CN211930902U - 一种igbt次级谐振中频炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT次级谐振中频炉，包括输入母排、输出母排、逆变回路、谐振回路、显示板以及主板，所述逆变回路与谐振回路连接，所述显示板与主板连接，所述主板与逆变回路连接，所述逆变回路连接在输入母排与输出母排上，所述的逆变回路与谐振回路之间设置有隔离变压器，所述谐振回路还串联一个谐振电容、一个加热线圈以及一个变阻器。在主板与显示板出现问题，而我们又需要临时微调加热线圈上的功率时，可以通过调节变阻器来微调加热线圈上分布的功率，解决了现有技术中由于只用主板控制设备回路，导致当主板与显示板出现临时故障，而我们又需要对加热线圈功率进行细微调节时，无法进行调节的问题。

Description

一种IGBT次级谐振中频炉

技术领域

本实用新型涉及中频炉领域，尤其是涉及一种IGBT次级谐振中频炉。

背景技术

中频炉广泛应用于各种金属加热领域——透热、熔炼、热处理等。传统中频炉逆变部分采用可控硅器并联谐振，开关器件为可控硅，开关损耗损耗高、效率低；功率调节采用可控硅斩波整流，设备功率因数低、谐波分量大；加热线圈与逆变回路直接相连，加热线圈带高电压，如果炉衬破损工件或氧化皮接触到线圈铜管极易引起操作工人触电，存在安全隐患，且使用寿命低、不易维护。

针对上述问题，目前，现有技术中存在一种全数字IGBT次级谐振中频炉，包括逆变回路与谐振回路，逆变回路与谐振回路之间设置有隔离变压器，所述逆变回路包括多个100kW单元模组，皆由主板与显示板进行控制。然而，由于100kW单元模组皆由主板与显示板控制，那么当主板与显示板出现临时故障，而我们又需要对加热线圈功率进行细微调节时，就会出现无法调节的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在显示屏与主板出现问题时能够临时调节加热线圈功率的IGBT次级谐振中频炉。

本实用新型所采用的技术方案是，一种IGBT次级谐振中频炉，包括输入母排、输出母排、逆变回路、谐振回路、显示板以及主板，所述逆变回路与谐振回路连接，所述显示板与主板连接，所述主板与逆变回路连接，所述逆变回路连接在输入母排与输出母排上，所述的逆变回路与谐振回路之间设置有隔离变压器，所述谐振回路还串联一个谐振电容、一个加热线圈以及一个变阻器。

本实用新型的有益效果是：在主板与显示板出现问题，而我们又需要临时微调加热线圈上的功率时，可以通过调节变阻器来微调加热线圈上分布的功率。

作为优先，所述变阻器为电阻箱，拥有更好的功率调节效果。

作为优先，所述变阻器还并联有一个开关，当不需要用到变阻器时，关上开关，使变阻器被短路，则变阻器不会对整个电路形成影响。

作为优先，所述的逆变回路包括IGBT模块、整流桥模块、隔直电容模块、驱动板以及滤波电容模块，IGBT模块通过整流桥模块连接输入母排，通过隔直电容模块连接输出母排；IGBT模块还连接滤波电容模块；IGBT模块通过驱动板进行驱动，使用IGBT模块，开关速度快、损耗低，比可控硅更加节能。

作为优先，所述的IGBT模块为两个，多个滤波整容模块并联安装在两个IGBT模块之间，滤波整容模块可以对整流后的直流电压进行滤波，并对IGBT开关过程产生的尖峰进行吸收，抑制电磁干扰。

作为优先，所述逆变回路还包括水冷散热器、安装板、电源变压器以及保护板；水冷散热器安装在安装板正面，整流桥模块、IGBT模块、滤波电容模块安装在水冷散热器上；隔直电容模块安装在水冷散热器一侧；安装板的背面安装有驱动板、电源变压器、保护板，散热性能好。

作为优先，逆变回路的输出母排与变压器初级连接，谐振回路两端与变压器次级连接，隔离变压器初次级之间进行绝缘处理，工人操作时即使不小心接触到加热线圈也不会与三相进线电源产生回路，保护了操作工人的安全，消除了使用过程中的安全隐患

作为优先，所述的逆变回路相互叠加以构成大功率逆变回路，逆变回路以100kW功率为单元模块设计，超过100kW的设备由该单元模块组成——如200kW由两个模块组成、300kW由3个模块组成以此类推。

