CN100591179C - 一种中频逆变电源及其在中频感应加热炉中的应用 - Google Patents

一种中频逆变电源及其在中频感应加热炉中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN100591179C
CN100591179C CN200810089351A CN200810089351A CN100591179C CN 100591179 C CN100591179 C CN 100591179C CN 200810089351 A CN200810089351 A CN 200810089351A CN 200810089351 A CN200810089351 A CN 200810089351A CN 100591179 C CN100591179 C CN 100591179C
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
medium frequency
power supply
switch
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200810089351A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101262720A (zh
Inventor
刘华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GUANGZHOU HONGYANG FOUNDRY CO Ltd
Original Assignee
GUANGZHOU HONGYANG FOUNDRY CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GUANGZHOU HONGYANG FOUNDRY CO Ltd filed Critical GUANGZHOU HONGYANG FOUNDRY CO Ltd
Priority to CN200810089351A priority Critical patent/CN100591179C/zh
Publication of CN101262720A publication Critical patent/CN101262720A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100591179C publication Critical patent/CN100591179C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

本发明公开了一种中频逆变电源及其在中频感应加热炉中的应用，中频逆变电源包括不可控整流电路；滤波电路，逆变电路；还包括变压器补偿控制器，输入的交流电现经过变压器补偿控制器，再进入不可控整流电路，对不可控整流电路的输入电压进行控制；以及，所述的逆变电路为串联谐振逆变电路。应用所述中频逆变电源的中频感应加热炉，提高了功率因数。

