CN205657596U - 一种节能型中频熔炼炉用igbt变频电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能型中频熔炼炉用IGBT变频电源，包括电源机柜、二极管整流桥、滤波电容、IGBT模块、感应线圈和谐振电容；在电源机柜中，将滤波电容、水冷却盒、IGBT模块、连接铜排和电流互感器集成安装在一个方形箱体内形成结构单元实体；滤波电容设在箱体隔板上方的通透空间内，用于安装IGBT模块的水冷却盒设在隔板下方的通透空间内，公共连接铜排固定在箱体顶部的绝缘支撑块上；IGBT模块和滤波电容至少由两个以上的实体组成；本实用新型通过优化工艺布局使流过IGBT器件的电流均匀一致，提高了IGBT器件的容量利用率和IGBT感应加热电源的运行功率；拓宽了IGBT感应加热技术的应用范围，使IGBT感应加热设备的节能、环保优势得到进一步发挥。

Description

一种节能型中频熔炼炉用IGBT变频电源

技术领域

本实用新型涉及一种节能型中频熔炼炉用IGBT变频电源，它是一种感应加热领域用的IGBT变频电源，一种具有节能、环保作用的中频熔炼炉用IGBT感应加热变频电源。

背景技术

与传统可控硅感应加热变频电源相比，IGBT感应加热变频电源具有节能效果显著、对电网谐波干扰小等优点，但从市场现有情况来看，IGBT电源的实际运行功率明显小于可控硅电源，给IGBT感应加热技术的应用带来较大的局限性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种大功率节能型中频熔炼炉用IGBT变频电源，为拓宽IGBT感应加热技术的应用起到积极作用，也为大幅降低用户生产成本起到积极作用。该电源不但可做中频熔炼炉的配套电源，还可做其它感应加热炉的配套电源，同样具有高效节能作用。

本实用新型的技术方案： 一种节能型中频熔炼炉用IGBT变频电源，包括变频电源机柜、二极管整流桥、滤波电容、IGBT模块、感应线圈、上谐振电容和下谐振电容，其特征在于所述变频电源机柜中设有一个或多个由滤波电容、水冷却盒、IGBT模块、连接铜排和电流互感器组成的结构单元，其中，连接铜排由公共铜排和输出铜排组成，每个结构单元中的滤波电容、水冷却盒、IGBT模块、连接铜排、电流互感器被安装在同一个方形箱体上，而形成一个结构单元实体，即只要搬动方形箱体，就能连同该单元的滤波电容、水冷却盒、IGBT模块、连接铜排、电流互感器一起搬动；

所述方形箱体为一个带水平隔板的前后通透的方形结构箱体，水平隔板将方形箱体内侧空间分隔成上下两个前后通透空间，方形箱体底部前端面位置设有用于安装水冷却盒的条形定位板，方形箱体上端面两侧分别设有用于安装内公共铜排的绝缘支撑块；

所述滤波电容设置在方形箱体隔板上方并由隔板支撑，即滤波电容设置在方形箱体上通透空间内；该滤波电容至少由两个以上的实体电容组成，每个实体电容接线端的数量为2～10个，电容接线端为上下排列结构，且面朝前方并伸出方形箱体前端面；

所述水冷却盒为一内通冷却水的长方形盒子，水冷却盒横向水平放置在方形箱体底板上并由底板支撑，方形箱体底板上设有条形定位板，该条形定位板将水冷却盒定位在方形箱体底板相应位置，即水冷却盒放置在方形箱体下通透空间内；

所述IGBT模块至少由两个以上的实体IGBT模块组成，每个实体IGBT模块内设有两个单元IGBT，单元IGBT之间采用串联方式连接，即每个实体IGBT模块有三组不同电位的主电极，与整流桥正极相连的叫正极、与整流桥负极相连的叫负极、单元IGBT串联连接极为输出极，主电极接线端的数量按IGBT模块功率大小可设为一个、二个或多个，单个实体IGBT模块垂直布置，输出极朝下，多个实体IGBT模块横向排列，紧贴在水冷却盒前端垂直平面上安装；

所述 两块公共铜排的侧视面均为7字形结构，即两块7字形公共铜排背靠背设置，形成镜像位置关系，两块公共铜排之间设有绝缘板；两块公共铜排和绝缘板通过绝缘螺栓叠置在一起；上述两块公共铜排中，一块为正极铜排，另一块为负极铜排；正极铜排垂直面将滤波电容和IGBT模块的多个正极接线端头连在一起，正极铜排水平面为与整流桥正极相连的连接平面；负极铜排垂直面将滤波电容和IGBT模块的多个负极接线端头连在一起，负极铜排水平面为与整流桥负极相连的连接平面；那一块铜排做正极铜排，那一块铜排做负极铜排，视IGBT的实际情况而定。