作为优先，所述的保护板检测各模块的散热器温度和振荡电流，保证每一个单元模块不会由于散热或电流过大影响使用寿命或损坏。

作为优先，所述的驱动板由主板发送驱动信号来驱动IGBT模块，驱动板将主板产生的信号经功率放大后驱动IGBT模块的导通和截止。

附图说明

图1为本实用新型的方框原理图。

具体实施方式

以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述实用新型，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本实用新型保护范围并不受限于该具体实施方式。

如图1所示，一种IGBT次级谐振中频炉，包括输入母排、输出母排、逆变回路、谐振回路、显示板以及主板，所述逆变回路与谐振回路连接，所述显示板与主板连接，所述主板与逆变回路连接，所述逆变回路连接在输入母排与输出母排上，所述的逆变回路与谐振回路之间设置有隔离变压器，所述谐振回路还串联一个谐振电容、一个加热线圈以及一个变阻器，在主板与显示板出现问题，而我们又需要临时微调加热线圈上的功率时，可以通过调节变阻器来微调加热线圈上分布的功率。

所述变阻器为电阻箱，拥有更好的功率调节效果。

所述变阻器还并联有一个开关，当不需要用到变阻器时，关上开关，使变阻器被短路，则变阻器不会对整个电路形成影响。

所述逆变回路的输出母排与变压器初级连接，谐振回路两端与变压器次级连接，隔离变压器将逆变回路与谐振回路进行电隔离隔离变压器初次级之间进行绝缘处理，工人操作时即使不小心接触到加热线圈也不会与三相进线电源产生回路，保护了操作工人的安全，消除了使用过程中的安全隐患。

所述加热线圈不需经过绝缘处理更加容易维护延长了使用寿命。

由于谐振回路在变压器的次级，可称之为次级谐振。

逆变回路采用英飞凌生产的FF450R12KT4型号IGBT模块作为开关器件，开关速度快、损耗低，比可控硅更加节能。

整流部分采用整流桥模块全波整流，功率因数高、谐波分量小，可以做到低污染。

设备的控制、保护、信号处理可由主板的芯片程序完成，同时可扩展AD、DA、继电器接口，用以完成恒功率、恒电流、恒温度、定时等控制，还可以对功率、电流、温度进行分段控制、曲线控制等智能控制。

逆变回路以100kW功率为单元模块设计，超过100kW的设备由该单元模块组成——如200kW由两个模块组成、300kW由3个模块组成以此类推。

每个单元模块由1块水冷散热器、1只整流桥模块、2只IGBT模块、4只滤波电容模块、1个隔直电容模块、2块驱动板、2个电源变压器、1块保护板组成。

水冷散热器安装在安装板正面，整流桥模块、IGBT模块、滤波电容模块安装在水冷散热器上；隔直电容模块安装在水冷散热器旁边；驱动板、电源变压器、保护板安装在安装板的背面避免电磁干扰。

整流桥的3个输入端分别与3根三相输入母排相连：整流桥输出正端与通过正端铜排与两个IGBT模块的3脚相连；整流桥输出负端端与通过负端铜排与两个IGBT模块的2脚相连；4个滤波电容模块并联安装在两个IGBT模块之间，两个电极分别与正端铜排和负端铜排相连；靠近整流桥的IGBT模块的3脚与隔直电容模块的一端相连；隔直电容模块的另一端与输出母排相连；另一只IGBT模块的3脚与另一根输出母排相连；

滤波电容模块与水冷散热器对安装在上面的器件进行水冷降温；整流桥模块将3相电整流为直流后供给IGBT模块进行逆变；2只IGBT模块组成H桥逆变电路将直流电源逆变为中频电源经隔离变压器供给谐振回路产生振荡；滤波电容模块对整流后的直流电压进行滤波，并对IGBT开关过程产生的尖峰进行吸收，抑制电磁干扰；隔直电容模块在IGBT损坏时可以起到阻断直流电流的作用防止电源正负极直通。

每只IGBT模块由一块驱动板提供驱动信号，驱动板将主板产生的信号经功率放大后驱动IGBT模块的导通和截止；驱动板能够检测并判断IGBT模块的过流信号将其送给主板对设备进行保护；驱动板设置了互锁功能防止IGBT模块上下桥臂的直通。每块驱动板由一个电源变压器供电，与主板的通信由高速光耦进行隔离。