Description

一种中频逆变电源及其在中频感应加热炉中的应用
技术领域
本发明涉及一种中频逆变电源，尤其涉及中频逆变电源的调节输出功率方式，并将其应用在中频加热炉中。
背景技术
感应加热是利用电磁感应原理将电能转化为热能，中频感应加热以其效率高、污染小等优点广泛用于工业加热领域。由于多种原因，我国中频感应电源目前普遍采用并联谐振电源，它是一个电流型逆变器，在实际应用中存在着功率因数低、电能消耗大，系统可靠性差等缺点。
传统的串联谐振直流电源采用不可整流方式，通过采用不可整流方式，可以提高系统的功率因数，但应用此种电源的中频感应加热炉只能采用逆变器调压方式调节中频感应加热炉的输出功率。
中频感应加热炉一般需要在大范围内调节输出功率，单一的调节功率的方式不能较好的满足中频感应加热炉的工作要求，也不能保证系统具有较好的性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有中频感应电源存在的缺点，提供一种功率因数较高、且采用非单一调功方式的中频逆变电源，并将此中频感应电源应用在中频加热炉中。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种中频逆变电源，包括
不可控整流电路，对输入的交流电进行整流，输出直流电；
滤波电路，对不可控整流电路输出的直流电进行直流滤波；
逆变电路，为串联谐振逆变电路，将经过滤波的直流电逆变为交流电供负载使用；以及，
变压器补偿控制器，输入的交流电现经过变压器补偿控制器，再进入不可控整流电路，对不可控整流电路的输入电压进行控制；
所述的变压器补偿控制器具有两套调压系统，每套调压系统具有由至少一个次线圈和一个二级主线圈组成的主电路，其中，一对状态相同、且同时动作的开关控制所述二级主线圈是否接入主电路；所述的每个次线圈对应一对状态互补的用于控制其是否接入主电路的开关，其中，第一个开关与次线圈串联，第二个开关与所述次线圈和第一个开关的串联电路并联。
优选的是，每套调压系统具有由三个次线圈和一个二级主线圈组成的主电路。
优选的是，所述的每套调压系统，在其主电路内串联接入两个并联的晶闸管，并且两个晶闸管的导通方向相反。
优选的是，还包括检测电路，与所述的逆变电路连接，对逆变电路的输出电流和电压进行检测，并输出检测信号。
优选的是，所述的滤波电路为电容滤波电路。
一种中频感应加热炉，包括炉体、倾炉传动装置、操作控制台、母线、感应线圈、谐振电容、冷却水路，以及中频感应电源；此中频感应电源包括：不可控整流电路，对输入的交流电进行整流，输出直流电；滤波电路，对不可控整流电路输出的直流电进行直流滤波；以及，逆变电路，为串联谐振逆变电路，将经过滤波的直流电逆变为交流电供负载使用；还包括变压器补偿控制器，输入的交流电现经过变压器补偿控制器，再进入不可控整流电路，对不可控整流电路的输入电压进行控制；所述的变压器补偿控制器具有两套调压系统，每套调压系统具有由至少一个次线圈和一个二级主线圈组成的主电路，其中，一对状态相同、且同时动作的开关控制所述二级主线圈是否接入主电路；所述的每个次线圈对应一对状态互补的用于控制其是否接入主电路的开关，其中，第一个开关与次线圈串联，第二个开关与所述次线圈和第一个开关的串联电路并联。
本发明的有益之处是：首先，采用了变压器补偿控制器对输入不可控整流电路的电压进行调控，通过改变不可控整流电路的输入电压调节输出功率；可以采用DSP主板实现自动化控制；最后，采用本发明所述的中频逆变电源的中频感应加热炉具有较高的可靠性和稳定性，以及较高的功率因数。
附图说明
图1为本发明的主电路的连接关系示意图；
图2为本发明的系统原理图；
图3为单相变压器补偿调压电路原理图；
图4为图2所示的串联谐振逆变电路的原理图；
图5为图4所示的串联谐振逆变电路的工作状态示意图。
具体实施方式
一种中频逆变电源，如图1所示，在电路拓扑方面，三相交流电依次经不可控整流电路1；滤波电路，在本实施例中采用电容滤波电路；串联谐振逆变电路2；再输出交流电供负载3使用。
如图2所示，本发明所述的中频逆变电源，在调节功率方面采用了变压器补偿控制器4调节不可控整流电路1的输入电压，与串联谐振逆变电路2调节其输出电压相结合的方式，改变串联谐振电源只能依靠变频器调节功率的单一模式。
如图2所示，本发明所述的中频逆变电源，在保护和控制方面采用了检测电路5，以及DSP主板6；其中，检测电路5与串联谐振逆变电路2连接，检测串联谐振逆变电路2的电流和电压，并将检测到的电流和电压信号送至DSP主板6。
