CN219812083U - 一种双频电源的高频全桥结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于感应熔炼炉供电的双频电源主电路技术领域，具体涉及一种双频电源的高频全桥结构，包括：第一半桥逆变电路；分别与三组第一半桥逆变电路并联的三组第二半桥逆变电路；感应炉线圈负载电路包括，高频开关电路、第一低频开关电路、第二低频开关电路、感应炉线圈、电感、第二电容和第三电容，通过控制高频开关电路、第一低频开关电路和第二低频开关电路来实现电压的输出。本实用新型提供的电路结构是在高频电源熔炼工况采用全桥逆变电路结构，双频电源同时工作时高频电源和低频电源均采用半桥逆变电路结构。高频电源采用全桥电路结构后，输出电压提高到半桥电路的两倍，感应炉的高频匹配阻抗也相应提高，同时满足了低频电源所需的较大阻抗值。

Description

一种双频电源的高频全桥结构

技术领域

本实用新型属于感应熔炼炉供电的双频电源主电路技术领域，具体涉及一种双频电源的高频全桥结构及控制方法。

背景技术

双频电源的基本需求是采用两个频率差异较大的中频电源对感应炉供电。现有设备的频率分别为：高频1500HZ，低频150HZ。在中频电源装置采用同一进线电压条件下，如高频电源和低频电源都采用半桥电路结构，并在额定电压下运行，则对于特定参数的感应加热线圈，只能有一个频率满足阻抗匹配条件而另一个频率运行时是失配的，即很难做到两组电源都能输出额定功率。本企业前期开发的双频电源即采用上述电路结构，该电源用于300Kg铝合金熔炼炉，高频额定功率300KW，低频额定功率200KW。熔炼炉感应线圈匝数按高频电源额定运行电压设计。当低频电源运行时，感应线圈匝数过低，故低频电源只能以低电压大电流方式运行。

现有技术的电路结构的双频电源装置虽能满足金属熔炼过程的工艺需求，但低频电源的低电压大电流运行状态对电源的元器件配置很不经济，增大了低频逆变桥功率元件的选型容量，从而限制了此类炉型的更大功率需求，故当前采用半桥结构的双频电源运行功率为500KW以下。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提供一种双频电源的高频全桥结构及控制方法，以解决现有技术存在的前述问题。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种双频电源的高频全桥结构，包括：第一半桥逆变电路；分别与三组第一半桥逆变电路并联的三组第二半桥逆变电路；在三组第一半桥逆变电路和三组第二半桥逆变电路之间连接有熔炼炉的三相感应线圈负载电路；感应炉线圈负载电路包括，高频开关电路、第一低频开关电路、第二低频开关电路、感应炉线圈、电感、第二电容和第三电容。

在上述的双频电源的高频全桥结构中，作为优选的方案，第一半桥逆变电路的半桥和第二逆变半桥电路的半桥组成全桥逆变电路，高频开关电路、感应炉线圈和第二电容构成逆变桥的串联谐振负载。

在上述的双频电源的高频全桥结构中，作为优选的方案，第一半桥逆变电路的半桥采用低频脉冲触发，感应炉线圈和第二电容构成低频串联谐振负载电路；第二逆变半桥电路的半桥采用高频脉冲触发，感应炉线圈和第三电容构成高频串联谐振负载电路；第一逆变半桥和第二逆变半桥是并联运行；在低频半桥负载电路中串接有隔离电感。

上述双频电源的高频全桥结构控制方法，包括下一步骤：

步骤一：接通高频开关电路、第一低频开关电路和断开第二低频开关电路，使得双频电源的高频全桥结构的感应线圈负载电路等效于感应炉线圈与第三电容串联的连接在高频半桥逆变电路和低频半桥逆变电路之间，使得感应炉线圈工作在高频工况下；

步骤二：断开高频开关电路，同时接通第一低频开关电路和第二低频开关电路，感应炉线圈与第三电容串接后，在低频半桥电路中串接有隔离电感，使得逆变桥得双频半桥电路结构的两组电源之间互相产生影响。

在上述的双频电源的高频全桥结构中，作为优选的方案，所述第一半桥逆变电路采用高频脉冲触发，且三项桥的触发脉冲相位相同，使得高频电源运行特性等同于常规的单相全桥串联逆变电路，输出较高的电压。

在上述的双频电源的高频全桥结构中，作为优选的方案，所述第一半桥逆变电路采用低频脉冲触发，第二半桥逆变电路采用高频脉冲触发，且第一半桥逆变电路采用可移相低频脉冲触发。