保护板可以检测每一个单元模块的散热器温度和振荡电流的大小，并将信号送到主板，保证每一个单元模块不会由于散热或电流过大影响使用寿命或损坏。

主板负责将采样样高频互感器采样的振荡电流信号进行处理：1、采用感应加热专用的数字锁相环程序对相位进行处理，产生驱动信号控制IGBT模块的开关，使设备的工作频率处于谐振状态。2、采用模糊控制程序依据显示板提供的基准控制设备工作电流的大小。3、电流大小的调节根据工况的不同可采取调频调制(PFM)、脉宽移相调制(PWM)、脉冲密度调制(PDM)三种模式。

主板还负责对设备的各种故障信号进行处理，对不同的故障现象采取相应的处置措施，并将设备工作状态数据、故障信息送到显示板。

显示板与主板进行通讯，对主板提供的各种状态数据、故障信息进行计算和处理并送到面板显示，并且将设备的启动信号、电流基准传送到主板。显示板提供了AD、DA接口，可以对根据要求进行恒功率、恒电流、恒温度、定时等控制，还可以对功率、电流、温度进行分段控制、曲线控制等智能控制。

设备谐振回路为串联谐振，加热线圈、变阻器与谐振电容串联后接在变压器的次级构成谐振回路。

当显示板或主板出现问题而我们又临时需要微调加热线圈功率时，将电阻箱上并联的开关打开，此时电阻箱联通，由于电阻箱与加热线圈串联，当电阻箱联通时，整个电路阻值增大，电流减小，则分配于加热线圈上的功率也随之减小，加热线圈的温度也随之变化，调节电阻箱的阻值，则电流的大小随之变化，进而实现当主板与显示板出现故障时对加热线圈温度与功率的临时微调，满足突发情况发生时的工作需求。

当不需要使用电阻箱时，将电阻箱上并联的开关闭合，即可将电阻箱短路，设备回路正常使用。

Claims (10)

1.一种IGBT次级谐振中频炉，包括输入母排、输出母排、逆变回路、谐振回路、显示板以及主板，所述逆变回路与谐振回路连接，所述显示板与主板连接，所述主板与逆变回路连接，所述逆变回路连接在输入母排与输出母排上，所述的逆变回路与谐振回路之间设置有隔离变压器，其特征在于：所述谐振回路还串联一个谐振电容、一个加热线圈以及一个变阻器。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT次级谐振中频炉，其特征在于：所述变阻器为电阻箱。

3.根据权利要求1所述的一种IGBT次级谐振中频炉，其特征在于：所述变阻器还并联有一个开关。

4.根据权利要求1所述的一种IGBT次级谐振中频炉，其特征在于：所述逆变回路包括IGBT模块、整流桥模块、隔直电容模块、驱动板以及滤波电容模块，IGBT模块通过整流桥模块连接输入母排，通过隔直电容模块连接输出母排；IGBT模块还连接滤波电容模块；IGBT模块通过驱动板进行驱动。

5.根据权利要求4所述的一种IGBT次级谐振中频炉，其特征在于：所述的IGBT模块为两个，多个滤波整容模块并联安装在两个IGBT模块之间。

6.根据权利要求4所述的一种IGBT次级谐振中频炉，其特征在于：所述逆变回路还包括水冷散热器、安装板、电源变压器以及保护板；水冷散热器安装在安装板正面，整流桥模块、IGBT模块、滤波电容模块安装在水冷散热器上；隔直电容模块安装在水冷散热器一侧；安装板的背面安装有驱动板、电源变压器、保护板。

7.根据权利要求1所述的一种IGBT次级谐振中频炉，其特征在于：逆变回路的输出母排与变压器初级连接，谐振回路两端与变压器次级连接。

8.根据权利要求1所述的一种IGBT次级谐振中频炉，其特征在于：隔离变压器初次级之间进行绝缘处理。

9.根据权利要求1所述的一种IGBT次级谐振中频炉，其特征在于：所述的逆变回路相互叠加以构成大功率逆变回路。

10.根据权利要求6所述的一种IGBT次级谐振中频炉，其特征在于：所述的保护板检测各模块的散热器温度和振荡电流。

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