(dāng)實際恢復(fù)關(guān)斷時間減小時，為確保電源的安全運行，要及時調(diào)節(jié)觸發(fā)角B或超前功率因數(shù)角©。范文先生網(wǎng)收集整理2中頻電源實現(xiàn)高效控制原理中頻電源用于熔煉時，其理想運行狀況應(yīng)是保持熔煉期盡可能有較大

3、的功率輸出或恒功率輸出，以迅速提高爐溫，減少熱損，縮短熔煉時間，提高單產(chǎn)和效率。但在實際熔煉金屬過程中，由于被熔煉材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率都隨溫度的變化而變化，將引起負(fù)載等效電阻改變，使熔煉過程大部分時間達(dá)不到設(shè)計的最大輸出功率即=。事實上，從圖1主電路組成框圖可看出，要實現(xiàn)恒功率輸出，只要讓等效直流電阻=與中頻負(fù)載電路阻抗匹配就行，即當(dāng)變化時，采用某種方法使不變，這樣中頻輸出功率便不會隨變化而變化。根據(jù)并聯(lián)諧振中頻電源，及©的相互關(guān)系式08124可知當(dāng)負(fù)載電路等效電阻變化時，只要調(diào)節(jié)功率角氛就可以使保持不變，從而實現(xiàn)高效節(jié)能。3晶閘管關(guān)斷時間控制電路的引用以德國公司，英國公司為代表的中

4、頻電源產(chǎn)品，都采用了定時控制法。其特點是按標(biāo)準(zhǔn)給定的和實際之間的差值及時對觸發(fā)角進(jìn)行調(diào)整，以便準(zhǔn)確控制逆變晶閘管的關(guān)斷恢復(fù)時間。前已述及，無論從安全運行要求，還是確保恒功率輸出的要求，都希望調(diào)節(jié)觸發(fā)角即超前功率因數(shù)角椒為此，我們從參考文獻(xiàn)2引用了定時控制法的超前觸發(fā)脈沖形成電路，以滿足高效中頻熔煉電源輸出恒功率對©角調(diào)節(jié)的要求圖2是控制法超前觸發(fā)脈沖形成電路框圖及波形圖。該電路由中頻負(fù)載電路電壓和電容支路電流信號及其轉(zhuǎn)換電路，異或非門1,比較器，觸發(fā)器3和斜波生成電路組成。其核心部分是保證在過零之前的時間內(nèi)，比較器產(chǎn)生下降沿，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，由及端輸出超前觸發(fā)脈沖。比較器反相輸入端接斜

5、坡電壓信號2;而同相輸入端接角調(diào)節(jié)信號1。通過1與2比較交點確定觸發(fā)脈沖位置。圖34e角的控制思想和策略常規(guī)并聯(lián)諧振電流型中頻電源一般按下列思想設(shè)計控制電路，即在升溫初期，讓觸發(fā)角固定在某一下，依靠調(diào)節(jié)整流橋的控制角a來提升中頻電壓；而在升溫后期，則靠保持最大直流輸出功率二完成熔煉。但由于的變化，使熔煉大部分時間達(dá)不到，因而熔煉周期長，熱損大，效率低。為此，可以保留升溫初期的控制過程不變，而在升溫后期，采用調(diào)節(jié)的控制方法，使保持不變，維持最大功率輸出，使中頻電源由低效變成咼效。調(diào)節(jié)©角的控制電路如圖3所示。圖中是用于控制場效應(yīng)管1通一斷的比較器；是©角調(diào)節(jié)器；是加法器；是限

6、幅電路；是超前觸發(fā)脈沖形成電路。圖4給出了©角調(diào)節(jié)過程中中頻爐線圈電壓反饋值，及1的變化曲線系統(tǒng)在投入工作前*為最大值可根據(jù)中頻負(fù)載電路中電容器和逆變晶閘管的耐壓確定，1的最大值1和最小值1對應(yīng)于©和0。在階段I,直流電壓還沒有達(dá)到最大值，的大小完全由原有整流橋控制角a調(diào)節(jié)，此時小于比較器整定值1,比較器輸出高電平，場效應(yīng)管1導(dǎo)通，©角調(diào)節(jié)器不起作用，輸出為最大值，輸出為1的最大限幅值10；在階段U，直流電壓已達(dá)到最大值，比較器翻轉(zhuǎn)，使場效應(yīng)管1截止，0角調(diào)節(jié)器幵始工作，并自動進(jìn)行調(diào)節(jié)。若調(diào)節(jié)過程中0角大于0。則由輸出進(jìn)行限幅。5結(jié)語本文所設(shè)計的高效中頻熔煉電源控制電路有以下幾個特點一一電路集成化高，抗干擾能力強(qiáng)，適用于頻率為10