寶鋼感應(yīng)加熱電源控制技術(shù)(廖國(guó)斌)

1、二一一年四月寶鋼感應(yīng)加熱電源控制技術(shù)一、感應(yīng)加熱技術(shù)特點(diǎn)一、感應(yīng)加熱技術(shù)特點(diǎn)二、感應(yīng)加熱電源在寶鋼的典型應(yīng)用二、感應(yīng)加熱電源在寶鋼的典型應(yīng)用三、問題及思考三、問題及思考要 點(diǎn)電磁冶金技術(shù)主題研修會(huì)目錄目錄一、感應(yīng)加熱技術(shù)特點(diǎn)一、感應(yīng)加熱技術(shù)特點(diǎn)1.感應(yīng)加熱電源的特點(diǎn)感應(yīng)加熱電源的特點(diǎn)2.感應(yīng)加熱電源的技術(shù)特點(diǎn)感應(yīng)加熱電源的技術(shù)特點(diǎn)1）基本技術(shù)特點(diǎn)）基本技術(shù)特點(diǎn)a)并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源特點(diǎn)并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源特點(diǎn)b)串聯(lián)式感應(yīng)加熱電源特點(diǎn)串聯(lián)式感應(yīng)加熱電源特點(diǎn)c)串、并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源輸出波形特點(diǎn)串、并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源輸出波形特點(diǎn)2）供電技術(shù)特點(diǎn)）供電技術(shù)特點(diǎn)3）整流器技術(shù)特點(diǎn)）整流器技術(shù)特點(diǎn)4）中

2、間電路技術(shù)特點(diǎn)）中間電路技術(shù)特點(diǎn)5）逆變電路技術(shù)特點(diǎn)）逆變電路技術(shù)特點(diǎn)6）感應(yīng)加熱電源的起動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱電源的起動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)7）負(fù)載電路技術(shù)特點(diǎn)）負(fù)載電路技術(shù)特點(diǎn)8）感應(yīng)加熱的控制技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱的控制技術(shù)特點(diǎn)9）感應(yīng)加熱對(duì)電源的要求）感應(yīng)加熱對(duì)電源的要求10）晶閘管逆變器串、并聯(lián)諧振電源比較）晶閘管逆變器串、并聯(lián)諧振電源比較11）感應(yīng)加熱電源裝置的主要技術(shù)指標(biāo)）感應(yīng)加熱電源裝置的主要技術(shù)指標(biāo)二、在寶鋼的典型應(yīng)用二、在寶鋼的典型應(yīng)用1、應(yīng)用最普遍的并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源、應(yīng)用最普遍的并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源2、半橋式逆變器電源、半橋式逆變器電源3、 MOSFET全橋并聯(lián)諧振逆變器全橋并聯(lián)諧振逆變器

3、4、逆變器由、逆變器由MOSFET 組件構(gòu)成的組件構(gòu)成的80KHz感應(yīng)加熱電源感應(yīng)加熱電源5、多逆變器組并聯(lián)運(yùn)用案例、多逆變器組并聯(lián)運(yùn)用案例6、半橋式晶閘管強(qiáng)迫換流逆變器、半橋式晶閘管強(qiáng)迫換流逆變器7、冷軋某熱鍍鋅帶鋼用感應(yīng)加熱電源（、冷軋某熱鍍鋅帶鋼用感應(yīng)加熱電源（30KHz）8、一種、一種IGBT高頻感應(yīng)加熱電源的典型電路高頻感應(yīng)加熱電源的典型電路9、負(fù)載電路具有特色的感應(yīng)加熱高頻電源、負(fù)載電路具有特色的感應(yīng)加熱高頻電源10、目前應(yīng)用的典型高頻感應(yīng)加熱電源、目前應(yīng)用的典型高頻感應(yīng)加熱電源三、問題及思考三、問題及思考目錄目錄一、加感應(yīng)加熱技術(shù)特點(diǎn)一、加感應(yīng)加熱技術(shù)特點(diǎn)、感應(yīng)加熱電源的特點(diǎn)）加

4、熱溫度高，而且是非接觸式加熱；）物料內(nèi)部發(fā)熱和熱效率高，可以節(jié)能；）加熱速度快，被加熱件的表面氧化少，污染少；）溫度容易控制，均勻性可選擇，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；）可以局部加熱，適用復(fù)雜形狀工件；）易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化；）負(fù)載為非線性、時(shí)變的、高壓大電流復(fù)雜系統(tǒng)。 、感應(yīng)加熱電源的技術(shù)特點(diǎn)、感應(yīng)加熱電源的技術(shù)特點(diǎn)）基本技術(shù)特點(diǎn)：）基本技術(shù)特點(diǎn)：將來自公共電網(wǎng)交流電能的頻率升高到對(duì)負(fù)載進(jìn)行感應(yīng)加熱所需要的頻率。常用感應(yīng)加熱電源分并聯(lián)式、串聯(lián)式及串并聯(lián)式三種。感應(yīng)電源基本功能a)a)并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源特點(diǎn)特點(diǎn)用于棒材加熱的中頻電源（1200KW/800Hz)b)b)串聯(lián)式感應(yīng)加熱電源特點(diǎn)串