在上述的双频电源的高频全桥结构中，作为优选的方案，所述第一半桥逆变电路采用低频脉冲触发，并通过改变三相电源的相序、相位差和运行功率，用于改变炉内金属熔体的搅拌方向和搅拌强度。

在上述的双频电源的高频全桥结构中，作为优选的方案，所述步骤二中，对第二半桥逆变电路采用高频脉冲触发，用于对熔炉进行加热。

本实用新型提供一种酯类或叔胺类植物生长调节剂水剂的制作方法，具有如下有益效果：

本实用新型提供的电路结构是在高频电源熔炼工况采用全桥逆变电路结构，双频电源同时工作时高频电源和低频电源均采用半桥逆变电路结构。高频电源采用全桥电路结构后，输出电压提高到半桥电路的两倍，感应炉的高频匹配阻抗也相应提高，同时满足了低频电源所需的较大阻抗值。故按新结构设计双频电源时，输出功率不受限制，缓解了大功率运行时的逆变桥元件选型容量限制。

本申请的高频全桥电路结构是在原有半桥电路基础上，不增加主电路逆变桥数量，仅在高频桥单独运行时，用可控硅交流开关电路把闲置的低频半桥连接到高频电路中，同时采用相同频率的高频脉冲触发。即高频全桥结构及高频运行方式是由主电路和控制电路的电路切换完成的。

采用高频全桥电路方案后，高频电源和低频电源的输出电压具有较大差异，如在AC380V进线电压条件下，高频电源的全桥输出电压在2500～3000V范围，低频电源的输出电压在800～1500V范围。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的双频电路全桥运行等效电路图；

图3为本实用新型实施例所提供的双频电源半桥运行等效电路图。

实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的图标，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

依照以下的附图详细说明关于本实用新型的示例性实施例。

以下结合具体情况说明本实用新型的示例性实施例：

实施例1：如图1-图3所示，本实用新型提供一种双频电源的高频全桥结构，包括：第一半桥逆变电路；分别与三组第一半桥逆变电路并联的三组第二半桥逆变电路；在三组第一半桥逆变电路和三组第二半桥逆变电路之间连接有熔炼炉的三相感应线圈负载电路；感应炉线圈负载电路包括，高频开关电路、第一低频开关电路、第二低频开关电路、感应炉线圈、电感、第二电容和第三电容。

在上述的双频电源的高频全桥结构中，作为优选的方案，第一半桥逆变电路的半桥和第二逆变半桥电路的半桥组成全桥逆变电路，高频开关电路、感应炉线圈和第二电容构成逆变桥的串联谐振负载。

在上述的双频电源的高频全桥结构中，作为优选的方案，第一半桥逆变电路的半桥采用低频脉冲触发，感应炉线圈和第二电容构成低频串联谐振负载电路；第二逆变半桥电路的半桥采用高频脉冲触发，感应炉线圈和第三电容构成高频串联谐振负载电路；第一逆变半桥和第二逆变半桥是并联运行；在低频半桥负载电路中串接有隔离电感。

一种双频电源的高频全桥结构控制方法，包括下一步骤：

步骤一：接通高频开关电路、第一低频开关电路和断开第二低频开关电路，使得双频电源的高频全桥结构的感应线圈负载电路等效于感应炉线圈与第三电容串联的连接在高频半桥逆变电路和低频半桥逆变电路之间，使得感应炉线圈工作在高频工况下；步骤一中第一半桥逆变电路采用高频脉冲触发，且三项桥的触发脉冲相位相同，使得高频电源运行特性等同于常规的单相全桥串联逆变电路，输出较高的电压。

步骤二：断开高频开关电路，同时接通第一低频开关电路和第二低频开关电路，感应炉线圈与第三电容串接后，在低频半桥电路中串接有隔离电感，使得逆变桥得双频半桥电路结构的两组电源之间互相产生影响。步骤二中，第一半桥逆变电路采用低频脉冲触发，第二半桥逆变电路采用高频脉冲触发，且第一半桥逆变电路采用可移相低频脉冲触发。所述第一半桥逆变电路采用低频脉冲触发，并通过改变三相电源的相序、相位差和运行功率，用于改变炉内金属熔体的搅拌方向和搅拌强度。步骤二中，对第二半桥逆变电路采用高频脉冲触发，用于对熔炉进行加热。

实施例二：结合图1-图3所示：本专利的双频电源的高频全桥电路结构是在原有半桥电路基础上，不增加主电路逆变桥数量，仅在高频桥单独运行时，用可控硅交流开关电路把闲置的低频半桥连接到高频电路中，同时采用相同频率的高频脉冲触发。即高频全桥结构及高频运行方式是由主电路和控制电路的电路切换完成的。