所述内公共铜排的水平面部位固定在绝缘支撑块上，即由绝缘螺栓叠置在一起的两块公共铜排和绝缘板由绝缘支撑块支撑并固定，使铜排与箱体绝缘；

所述输出铜排为设有电流互感器的独立连接铜排，即每个IGBT器件配一块输出铜排和一个电流互感器，有几个IGBT器件实体就配几块输出铜排和几个电流互感器，每一块输出铜排的一端与IGBT输出端相连，另一端设有多个相隔一定距离的连接孔，通过选择不同位置的连接孔可改变输出铜排的实际连接长度，即每一块输出铜排的长度可独立调节，通过调节输出铜排的长度可调节每个IGBT器件的输出电感，从而起到均匀IGBT电流的作用；输出铜排与感应线圈相连；

所述结构单元的实体数量可设置一个、两个或多个，其中，当结构单元的实体数量为两个或多个时，各结构单元之间采用并联方式连接，即每个结构单元的正极铜排与整流桥的正极相连、负极铜排与整流桥的负极相连、输出铜排与感应线圈相连。

所述滤波电容的实体电容采用水平布置，即滤波电容的接线端为水平排列结构，在此水平布置模式下，在方形箱体两侧板内侧的隔板上方位置分别设置高度一致、数量与实体电容相同的开口槽，实体电容插入槽中水平固定。

所述结构单元中的滤波电容、IGBT模块和连接铜排之间的相对位置不变，将方形箱体连同滤波电容、 IGBT模块和连接铜排旋转180°，或顺时针旋转90°，或逆时针旋转90°，安装或固定方式做对应调整。

所述结构单元不但适合半桥逆变电路，还适合全桥逆变电路，在半桥逆变电路中采用1个等效结构单元，在全桥逆变电路中采用2个等效结构单元。

通过改进装配工艺来改善逆变电路中IGBT器件的均流特性，使流过每个IGBT器件的电流尽量一致。其做法是，将电源中的滤波电容和IGBT模块集成安装在方形箱体内形成一个结构单元实体，即将滤波电容与IGBT模块部分做成积木化结构，即变频电源由多个结构单元实体组成，每个单元实体由若干个IGBT模块器件、若干个滤波电容、以其它们之间的连接铜排组成，系统对每一个实体单元进行实时监控管理；通过优化结构和调节每一个IGBT器件的输出铜排的长度以改善IGBT器件电流的均匀性，确保IGBT电源稳定运行；可根据电源运行功率大小增减实体单元数量。

上述装配工艺对流过每个IGBT器件的电流具有均匀作用，提高了器件的容量利用率，同时也优化电源工艺布局，为提高IGBT感应加热电源的运行功率提到积极作用。

附图说明

图1、为本实用新型的基本原理示意图（半桥串联谐振逆变电路）；

图2、为本实用新型的基本原理示意图（全桥串联谐振逆变电路）；

图3、为本实用新型的等效原理示意图；

图4、为本实用新型的多结构单元等效原理示意图；

图5、为本实用新型的剖视示意图

图6、为本实用新型去除内部连接铜排后的立体结构示意图（电容竖装）；

图7、为本实用新型结构立体示意图；

图8、为本实用新型去除内部连接铜排后的立体结构示意图（电容横装）；

图中：1-整流桥；2-滤波电容；3-IGBT模块；4-感应线圈；5-上谐振电容；6-下谐振电容；7-方形箱体；8-绝缘支撑块；9-内公共铜排；10-绝缘板；11-外公共铜排；12-输出铜排；1201-连接孔；13-电流互感器；14-条形定位板；15-水冷却盒；100-结构单元。

具体实施方式

参考上述附图：在图1中，由1个等效结构单元100、感应线圈4、上谐振电容5、下谐振电容6组成半桥串联谐振逆变电路 ；在图2中，由2个等效结构单元100与感应线圈、谐振电容组成全桥串联谐振逆变电路。

一种节能型中频熔炼炉用IGBT变频电源，包括变频电源机柜、二极管整流桥1、滤波电容2、IGBT模块3、感应线圈4、上谐振电容5和下谐振电容6，其特征在于：

所述变频电源机柜中设有一个或多个由滤波电容2、水冷却盒15、IGBT模块3、连接铜排和电流互感器13组成的结构单元100，其中，连接铜排由内公共铜排9、外公共铜排11和输出铜排12组成，每个结构单元中的滤波电容2、水冷却盒15、IGBT模块3、连接铜排、电流互感器13被安装在同一个方形箱体7上，而形成一个结构单元实体，即只要搬动方形箱体7，就能连同该单元的滤波电容2、水冷却盒15、IGBT模块3、连接铜排、电流互感器13一起搬动；