5、聯(lián)式感應(yīng)加熱電源特點(diǎn)c) c)串、并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源輸出波形特點(diǎn)串、并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源輸出波形特點(diǎn)串聯(lián)式感應(yīng)加熱電源并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源）供電技術(shù)特點(diǎn)）供電技術(shù)特點(diǎn)a)a)合理配制變壓器；合理配制變壓器；b)b)合理設(shè)置輸入電抗器；合理設(shè)置輸入電抗器；c) c) 根據(jù)電網(wǎng)容量、感應(yīng)電源容量及用戶需求合理根據(jù)電網(wǎng)容量、感應(yīng)電源容量及用戶需求合理設(shè)置濾波裝置（功率因數(shù)補(bǔ)償或有源濾波器等）；設(shè)置濾波裝置（功率因數(shù)補(bǔ)償或有源濾波器等）；d) d) 視功率電力電子變換器件電壓及負(fù)載變化情況視功率電力電子變換器件電壓及負(fù)載變化情況設(shè)計(jì)電源過電壓吸收電路方式。設(shè)計(jì)電源過電壓吸收電路方式。e) e) 對(duì)于電流型

6、逆變器，要求嚴(yán)格的裝備還需設(shè)計(jì)對(duì)于電流型逆變器，要求嚴(yán)格的裝備還需設(shè)計(jì)逆變器開路過電壓保護(hù)電路（其保護(hù)電路結(jié)構(gòu)也有逆變器開路過電壓保護(hù)電路（其保護(hù)電路結(jié)構(gòu)也有多種）。多種）。供電電路）整流器技術(shù)特點(diǎn)）整流器技術(shù)特點(diǎn) a) a)沒有特殊要求，同常規(guī)整流器一樣。沒有特殊要求，同常規(guī)整流器一樣。b)b)電流型逆變器通常需要選用三相全控橋整流器，電流型逆變器通常需要選用三相全控橋整流器，高負(fù)載電壓時(shí)也可采用三相可控整流器串聯(lián)的型式高負(fù)載電壓時(shí)也可采用三相可控整流器串聯(lián)的型式向逆變器供電。向逆變器供電。 c) )電壓型逆變器通常選用三相不可控整流器，即二電壓型逆變器通常選用三相不可控整流器，即二極管整流

7、。極管整流。d)d)整流器采用可控與不可控，決定了感應(yīng)加熱電源整流器采用可控與不可控，決定了感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)的控制方式，最明顯的就是調(diào)節(jié)功率的方式不系統(tǒng)的控制方式，最明顯的就是調(diào)節(jié)功率的方式不同。同。整流電路）中間電路技術(shù)特點(diǎn)）中間電路技術(shù)特點(diǎn)a) a) 并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源：在正負(fù)母線均串接電并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源：在正負(fù)母線均串接電抗器濾波方式或只在正負(fù)母線的一端串接電抗器濾波抗器濾波方式或只在正負(fù)母線的一端串接電抗器濾波方式二種；方式二種；b)b)并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源串接大電抗器的主要作用串接大電抗器的主要作用是對(duì)負(fù)載電路構(gòu)成一個(gè)恒流源（避免是對(duì)負(fù)載電路構(gòu)成一個(gè)恒流源（避免QQ

8、值的下降）、值的下降）、另外就是兼作濾波電抗、還起負(fù)載側(cè)回路的高次諧波另外就是兼作濾波電抗、還起負(fù)載側(cè)回路的高次諧波串入電網(wǎng)、也起扼流圈的作用，限制浪涌電流。串入電網(wǎng)、也起扼流圈的作用，限制浪涌電流。c) c) 串聯(lián)式感應(yīng)加熱電源：采用大電容濾波方式。串聯(lián)式感應(yīng)加熱電源：采用大電容濾波方式。d)d)串聯(lián)式感應(yīng)加熱電源串聯(lián)式感應(yīng)加熱電源需對(duì)電容器預(yù)充電、并聯(lián)預(yù)充電、并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源可采用預(yù)充磁等技術(shù)手段來提高起動(dòng)式感應(yīng)加熱電源可采用預(yù)充磁等技術(shù)手段來提高起動(dòng)的可靠性。的可靠性。中間電路逆變電路）逆變器電路技術(shù)特點(diǎn)）逆變器電路技術(shù)特點(diǎn)a)a)所謂所謂“逆變逆變”是相對(duì)整流而言的，把直流電能是相對(duì)

9、整流而言的，把直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的交流電能，就是轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的交流電能，就是“逆變逆變”。這種。這種把變換過來的交流電能直接供給負(fù)載使用，也稱作把變換過來的交流電能直接供給負(fù)載使用，也稱作無源逆變。無源逆變。b)b)逆變器的電路型式繁多。適用感應(yīng)加熱的逆逆變器的電路型式繁多。適用感應(yīng)加熱的逆變器多采用單相橋式并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)、倍頻和變器多采用單相橋式并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)、倍頻和時(shí)間分割式（多用于時(shí)間分割式（多用于1010KHzKHz以上）逆變電路。以上）逆變電路。c) c)電力電子器件的發(fā)展（晶閘管、快速晶管、電力電子器件的發(fā)展（晶閘管、快速晶管、MOSFETMOSFET、GTRGTR、

10、IGBTIGBT等），逆變器的主電路結(jié)構(gòu)等），逆變器的主電路結(jié)構(gòu)趨向簡(jiǎn)單化，典型結(jié)構(gòu)為功率器件模塊化，目前最趨向簡(jiǎn)單化，典型結(jié)構(gòu)為功率器件模塊化，目前最流型的是逆變器模塊化。流型的是逆變器模塊化。起動(dòng)電路）感應(yīng)加熱電源的起動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱電源的起動(dòng)技術(shù)特點(diǎn) 并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源必須設(shè)置起動(dòng)電路并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源必須設(shè)置起動(dòng)電路, ,常用的大常用的大致分為三種：致分為三種： a)a)撞擊式起動(dòng)（撞擊式起動(dòng)（自激起動(dòng)）起動(dòng)時(shí)，將電容器預(yù)充好電荷向負(fù)載回路的補(bǔ)償起動(dòng)時(shí)，將電容器預(yù)充好電荷向負(fù)載回路的補(bǔ)償轉(zhuǎn)移，補(bǔ)償電容器又對(duì)加熱線圈（感應(yīng)器）放電，轉(zhuǎn)移，補(bǔ)償電容器又對(duì)加熱線圈（感應(yīng)器）放電，形成衰減