一、双频电源的主电路见附图1：

附图1中，三个标号①的虚线框内是三组半桥逆变电路，电路以高频单独运行时，本桥为高频桥；电路以双频方式运行时，本桥为低频桥。三个标号②的虚线框内是另三组半桥逆变电路，该桥在各种运行状态均为高频桥。标号③的虚线框内是三组高频开关电路，标号④和标号⑤的虚线框内分别是三组第一低频开关电路和第二低频开关电路。上述高频开关接通，低频开关断开时，主电路切换成高频全区桥电路结构；高频开关断开，低频开关接通时，主电路切换成双频半桥电路。标号DLA、DLB、DLC的器件是熔炼炉的三相感应线圈。

二、双频电源的全桥运行控制方式

双频电源用交流开关高频开关电、第一低频开关电路和第二低频开关电路的选择接通改变主电路的接线方式，从而实现全桥或半桥运行的生产需求。

当交流开关高频开关电路③接通，交流开关第一低频开关电路④、第二低频开关电路⑤断开时，逆变桥为全桥电路结构。全桥结构的等效主电路见附图2：

附图2中，半桥①和半桥②组成全桥逆变电路，感应炉线圈DLA、DLB、DLC和电容C3A、C3B、C3C为逆变桥的串联谐振负载。

主电路由交流开关切换到附图2状态时时，半桥①和半桥②采用高频脉冲触发，且三相桥的触发脉冲相位相同。这时的高频电源运行特性等同于常规的单相全桥串联逆变电路，具有较高的输出电压。当电源进线为AC380V时，高频全桥的输出电压为2500～3000V。

三、双频电源的半桥运行控制方式

当交流开关高频开关电路③断开，第一低频电路开关④、第二低频开关电路⑤接通时，逆变桥为双频半桥电路结构。这时的主电路的等效原理图见附图3：

附图3中，半桥①采用低频脉冲触发，感应炉线圈DLA、DLB、DLC和电容C2A、C2B、C2C为串联谐振负载电路；半桥②采用高频脉冲触发，感应炉线圈DLA、DLB、DLC和电容C3A、C3B、C3C为串联谐振负载电路。附图3中，低频半桥和高频半桥是并联运行的，为避免两组电源之间的相互影响，低频桥负载电路中串入电感L4～L6。

附图3的半桥①采用可移相的三相低频脉冲触发，改变三相电源的相序、相位差和运行功率，可改变炉内金属熔体的搅拌方向和搅拌强度；该功能用于合金化阶段的特殊工艺需求。

实际运用时，当调节到恰当的搅拌状态时，因使用的低频电源功率较小而不足以维持熔体温度时，可同时投入高频电源，即对半桥②施加高频触发脉冲，对熔体进行加热。故在双频电源同时运行时，低频电源的功能是搅拌，高频电源的功能是补热。

采用高频全桥电路方案后，高频电源和低频电源的输出电压具有较大差异，如在AC380V进线电压条件下，高频电源的全桥输出电压在2500～3000V范围，低频电源的输出电压在800～1500V范围。

四、双频电源的高频全桥结构设备应用实例

设备名称： 铝合金双频熔炼炉

熔炼炉额定负荷能力： 1000Kg

双频电源进线电压： AC380V

高频电源额定输出功率： 700KW

高频电源额定运行频率： 2300HZ

高频电源额定运行电压： AC2800V

低频电源额定输出功率： 500KW

低频电源额定运行频率： 320HZ

低频电源额定运行电压： AC1500V

低频电源移相调节能力： 3相，±0～90度，无级调节，程序调节。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (1)

1.一种双频电源的高频全桥结构，其特征在于，包括：

第一半桥逆变电路；

分别与三组第一半桥逆变电路并联的三组第二半桥逆变电路；

在三组第一半桥逆变电路和三组第二半桥逆变电路之间连接有熔炼炉的三相感应线圈负载电路；

感应炉线圈负载电路包括，高频开关电路、第一低频开关电路、第二低频开关电路、感应炉线圈、电感、第二电容和第三电容；

第一半桥逆变电路的半桥和第二逆变半桥电路的半桥组成全桥逆变电路，高频开关电路、感应炉线圈和第二电容构成逆变桥的串联谐振负载；

第一半桥逆变电路的半桥采用低频脉冲触发，感应炉线圈和第二电容构成低频串联谐振负载电路；第二逆变半桥电路的半桥采用高频脉冲触发，感应炉线圈和第三电容构成高频串联谐振负载电路；第一逆变半桥和第二逆变半桥是并联运行；在低频半桥负载电路中串接有隔离电感。