所述方形箱体7为一个带水平隔板的前后通透的方形结构箱体，水平隔板将方形箱体7内侧空间分隔成上下两个前后通透空间，方形箱体7底部前端面位置设有用于安装水冷却盒15的条形定位板14，方形箱体7上端面两侧分别设有用于安装内公共铜排9的绝缘支撑块8；

所述滤波电容2设置在方形箱体7隔板上方并由隔板支撑，即滤波电容2设置在方形箱体7上通透空间内；该滤波电容2至少由两个以上的实体电容组成，每个实体电容接线端的数量为2～10个，电容接线端为上下排列结构，且面朝前方并伸出方形箱体7的前端面；

所述水冷却盒15为一内通冷却水的长方形盒子，水冷却盒15横向水平放置在方形箱体7底板上并由底板支撑，方形箱体7底板上设有条形定位板14，该条形定位板14将水冷却盒15定位在方形箱体7底板相应位置，即水冷却盒15放置在方形箱体7下通透空间内；

所述IGBT模块3至少由两个以上的实体IGBT模块组成，每个实体IGBT模块内设有两个单元IGBT，单元IGBT之间采用串联方式连接，即每个实体IGBT模块有三组不同电位的主电极，与整流桥正极相连的叫正极、与整流桥负极相连的叫负极、单元IGBT串联连接极为输出极，主电极接线端的数量按IGBT模块功率大小可设为1个、2个或多个；单个实体IGBT模块垂直布置，输出极朝下，多个实体IGBT模块横向排列，紧贴在水冷却盒前端垂直平面上安装；

所述连接铜排由内公共铜排9、外公共铜排11和输出铜排12组成；其中，内公共铜排9和外公共铜排11的侧视面均为7字形结构，即7字形内公共铜排9和7字形外公共铜排11背靠背设置，形成镜像位置关系，内公共铜排9和外公共铜排11之间设有绝缘板10；内公共铜排9、外公共铜排11和绝缘板10通过绝缘螺栓叠置在一起；上述两块公共铜排中，一块为正极铜排，另一块为负极铜排；正极铜排垂直面将滤波电容2和IGBT模块3的多个正极接线端头连在一起，正极铜排水平面为与整流桥正极相连的连接平面；负极铜排垂直面将滤波电容2和IGBT模块3的多个负极接线端头连在一起，负极铜排水平面为与整流桥负极相连的连接平面；那一块铜排做正极铜排，那一块铜排做负极铜排，视IGBT的实际情况而定；

所述内公共铜排9的水平面部位固定在绝缘支撑块8上，即由绝缘螺栓叠置在一起的内公共铜排9、外公共铜排11和绝缘板10由绝缘支撑块8支撑并固定；使铜排与箱体绝缘；

所述输出铜排12为设有电流互感器13的独立连接铜排，即每个IGBT器件配一块输出铜排12和一个电流互感器13，有几个IGBT器件实体就配几块输出铜排和几个电流互感器，每一块输出铜排的一端与IGBT输出端相连，另一端设有多个相隔一定距离的连接孔1201，通过选择不同位置的连接孔可改变输出铜排的实际连接长度，即每一块输出铜排12的长度可独立调节，通过调节输出铜排的长度可调节每个IGBT器件的输出电感，从而起到均匀IGBT电流的作用；输出铜排12与感应线圈4相连；

所述结构单元100的实体数量可设置一个、两个或多个，其中，当结构单元100的实体数量为两个或多个时，各结构单元100之间采用并联方式连接，即每个结构单元100的正极铜排与整流桥1的正极相连、负极铜排与整流桥1的负极相连、输出铜排12与感应线圈4相连。

所述滤波电容2的实体电容采用水平布置，即滤波电容2的接线端为水平排列结构，在此水平布置模式下，在方形箱体7两侧板内侧的隔板上方位置分别设置高度一致、数量与实体电容相同的开口槽，实体电容插入槽中水平固定。

所述结构单元100中的滤波电容2、IGBT模块3和连接铜排之间的相对位置不变，将方形箱体7连同滤波电容2、IGBT模块3和连接铜排旋转180°，或顺时针旋转90°，或逆时针旋转90°，安装或固定方式做对应调整。

所述结构单元100不但适合半桥逆变电路，还适合全桥逆变电路，在半桥逆变电路中采用1个等效结构单元100 (参见图1)，在全桥逆变电路中采用2个等效结构单元100(参见图2)。

上述装配工艺通过检测电流互感器13的电流和调节输出铜排12的有效长度，使流过IGBT器件3的电流均匀一致，提高了器件的容量利用率，同时也优化电源工艺布局，为提高IGBT感应加热电源的运行功率提到积极作用。