11、振蕩，通過負(fù)載回路檢測(cè)到的電壓和補(bǔ)償形成衰減振蕩，通過負(fù)載回路檢測(cè)到的電壓和補(bǔ)償電容支路電流信號(hào)的合成，產(chǎn)生逆變器觸發(fā)脈沖，電容支路電流信號(hào)的合成，產(chǎn)生逆變器觸發(fā)脈沖，在直流能量的及時(shí)補(bǔ)充下，振蕩幅值增大并得到維在直流能量的及時(shí)補(bǔ)充下，振蕩幅值增大并得到維持，起動(dòng)成功。持，起動(dòng)成功。起動(dòng)失敗有許多因素：起動(dòng)電路能量不多；直流起動(dòng)失敗有許多因素：起動(dòng)電路能量不多；直流端能量補(bǔ)充速度太慢；逆變橋換向失敗等。端能量補(bǔ)充速度太慢；逆變橋換向失敗等。超前脈沖形成逆變器脈沖分配功放LdT1T2T3T4CLTV自激起動(dòng)（并聯(lián)諧振逆變器）的基本電路LdicUMFUdid相控式控制電路給定電路IHUHTC =I

12、d 補(bǔ)償逆變器脈沖對(duì)稱度用UT起動(dòng)電路充磁電路撞擊式起動(dòng)電路b)b)他激起動(dòng)（他激起動(dòng)（最適用于有自關(guān)斷能力的器件，用于最適用于有自關(guān)斷能力的器件，用于SCRSCR的少的少）他激起動(dòng)是指用本機(jī)他激正弦信號(hào)使逆變電路獲得觸發(fā)脈沖，他激起動(dòng)是指用本機(jī)他激正弦信號(hào)使逆變電路獲得觸發(fā)脈沖，然后再向逆變電路輸入端施加直流電壓，只要他激信號(hào)的頻率適然后再向逆變電路輸入端施加直流電壓，只要他激信號(hào)的頻率適當(dāng)高于負(fù)載諧振頻率，就能順利起動(dòng)。當(dāng)高于負(fù)載諧振頻率，就能順利起動(dòng)。他激起動(dòng)的特征：在于首先向負(fù)載提供能量的是逆變電路，不他激起動(dòng)的特征：在于首先向負(fù)載提供能量的是逆變電路，不是起動(dòng)電路，但由于他激信號(hào)的頻

13、率是恒定的，逆變電路也就沒是起動(dòng)電路，但由于他激信號(hào)的頻率是恒定的，逆變電路也就沒有頻率跟蹤能力。為了保證逆變電路能順利運(yùn)行，在中頻電壓建有頻率跟蹤能力。為了保證逆變電路能順利運(yùn)行，在中頻電壓建立之后，電路應(yīng)由他激狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到自激狀態(tài)。轉(zhuǎn)換框圖如下：立之后，電路應(yīng)由他激狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到自激狀態(tài)。轉(zhuǎn)換框圖如下：他激起動(dòng)轉(zhuǎn)自激電路uH“0”自激狀態(tài)定角跟蹤電路&后續(xù)電路&負(fù)載電壓檢測(cè)電路他激信號(hào)發(fā)生器sbaD1D2D3D4D5他激自激轉(zhuǎn)換電路“0”他激狀態(tài)電路調(diào)試或控制電路檢查用切換開關(guān)c) c)零電壓起動(dòng)零電壓起動(dòng)這這種起動(dòng)方式是近二十年來國(guó)內(nèi)很流行，主要原因在種起動(dòng)方式是近二十

14、年來國(guó)內(nèi)很流行，主要原因在于這種方式無需附加起動(dòng)部件，簡(jiǎn)單實(shí)用，可減少成本。于這種方式無需附加起動(dòng)部件，簡(jiǎn)單實(shí)用，可減少成本。主要不足：當(dāng)負(fù)載線圈的主要不足：當(dāng)負(fù)載線圈的QQ值低時(shí)，起動(dòng)成功率不高，值低時(shí)，起動(dòng)成功率不高，起動(dòng)操作需反復(fù)多次。起動(dòng)操作需反復(fù)多次。起動(dòng)簡(jiǎn)要原理：即利用整流輸出電壓從零逐漸升高的起動(dòng)簡(jiǎn)要原理：即利用整流輸出電壓從零逐漸升高的過程中（實(shí)際上包括很豐富的諧波，整流器此時(shí)可視為一過程中（實(shí)際上包括很豐富的諧波，整流器此時(shí)可視為一臺(tái)諧波發(fā)生器）臺(tái)諧波發(fā)生器） ，晶閘管的緩沖電路電流及其他雜散元件，晶閘管的緩沖電路電流及其他雜散元件電流，都會(huì)在負(fù)載回路上被信號(hào)變壓器和變流器上