变压器补偿控制器4的单相变压器补偿调压电路的原理如图3所示，通过变压器补偿控制器4控制开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的不同组合，可以改变变压器的输出电压。其中，开关K1至K6均具有一对状态相反的开关，K1a与K1b经控制将同时改变状态，但二者的状态相反，如图3所示，此时的K1a闭合，而K1b断开；K2a与K2b、K3a与K3b、K4a与K4b、K5a与K5b，以及K6a与K6b的关系与K1a与K1b的关系相同。图中K1、K2、K3、K7，以及Q1和Q2组成一套调压系统；而K4、K5、K6、K8，以及Q3和Q4组成另一套调压系统。
单相变压器补偿调压电路正常工作时，只有一套系统工作，另一套系统处于待工作状态。切换工作时，一套系统先投入工作状态，而另一套系统在此系统处于正常工作状态后进入等待状态。
单相变压器补偿调压电路应用的开关可以采用有触点的开关也可以采用无触点开关，在本实施例中采用有触点开关K1至K8，可以降低损耗，为避免有触点开关在切换时产生电腐蚀现象，在电路中的开关切换采用了零电压零电流技术，即在零电压时接通开关，而在零电流时断开开关，在本实施例中通过图3中的无触点开关晶闸管Q1、Q2、Q3、Q4实现零电压零电流技术。
Q1、Q2和Q3，Q4作为无触点开关，是在K1、K2、K3和K4，以及K5、K6、K7和K8动作后再导通或在先关断，主要是保证开关切换时为零电压导通零电流关断，以提高开关的使用寿命。
如图3所示，变压器的输出端串接在电源上，其中V1和V2为电压表，二者测量的电压应相同。如此，对外输出电压与变压器输出电压的关系为线性叠加关系，通过改变变压器的输出电压就能改变如图4所示的对外输出电压UA。
现以K1、K2、K3，K7及Q1和Q2工作过程说明如下：
如图3所示，K1、K2、K3，K7的不同组合将产生不同的组合电压(电压的变化将按等差数输出)，则变压器输出不同的电压，该电压与电源电压是相位相差180°；如此，如图4所示的对外输出电压UA为电源输入电压减去变压器输出电压；而Q1和Q2，通过控制其控制端G1和G2控制其开关状态。
图3中给出的电路为单相电源的调压电路，要实现三相电源的调压，只需要连接三个如图3所示的单相电源的调压电路、并调控各电源的相序关系既能实现，如此可以输出如图4所示的三项可控的对外输出电压UA、UB和UC。
如图3所示，串联在变压器补偿调压电路中的电源开关KD可控制此调压电路的通断；安全开关KQ在遇见异常情况时，起到安全保护的作用。
如图4所示，经变压器补偿控制器4输出的三项对外输出电压UA、UB和UC经过D1、D2、D3、D4、D5和D6组成的不可控整流电路1进行整流输出直流电，再经过滤波进入到串联谐振逆变电路2。串联谐振逆变电路2的逆变过程如图5所示，四个IGCT(Q5、Q6、Q7和Q8)，Q5和Q8为一组，Q6和Q7为另一组，两组的控制信号在一个周期内互补动作(可以各有半周正偏，半周反偏)。当负载为感性时，其工作波形如图5所示。输出电压U0为矩形波，其幅值Um＝Ud，输出电流i0的波形随负载情况而异。t1至t2时间段内Q5和Q8为通态，而Q6和Q7为断态。t2时刻时DSP主板6给Q5、Q8关断信号，给Q6、Q7开通信号，则Q5、Q8关断，但由于感性负载中的电流iO，不能立即改变方向，于是D8和D9导通续流，在t3时刻i0降为零时，D8和D9截止，i0开始反向；同理，在t4时刻给Q6、Q7关断信号，给Q5、Q8开通信号后，Q6、Q7关断，D7，D10先导通续流，在t5时刻iO降为零时，D7和D10截止，i0开始反向；t1至t5之间为一个运行周期，串联谐振逆变电路2以此周期不端运行。当通过控制Q5和Q6，以及Q7和Q8的控制端时，可以控制两组的不同导通时间，改变输出电压。
如图2所示检测电路5将检测到的电流和电压信号送给DSP主板6进行分析和处理，DSP主板6经过分析和处理得出控制信号控制变压器补偿控制器4的开关和晶闸管，以及串联谐振逆变电路2中的全控型大功率电力电子器件IGCT的触发控制端，调节输出功率。
中频感应加热炉一般由炉体、倾炉传动装置、操作控制台、母线、感应线圈、谐振电容、中频电源装置与冷却水路系统组成，在本实施例中，中频感应加热炉采用传统的结构，只是传统的中频电源装置采用本发明所述的中频逆变电源，不仅可以具有较高的功率因素，也可以具有较大的功率范围。采用本发明所述的中频逆变电源的中频感应加热炉可以采用单炉或双炉，根据用户的具体要求确定。