Claims (3)

1.一种节能型中频熔炼炉用IGBT变频电源，包括变频电源机柜、二极管整流桥（1）、滤波电容（2）、IGBT模块（3）、感应线圈（4）、上谐振电容（5）和下谐振电容（6），其特征在于：

A、所述变频电源机柜中设有一个或多个由滤波电容（2）、水冷却盒（15）、IGBT模块（3）、连接铜排和电流互感器（13）组成的结构单元（100），其中，连接铜排由内公共铜排（9）、外公共铜排（11）和输出铜排（12）组成；每个结构单元（100）中的滤波电容（2）、水冷却盒（15）、IGBT模块（3）、连接铜排、电流互感器（13）被安装在同一个方形箱体（7）上，而形成一个结构单元实体；

B、所述方形箱体（7）为一个带水平隔板的前后通透的方形结构箱体，水平隔板将方形箱体（7）内侧空间分隔成上下两个前后通透空间，方形箱体（7）底部前端面位置设有用于安装水冷却盒（15）的条形定位板（14），方形箱体（7）上端面两侧分别设有用于安装内公共连接铜排（9）的绝缘支撑块（8）；

C、所述滤波电容（2）设置在方形箱体（7）隔板上方并由隔板支撑，即滤波电容（2）设置在方形箱体（7）上通透空间内；该滤波电容（2）至少由两个以上的实体电容组成，每个实体电容接线端的数量为2～10个，电容接线端为上下排列结构，且面朝前方并伸出方形箱体(7)的前端面；

D、所述水冷却盒（15）为一内通冷却水的长方形盒子，水冷却盒（15）横向水平放置在方形箱体（7）底板上并由底板支撑，方形箱体（7）底板前端位置设有条形定位板（14），该条形定位板（14）将水冷却盒（15）定位在方形箱体（7）底板相应位置，即水冷却盒（15）放置在方形箱体（7）下通透空间内；

所述IGBT模块（3）至少由两个以上的实体IGBT模块组成，单个实体IGBT模块垂直布置，输出极朝下，多个实体IGBT模块横向排列，紧贴在水冷却盒（15）前端垂直平面上安装；

E、所述内公共铜排（9）和外公共铜排（11）的侧视面均为7字形结构，即7字形内公共铜排（9）和7字形外公共铜排（11）背靠背设置，形成镜像位置关系，内公共铜排（9）和外公共铜排（11）之间设有绝缘板（10）；内公共铜排（9）、外公共铜排（11）和绝缘板（10）通过绝缘螺栓叠置在一起；上述两块公共铜排中，一块为正极铜排，另一块为负极铜排；正极铜排垂直面将滤波电容（2）和IGBT模块（3）的多个正极接线端头连在一起，正极铜排水平面为与整流桥正极相连的连接平面；负极铜排垂直面将滤波电容（2）和IGBT模块（3）的多个负极接线端头连在一起，负极铜排水平面为与整流桥负极相连的连接平面；

所述内公共铜排（9）的水平面部位固定在绝缘支撑块（8）上，即由绝缘螺栓叠置在一起的内公共铜排（9）、外公共铜排（11）和绝缘板（10）由绝缘支撑块（8）支撑并固定；

所述输出铜排（12）为设有电流互感器（13）的独立连接铜排，即每个IGBT器件配一块输出铜排（12）和一个电流互感器（13），每一块输出铜排的一端与IGBT输出端相连，另一端设有多个相隔一定距离的连接孔（1201），即每一块输出铜排（12）的长度可独立调节；输出铜排（12）与感应线圈（4）相连；

F、所述结构单元（100）的实体数量可设置一个、两个或多个，其中，当结构单元（100）的实体数量为两个或多个时，各结构单元（100）之间采用并联方式连接，即每个结构单元（100）的正极铜排与整流桥（1）的正极相连、负极铜排与整流桥（1）的负极相连、输出铜排（12）与感应线圈（4）相连。

2.如权利要求1所述的一种节能型中频熔炼炉用IGBT变频电源，其特征在于所述滤波电容（2）的实体电容采用水平布置，即滤波电容（2）的接线端为水平排列结构，在方形箱体（7）两侧板内侧的隔板上方位置分别设置高度一致、数量与实体电容相同的开口槽，实体电容插入槽中水平固定。

3.如权利要求1所述的一种节能型中频熔炼炉用IGBT变频电源，其特征在于所述结构单元（100）中的滤波电容（2）、IGBT模块（3）和连接铜排之间的相对位置不变，将方形箱体（7）连同滤波电容（2）、IGBT模块（3）和连接铜排旋转180°，或顺时针旋转90°，或逆时针旋转90°，安装或固定方式做对应调整。