15、感生電電流，都會(huì)在負(fù)載回路上被信號(hào)變壓器和變流器上感生電壓；由于負(fù)載諧振電路具有選頻特性，在輸入直流電壓的壓；由于負(fù)載諧振電路具有選頻特性，在輸入直流電壓的頻譜中，與負(fù)載諧振頻率相等的諧波在負(fù)載電路上建立電頻譜中，與負(fù)載諧振頻率相等的諧波在負(fù)載電路上建立電壓幅值最高（因?yàn)樵谥C振點(diǎn)上負(fù)載阻抗值最高）。該電壓壓幅值最高（因?yàn)樵谥C振點(diǎn)上負(fù)載阻抗值最高）。該電壓一經(jīng)信號(hào)檢測(cè)電路獲得，觸發(fā)電路形成高次諧波脈沖，觸一經(jīng)信號(hào)檢測(cè)電路獲得，觸發(fā)電路形成高次諧波脈沖，觸發(fā)逆變器晶閘管而自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)發(fā)逆變器晶閘管而自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。典型的自激起動(dòng)電路 JAJA是中頻電壓通過全波整流后得到的信號(hào)，是中頻

16、電壓通過全波整流后得到的信號(hào)，JAJA達(dá)到設(shè)定值時(shí)就達(dá)到設(shè)定值時(shí)就判定為中頻起振成功；判定為中頻起振成功；JCJC是鎖相環(huán)輸出信號(hào)；是鎖相環(huán)輸出信號(hào)；JBJB逆變器觸發(fā)信號(hào)。逆變器觸發(fā)信號(hào)。中頻變壓器先檢測(cè)到起動(dòng)開始瞬間電壓，系統(tǒng)在逆變器大角度狀態(tài)中頻變壓器先檢測(cè)到起動(dòng)開始瞬間電壓，系統(tǒng)在逆變器大角度狀態(tài)下起動(dòng)，起諧后轉(zhuǎn)為小角度正常工作。下起動(dòng)，起諧后轉(zhuǎn)為小角度正常工作。晶閘管逆變器并聯(lián)諧振起動(dòng)跟蹤電路晶閘管逆變器并聯(lián)諧振起動(dòng)跟蹤電路中頻起振檢測(cè)UMF移 相 調(diào)節(jié)同 步 觸 發(fā) 信 號(hào)發(fā)生器中頻電壓輸入JAJBJC諧振電源起振跟蹤器與系統(tǒng)主控制板的關(guān)系框圖UIVFCRC6453617C19B4

17、046逆變脈沖TUgUTKKCT整流器Ld逆變器諧振電容器加熱線圈PTC）負(fù)載電路技術(shù)特點(diǎn)）負(fù)載電路技術(shù)特點(diǎn)負(fù)載電路icIHT1T2T3T4CLTVUMFUHTCa)常用并聯(lián)負(fù)載電路T1T2T3T4CLUHb)常用串聯(lián)負(fù)載電路T1T2T3T4C1LHUHc)電容升壓負(fù)載電路C2UC2ULiciLT1T2T3T4UHd)電感升壓負(fù)載電路UCULiciLL1L2LSCSUCT1T2T3T4f)串聯(lián)輔助電感的負(fù)載電路iciLLT1T2T3T4UHe)串聯(lián)輔助電容的負(fù)載電路UCULiciLL1L2g)變壓器匹配負(fù)載電路負(fù)載電路3412tKtS中頻電源負(fù)載電路動(dòng)態(tài)波形圖中頻電壓UMF中頻電流IMF負(fù)載電

18、容支路電流iC負(fù)載電感支路電流iL負(fù)載電路并聯(lián)諧振式負(fù)載電路波形并聯(lián)諧振式負(fù)載電路波形）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)8-18-1目前常用控制技術(shù)目前常用控制技術(shù)多采用多采用MCS-51MCS-51系列的系列的8989C51C51單片機(jī)或單片機(jī)或PLCPLC，構(gòu)成全數(shù)字觸發(fā)器，構(gòu)成全數(shù)字觸發(fā)器，全數(shù)字觸發(fā)器能確保脈沖等間距觸發(fā)。全數(shù)字觸發(fā)器能確保脈沖等間距觸發(fā)。 通常采用直流電壓調(diào)節(jié)為外環(huán)、電流調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)通常采用直流電壓調(diào)節(jié)為外環(huán)、電流調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)PIPI調(diào)調(diào)節(jié)器（還可考慮增設(shè)阻抗調(diào)節(jié)器，溫度調(diào)節(jié)器），可保證恒功率輸節(jié)器（還可考慮增設(shè)阻抗調(diào)節(jié)器，溫度調(diào)節(jié)器

19、），可保證恒功率輸出，這對(duì)提高加熱效果，保證質(zhì)量具有重要意義，而且還可實(shí)現(xiàn)出，這對(duì)提高加熱效果，保證質(zhì)量具有重要意義，而且還可實(shí)現(xiàn)PIPI調(diào)調(diào)節(jié)器最優(yōu)控制。節(jié)器最優(yōu)控制。 對(duì)于晶閘管整流器而言，采用單片機(jī)或?qū)τ诰чl管整流器而言，采用單片機(jī)或PLCPLC技術(shù)可成功地解決技術(shù)可成功地解決自動(dòng)認(rèn)相（電源相序）功能，確保正確的整流器晶閘管觸發(fā)功能。自動(dòng)認(rèn)相（電源相序）功能，確保正確的整流器晶閘管觸發(fā)功能。 采用大板結(jié)構(gòu)，將控制電源和控制電路集中在一塊板上，大大采用大板結(jié)構(gòu)，將控制電源和控制電路集中在一塊板上，大大簡(jiǎn)化外部聯(lián)線，減少故障點(diǎn)，極利于維護(hù)。簡(jiǎn)化外部聯(lián)線，減少故障點(diǎn)，極利于維護(hù)。 所有故障保護(hù)