Claims (6)

1、一种中频逆变电源，包括
不可控整流电路，对输入的交流电进行整流，输出直流电；
滤波电路，对不可控整流电路输出的直流电进行直流滤波；
逆变电路，为串联谐振逆变电路，将经过滤波的直流电逆变为交流电供负载使用；以及，变压器补偿控制器，输入的交流电首先经过变压器补偿控制器，再进入不可控整流电路，对不可控整流电路的输入电压进行控制；其特征在于：所述的变压器补偿控制器具有两套调压系统，每套调压系统具有由至少一个次线圈和一个二级主线圈组成的主电路；其中，一对状态相同、且同时动作的开关控制所述二级主线圈是否接入主电路；所述的每个次线圈对应一对状态互补的用于控制其是否接入主电路开关，其中，第一个开关与次线圈串联，第二个开关与所述次线圈和第一个开关的串联电路并联。
2、根据权利要求1所述的中频逆变电源，其特征在于：所述的每套调压系统具有由三个所述的次线圈和一个二级主线圈组成的主电路。
3、根据权利要求2所述的中频逆变电源，其特征在于：所述的每套调压系统，在其主电路内串联接入两个并联的晶闸管，并且两个晶闸管的导通方向相反。
4、根据权利要求1或3所述的中频逆变电源，其特征在于：还包括检测电路，与所述的逆变电路连接，对逆变电路的输出电流和电压进行检测，并输出检测信号。
5、根据权利要求4所述的中频逆变电源，其特征在于：所述的滤波电路为电容滤波电路。
6、一种应用权利要求1所述的中频逆变电源的中频感应加热炉。
CN200810089351A 2008-04-15 2008-04-15 一种中频逆变电源及其在中频感应加热炉中的应用 Expired - Fee Related CN100591179C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810089351A CN100591179C (zh) 2008-04-15 2008-04-15 一种中频逆变电源及其在中频感应加热炉中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810089351A CN100591179C (zh) 2008-04-15 2008-04-15 一种中频逆变电源及其在中频感应加热炉中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101262720A CN101262720A (zh) 2008-09-10
CN100591179C true CN100591179C (zh) 2010-02-17

Family

ID=39962862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810089351A Expired - Fee Related CN100591179C (zh) 2008-04-15 2008-04-15 一种中频逆变电源及其在中频感应加热炉中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100591179C (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105072729B (zh) * 2015-09-16 2017-04-12 厦门安东电子有限公司 一种双半桥谐振感应加热电源主电路及其系统
CN110212782A (zh) * 2019-05-17 2019-09-06 山东电亮亮信息科技有限公司 一种真空感应电炉用中频电源节能系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3422343A (en) * 1966-11-21 1969-01-14 Westinghouse Electric Corp Reactive power compensation by phase angle control and tap changer means

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3422343A (en) * 1966-11-21 1969-01-14 Westinghouse Electric Corp Reactive power compensation by phase angle control and tap changer means

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
大功率IGBT谐振式中频逆变电源的研制. 施克仁等.《电工技术杂志》，第2期. 1996
大功率IGBT谐振式中频逆变电源的研制. 施克仁等.《电工技术杂志》，第2期. 1996 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101262720A (zh) 2008-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102484907B (zh) 感应加热装置
CN100514819C (zh) 斩控式交流稳压调压电路及其应用
CN201766732U (zh) 一种中频感应加热装置
CN102130515A (zh) 带自适应功率因数校正的非接触电能传输装置及控制方法
CN105486101A (zh) 一种可控逆变高温炉
CN107517011A (zh) 一种多频输出的“一拖二”串联谐振中频感应加热电源
CN205793454U (zh) 一种变频电磁炉电路
CN100591179C (zh) 一种中频逆变电源及其在中频感应加热炉中的应用
CN201699603U (zh) 用于单晶硅炉的高频电源
CN103490639A (zh) 一种基于全柔性控制的柔性配电变压器
CN204652705U (zh) 一种igbt超音频感应加热电源
CN205004959U (zh) 一种工业电阻炉温控功率调节装置
CN104836453A (zh) 一种新型晶闸管串联半桥逆变谐振变频装置
CN105099229A (zh) 一种高压开关电源
CN219627571U (zh) 一种带有谐振腔的交流调压控制热压焊电源
CN204707043U (zh) 一种新型晶闸管串联半桥逆变谐振变频装置
CN202600548U (zh) 一种有源缓冲软开关调功电路
CN101499729A (zh) 用于金刚石制品热压烧结的三相变频电源装置
CN104646775A (zh) 一种节能型电火花加工脉冲电源
CN205249516U (zh) 三相降压式电磁炉
CN205212701U (zh) 一种Z型双boost无桥PFC变换器
Haifeng et al. The design of LCC resonant converter for electron beam melting furnace power supply
CN2182505Y (zh) 全晶体管式感应加热用高频电源装置
CN201289289Y (zh) 节能型金刚石制品三相变频热压烧结机
CN112436729B (zh) 一种基于谐振式dc-dc变换器调功的感应加热装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100217

Termination date: 20130415