20、措施均有微機(jī)檢測(cè)，故障現(xiàn)象均能得到有效快速所有故障保護(hù)措施均有微機(jī)檢測(cè)，故障現(xiàn)象均能得到有效快速處理。處理。）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)自動(dòng)控制功能：水壓、他激自動(dòng)控制功能：水壓、他激/ /自激切換、自動(dòng)自激切換、自動(dòng)/ /手動(dòng)切換、加熱啟手動(dòng)切換、加熱啟/ /停檢測(cè)、主回路上電檢測(cè)、快熔熔斷檢測(cè)、故障復(fù)位狀態(tài)檢測(cè)、過停檢測(cè)、主回路上電檢測(cè)、快熔熔斷檢測(cè)、故障復(fù)位狀態(tài)檢測(cè)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)等，同時(shí)，可以檢測(cè)電路的異?，F(xiàn)象并通過數(shù)碼流保護(hù)、過壓保護(hù)等，同時(shí)，可以檢測(cè)電路的異?，F(xiàn)象并通過數(shù)碼管顯示。管顯示。 控制電路具有軟啟動(dòng)、軟停止功能，防止在啟動(dòng)控制電路具有軟啟動(dòng)

21、、軟停止功能，防止在啟動(dòng)/ /停止過程中電停止過程中電流電壓上升率太大，引起過壓和過流，在逆變控制過程中能控制自流電壓上升率太大，引起過壓和過流，在逆變控制過程中能控制自動(dòng)跟蹤負(fù)載實(shí)際頻率的變化，有效提高設(shè)備頻繁起動(dòng)性能和可靠性，動(dòng)跟蹤負(fù)載實(shí)際頻率的變化，有效提高設(shè)備頻繁起動(dòng)性能和可靠性，同時(shí)在逆變器控制方面充分應(yīng)用智能化功能，構(gòu)成了精確鎖相電路，同時(shí)在逆變器控制方面充分應(yīng)用智能化功能，構(gòu)成了精確鎖相電路，使其逆變器效率提高。使其逆變器效率提高。 應(yīng)用應(yīng)用PLCPLC控制，用戶可根據(jù)需要自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成控制，用戶可根據(jù)需要自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路，其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟

22、件平臺(tái)，用原理圖、硬件電路，其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，可將代碼傳送到目標(biāo)芯片描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，可將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，非常容易實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。中，非常容易實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn) 、對(duì)于串聯(lián)、并聯(lián)諧振式感應(yīng)加熱電源，其采用控制對(duì)于串聯(lián)、并聯(lián)諧振式感應(yīng)加熱電源，其采用控制技術(shù)有明顯不同，技術(shù)有明顯不同，串聯(lián)最鍵的是負(fù)載回路頻率跟蹤技術(shù)，串聯(lián)最鍵的是負(fù)載回路頻率跟蹤技術(shù)，而而并聯(lián)則是系統(tǒng)的起動(dòng)控制技術(shù)并聯(lián)則是系統(tǒng)的起動(dòng)控制技術(shù)，其次才是頻率跟蹤問題，所，

23、其次才是頻率跟蹤問題，所以并聯(lián)控制技術(shù)較串聯(lián)控制技術(shù)要復(fù)雜得多。以并聯(lián)控制技術(shù)較串聯(lián)控制技術(shù)要復(fù)雜得多。全控型器件逆變器無論用于串聯(lián)或并聯(lián)，系統(tǒng)的起動(dòng)問題全控型器件逆變器無論用于串聯(lián)或并聯(lián)，系統(tǒng)的起動(dòng)問題不是難點(diǎn)，只是要特別關(guān)注負(fù)載電路頻率跟蹤及控制精度等不是難點(diǎn)，只是要特別關(guān)注負(fù)載電路頻率跟蹤及控制精度等問題，如串聯(lián)諧振變換器可能有以下幾種工作方式：?jiǎn)栴}，如串聯(lián)諧振變換器可能有以下幾種工作方式： a a）逆變器開關(guān)頻率逆變器開關(guān)頻率諧振頻率，該方式下諧振頻率，該方式下 變換器為連續(xù)電變換器為連續(xù)電流工作方式（感性）。流工作方式（感性）。 ）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特

24、點(diǎn)ANNUNCIATOR BOARD #31035-8903 REFERENCE PANEL #31035-985C R O W B A R L O G I C BOARD #31035-920CS C R P H A S E CONTROLLERS C R F I R I N G BOARD #31035-833SCR CO NTRO LLER BOARD #31035-834CONTROL BOARD #31035-860L2R5R8R8R5R6R9R3R3共共12組組F I B E R O P T I C DRIVER BOARD #31035-895BASE DRIVER BOARD

25、#31037-089BIGBT MODULE-1IGBT MODULE-2BASE DRIVER BOARD #31037-089BIGBT MODULE-1IGBT MODULE-2R2R2R9INTERLOCK BOARD #31035-870D C T R I P A N D S C R FIRING BOARD #31035-931CURRENT SENSOR #31035-865C #31035-865CCURRENT SENSOR #31035-865C #31035-865CCURRENT SENSOR #31035-865C #31035-865CR7R7WATER TEMPC

26、AP PRESS等等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備聯(lián)鎖信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備聯(lián)鎖信號(hào)L1整整流流控控制制部部分分反反饋饋控控制制部部分分逆逆變變控控制制部部分分FEEDBACK BO ARD #31035-861R1R18-2 8-2 典型控制技術(shù)特點(diǎn)典型控制技術(shù)特點(diǎn)1 1、應(yīng)用于寶鋼某機(jī)組的感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)控制框圖、應(yīng)用于寶鋼某機(jī)組的感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)控制框圖低壓橋起動(dòng)條件全控半控高壓橋低壓橋逆變器負(fù)載電路IMFUMFTA656VACS300S300S300來自S300來自S300來自S300S300AAL300PROFIBUSP.L.C.CABUETTF300JP24P1P2J22J1J2J3J4J5J6J7J8JP238

27、-2 8-2 典型控制技術(shù)特點(diǎn)典型控制技術(shù)特點(diǎn) 2 2、用于線材的感應(yīng)加熱電源控制系統(tǒng)示意圖、用于線材的感應(yīng)加熱電源控制系統(tǒng)示意圖）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)）感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)特點(diǎn)8-2 8-2 典型控制技術(shù)特點(diǎn)典型控制技術(shù)特點(diǎn) 3 3、用于帶材熱處理的感應(yīng)加熱電源控制示意圖、用于帶材熱處理的感應(yīng)加熱電源控制示意圖a a） 適當(dāng)?shù)念l率和功率，以滿足工件大小和工藝要求的實(shí)現(xiàn)。適當(dāng)?shù)念l率和功率，以滿足工件大小和工藝要求的實(shí)現(xiàn)。b b）具有頻率自動(dòng)跟蹤能力，以保證工件頻率與諧振頻率的一致具有頻率自動(dòng)跟蹤能力，以保證工件頻率與諧振頻率的一致

28、，因?yàn)楣ぜ囟冗^了材料的居里點(diǎn)溫度后負(fù)載變化劇烈，因而諧，因?yàn)楣ぜ囟冗^了材料的居里點(diǎn)溫度后負(fù)載變化劇烈，因而諧振頻率亦變化劇烈，電源的頻率應(yīng)能及時(shí)的反應(yīng)和調(diào)整。這是系振頻率亦變化劇烈，電源的頻率應(yīng)能及時(shí)的反應(yīng)和調(diào)整。這是系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。c c）電源與負(fù)載應(yīng)合理匹配，以便獲得最大輸出功率和較高的效電源與負(fù)載應(yīng)合理匹配，以便獲得最大輸出功率和較高的效率?？捎妙~定電壓和額定電流之比的額定阻抗來表示。率?？捎妙~定電壓和額定電流之比的額定阻抗來表示。d d） 能夠進(jìn)行電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證提高感熱的質(zhì)量和效率。能夠進(jìn)行電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證提高感熱的質(zhì)量和效率。e e） 完善的保護(hù)功能，防止

29、負(fù)載短路或其他故障損壞電源。完善的保護(hù)功能，防止負(fù)載短路或其他故障損壞電源。f f）防止高次諧波對(duì)電力網(wǎng)的影響。電源裝置的容量應(yīng)和電力網(wǎng)防止高次諧波對(duì)電力網(wǎng)的影響。電源裝置的容量應(yīng)和電力網(wǎng)連接點(diǎn)的短路容量有合乎標(biāo)準(zhǔn)的比例。連接點(diǎn)的短路容量有合乎標(biāo)準(zhǔn)的比例。g g）方便操作維護(hù)方便操作維護(hù) 、狀態(tài)自動(dòng)記錄、無功補(bǔ)償（單位功率因素、狀態(tài)自動(dòng)記錄、無功補(bǔ)償（單位功率因素）、甚至故障自診斷、自尋優(yōu)（所謂智能）等等。）、甚至故障自診斷、自尋優(yōu)（所謂智能）等等。9 9）感應(yīng)加熱對(duì)電源的要求）感應(yīng)加熱對(duì)電源的要求1 10 0）晶閘管逆變器串、并聯(lián)諧振晶閘管逆變器串、并聯(lián)諧振電源的電源的比較比較 a a、串聯(lián)

30、逆變器的負(fù)載電路對(duì)電源呈低阻抗，要求由電壓源、串聯(lián)逆變器的負(fù)載電路對(duì)電源呈低阻抗，要求由電壓源供電。并聯(lián)逆變器的負(fù)載對(duì)電源呈現(xiàn)高阻抗。逆變失敗時(shí)浪流沖供電。并聯(lián)逆變器的負(fù)載對(duì)電源呈現(xiàn)高阻抗。逆變失敗時(shí)浪流沖擊比串聯(lián)小，保護(hù)也容易。擊比串聯(lián)小，保護(hù)也容易。 b b、串聯(lián)逆變器的輸入電壓恒定，輸出電壓為矩形波，輸出電、串聯(lián)逆變器的輸入電壓恒定，輸出電壓為矩形波，輸出電流近似正弦波。并聯(lián)逆變器的輸入電流恒定，輸出電壓近似正弦流近似正弦波。并聯(lián)逆變器的輸入電流恒定，輸出電壓近似正弦波，電流為矩形波，換流是在諧振電容上電壓過零以前進(jìn)行，負(fù)波，電流為矩形波，換流是在諧振電容上電壓過零以前進(jìn)行，負(fù)載電流也總

31、是超前電壓一角度。載電流也總是超前電壓一角度。c c、串聯(lián)逆變器橋臂晶閘管換流時(shí)必須保證先關(guān)斷、后開通，、串聯(lián)逆變器橋臂晶閘管換流時(shí)必須保證先關(guān)斷、后開通，且必須在晶閘管兩端并接快速二極管和較高要求的浪涌吸收電路。且必須在晶閘管兩端并接快速二極管和較高要求的浪涌吸收電路。而并聯(lián)逆變器晶閘管換流時(shí)必須保證先開通、后關(guān)斷。逆變器晶而并聯(lián)逆變器晶閘管換流時(shí)必須保證先開通、后關(guān)斷。逆變器晶閘管只需并接適當(dāng)浪涌吸收電路。閘管只需并接適當(dāng)浪涌吸收電路。d d、串聯(lián)逆變器的工作頻率必須低于負(fù)載電路的固有頻率。并、串聯(lián)逆變器的工作頻率必須低于負(fù)載電路的固有頻率。并聯(lián)逆變器的工作頻率必須略高于負(fù)載電路的固有頻率

32、，聯(lián)逆變器的工作頻率必須略高于負(fù)載電路的固有頻率， e e、串聯(lián)逆變器功率調(diào)節(jié)方式有二種：一是改變直流電源電壓、串聯(lián)逆變器功率調(diào)節(jié)方式有二種：一是改變直流電源電壓UdUd，二是改變改變晶閘管觸發(fā)頻率，二是改變改變晶閘管觸發(fā)頻率. .并聯(lián)逆變器的功率調(diào)節(jié)方式通并聯(lián)逆變器的功率調(diào)節(jié)方式通常只能改變直流電源電壓，改變常只能改變直流電源電壓，改變coscos的不多（范圍有限）。的不多（范圍有限）。 f f、串聯(lián)逆變器晶閘管是自然關(guān)斷的。并聯(lián)逆變器晶閘管是在全、串聯(lián)逆變器晶閘管是自然關(guān)斷的。并聯(lián)逆變器晶閘管是在全電流運(yùn)行情況下被電流運(yùn)行情況下被 強(qiáng)迫關(guān)斷的。串聯(lián)逆變器更適合于工作頻率較強(qiáng)迫關(guān)斷的。串聯(lián)逆

33、變器更適合于工作頻率較高的感應(yīng)加熱裝置高的感應(yīng)加熱裝置 。 g g、串聯(lián)逆變器的、串聯(lián)逆變器的晶閘管所承受電壓較低晶閘管所承受電壓較低，晶閘管流過負(fù)載電路晶閘管流過負(fù)載電路的全部電流的全部電流，包括有功和無功分量都需流過晶閘管。且逆變晶閘，包括有功和無功分量都需流過晶閘管。且逆變晶閘管丟脈沖只會(huì)使振蕩停止，不會(huì)造管丟脈沖只會(huì)使振蕩停止，不會(huì)造 成逆變顛覆。并聯(lián)逆變器的成逆變顛覆。并聯(lián)逆變器的晶晶閘管所承受電壓高閘管所承受電壓高，其值隨功率因數(shù)角增大而增大。由于負(fù)載，其值隨功率因數(shù)角增大而增大。由于負(fù)載 本本身構(gòu)成振蕩電流回路，只有有功電流流過逆變晶閘管，如偶而丟身構(gòu)成振蕩電流回路，只有有功電流

34、流過逆變晶閘管，如偶而丟脈沖時(shí)，仍可維持振蕩，工作較穩(wěn)定。脈沖時(shí)，仍可維持振蕩，工作較穩(wěn)定。 h h、串聯(lián)逆變器可以、串聯(lián)逆變器可以自激工作，也可以他激自激工作，也可以他激工作。他激工作時(shí)，工作。他激工作時(shí)，只需改變逆變觸發(fā)脈沖頻率，即可調(diào)節(jié)輸出功率只需改變逆變觸發(fā)脈沖頻率，即可調(diào)節(jié)輸出功率 。而并聯(lián)逆變器。而并聯(lián)逆變器一般只能工作在自激狀態(tài)一般只能工作在自激狀態(tài)1 10 0）晶閘管逆變器串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振晶閘管逆變器串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振電源的電源的比較比較 i i、串聯(lián)逆變器中晶閘管的觸發(fā)脈沖不對(duì)稱，不會(huì)引入直流成分電、串聯(lián)逆變器中晶閘管的觸發(fā)脈沖不對(duì)稱，不會(huì)引入直流成分電流而影響工作。而在并

35、聯(lián)逆變器中，逆變晶閘管的觸發(fā)脈沖不對(duì)稱，流而影響工作。而在并聯(lián)逆變器中，逆變晶閘管的觸發(fā)脈沖不對(duì)稱，則會(huì)引入直流成分電流而引起故障。則會(huì)引入直流成分電流而引起故障。 j j、串聯(lián)逆變器起動(dòng)容易，適用頻繁起動(dòng)場(chǎng)合。而并聯(lián)逆變器需要、串聯(lián)逆變器起動(dòng)容易，適用頻繁起動(dòng)場(chǎng)合。而并聯(lián)逆變器需要附加起動(dòng)電路，起動(dòng)較困難。附加起動(dòng)電路，起動(dòng)較困難。 k k、串聯(lián)逆變器中的晶閘管由于承受的是矩形波電壓，故、串聯(lián)逆變器中的晶閘管由于承受的是矩形波電壓，故dv/dtdv/dt值值大，吸收電路起著關(guān)鍵作用。而對(duì)大，吸收電路起著關(guān)鍵作用。而對(duì)di/dtdi/dt要求則較低。而在并聯(lián)逆變要求則較低。而在并聯(lián)逆變器中，流

36、過晶閘管的電流是矩形波，因而要求大的器中，流過晶閘管的電流是矩形波，因而要求大的di/dtdi/dt，面對(duì)，面對(duì)dv/dtdv/dt的要求則低些。的要求則低些。 l l、串聯(lián)逆變器與感應(yīng)加熱線圈的距離可以較遠(yuǎn)而對(duì)輸出功率影響、串聯(lián)逆變器與感應(yīng)加熱線圈的距離可以較遠(yuǎn)而對(duì)輸出功率影響較小。而并聯(lián)逆變器則感應(yīng)線圈應(yīng)盡量靠近電源（特別是槽路電容較小。而并聯(lián)逆變器則感應(yīng)線圈應(yīng)盡量靠近電源（特別是槽路電容器），否則功率輸出器），否則功率輸出 和效率都會(huì)大幅度下降。和效率都會(huì)大幅度下降。 m m、串聯(lián)逆變器感應(yīng)線圈上電壓和槽路電容器上的電壓都、串聯(lián)逆變器感應(yīng)線圈上電壓和槽路電容器上的電壓都 為逆變?yōu)槟孀兤鬏?/p>

37、出電壓的器輸出電壓的QQ倍。而并聯(lián)逆變器線圈和槽路電容器的電流則都是倍。而并聯(lián)逆變器線圈和槽路電容器的電流則都是逆變器輸出電流的逆變器輸出電流的QQ倍。倍。1 10 0）晶閘管逆變器串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振晶閘管逆變器串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振電源的電源的比較比較11 11）感應(yīng)加熱電源裝置的主要技術(shù)指標(biāo)）感應(yīng)加熱電源裝置的主要技術(shù)指標(biāo)感應(yīng)加熱電源裝置的主要技術(shù)指標(biāo)以系統(tǒng)運(yùn)行功率曲線圖標(biāo)示：感應(yīng)加熱電源裝置的主要技術(shù)指標(biāo)以系統(tǒng)運(yùn)行功率曲線圖標(biāo)示：二、在寶鋼的典型應(yīng)用二、在寶鋼的典型應(yīng)用 鋼管條鋼事業(yè)部鋼管廠：用于鋼管熱處理用鋼管條鋼事業(yè)部鋼管廠：用于鋼管熱處理用800Hz2500Hz、900KW-1600K

38、W并（串并）聯(lián)式中頻電源的近并（串并）聯(lián)式中頻電源的近20套；初軋廠套；初軋廠50KHzIGBT高頻熱處理電源高頻熱處理電源1套直套直縫縫焊管廠焊管廠7套，套，6套中頻，套中頻，1套高頻焊機(jī)，其功率器件主要采用套高頻焊機(jī)，其功率器件主要采用SCR 、 IGBT模塊。模塊。 寶鋼國(guó)際捆帶包裝公司：中高頻電源寶鋼國(guó)際捆帶包裝公司：中高頻電源5套，其功率器件主要采套，其功率器件主要采用用SCR、 IGBT模塊。模塊。 在冷軋及硅鋼單元應(yīng)用均為高頻電源，主要是對(duì)冷軋帶鋼進(jìn)行在冷軋及硅鋼單元應(yīng)用均為高頻電源，主要是對(duì)冷軋帶鋼進(jìn)行熱處理，也有用于帶鋼焊縫熱處理的，其加熱電源頻率略低些，熱處理，也有用于帶鋼

39、焊縫熱處理的，其加熱電源頻率略低些，功率器件采用功率器件采用SCR、MOSFET（分立元件或組件）、分立元件或組件）、IGBT。 在熱軋單元，感應(yīng)加熱電源主要用于板材加熱（邊部、中部或在熱軋單元，感應(yīng)加熱電源主要用于板材加熱（邊部、中部或溫度補(bǔ)償），主要采溫度補(bǔ)償），主要采SCR功率器件。功率器件。VT1VT3VT5VT4VT6VT2VT7VT9VT10VT8整流觸發(fā)電路過流逆變觸發(fā)電路過壓保護(hù)電路1、應(yīng)用最普遍的并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源、應(yīng)用最普遍的并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源適應(yīng)負(fù)載變化能力最強(qiáng)，而對(duì)于負(fù)并聯(lián)式感應(yīng)加熱電源適應(yīng)負(fù)載變化能力最強(qiáng)，而對(duì)于負(fù)載回路的電氣絕緣要求相對(duì)于串聯(lián)諧來講

40、，要低些，這點(diǎn)對(duì)載回路的電氣絕緣要求相對(duì)于串聯(lián)諧來講，要低些，這點(diǎn)對(duì)于設(shè)計(jì)或選型時(shí)很重要。于設(shè)計(jì)或選型時(shí)很重要。2、半橋式逆變器電源、半橋式逆變器電源用于用于 3號(hào)熱鍍鋅機(jī)組鋅鍋及真空煉鋼用感應(yīng)加熱電源主電路。號(hào)熱鍍鋅機(jī)組鋅鍋及真空煉鋼用感應(yīng)加熱電源主電路。 L、R+S CR2D I O DE2D I O DE1S CR1C1C2濾波電濾波電容容CFudL1L2_+_1/2Ud1/2Ud典型應(yīng)用典型應(yīng)用三相4 1 5V整流回路濾波電路逆變回路諧 振 回路V11V12V21V22V31V32RDCL01L1L2L3L4L5L6T11T12T21T22T31T32T41T42T51T52T61T62D11D12D21D22D31D32D41D42D51D52D61D62L01LO2L03C01C02C03C04C05C06CO7C08C09C10C11C123、 MOSFET全橋并聯(lián)諧振逆變器全橋并聯(lián)諧振逆變器用于冷軋用于冷軋2號(hào)熱鍍鋅機(jī)組的合金化感應(yīng)加熱電源主電路，裝置額號(hào)熱鍍鋅機(jī)組的合金化感應(yīng)加熱電源主電路，裝置額定運(yùn)行頻率