可控硅串联中频感应电源深入探究

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1、可控硅串联中频感应电源深入探究摘要：串联逆变电源工作时，整流始终在全导通情况下工作，改变逆变回路输出功率是靠控制逆变触发脉冲频率来实现。且负载电流为正弦波，所以串联逆变电源不会有高次谐波严重污染电网，且功率因数高。关键词：可控硅；串联逆变；触发延迟时间1.引言90年代我国工业飞速发展，大容量、高功率，低能耗的中频电炉越来越被人们所关注，尤其在铸造领域中，中频电炉能提供高质量的铁水和钢水，便于在熔化过程中控制温度和化学成份，因此近年大量引进国外制造的大容量可控硅中频电炉，已达数百台之多，几乎国内上规模的机械制造厂

2、、机床厂、汽车制造厂的髙端技术市场都被国外厂商占有。目前国内产品比较国外，在控制技术上，按装工艺上仍有相当差距。我国电器工业经过多年的发展，目前安装大容量中频电炉元器件己具备相当条件，大电流耐高压可控硅，高压电热电容己能生产，满足需求。中频逆变电源的开关元件，目前有二种，可控硅SCR和绝缘栅双极型场效应晶体管IGBT,根据国外文献所载，大功率，较低频率（tl,电容C开始向电感L、电阻R及电源放电，电流ia的路径为DI-Cd-D4-R、L、C,流过负载回路的电流反向，当电容C上的电压等于Ud时，回路中电流ia达到

3、负向最大值，电感电压为零，但由于电感中电流不能突变，电感上产生一个电感电压，使电流继续维持，电容C继续放电，直到电容电压接近于零。tl〜t2段时间的波形，实际上就是串联谐振负半周的电流、电压波形ot=t2时，电流自然过零，Dl、4关断，此时可控硅SCR1、4也已恢复正向阻断能力，第一个过渡过程结束了。t2〜t3这段时间内回路中电流等于零。当t=t3时，触发脉冲昭2、3触发可控硅SCR2、3,可控硅SCR2及SCR3导通，开始第二个过渡过程，这一过渡过程与第一个过渡过程是完全一样的。t3-t6段时间内的波形，只是

4、相位差180度。两个过渡过程组成了逆变电路的一个工作周期。当t3=t2时，即第一个过渡过程刚结束，紧接着触发可控硅SCR2、3,即开始第二个过渡过程。若t3继续提前，也就是说二极管D1、4中的电流还尚未过零前，就触发可控硅SCR2、3,开始第二个过渡过程，在这种情况下，通过负载的电流波形就类似于正弦波了。在t0〜tl时间内，电流通过可控硅SCR1、4；在tl〜t2时间内，电流通过二极管D1、4；在t2〜t3时间内，电流通过可控硅SCR2、3；t3〜t4时间内，电流通过二极管D2、3O以后就重复上面过程。由上述分

5、析可见，串联逆变器的换流过程可分为两个阶段：流经可控硅SCR1、4的电流过零后，电流自然的转移到反馈二极管D1、4,我们将这一阶段称之为自然换流过程。在自然换流过程中，虽然导电元件改变了，电流从SCR1、4转移到D1、4,但电路的结构却没有变。第二个换流阶段是当流经二极管D1、4的电流在尚未自然过零前，就触发可控硅SCR2、3,强迫电流从D1、4转移到可控硅SCR2、3中，我们称这一阶段为强迫换流过程。在串联逆变器中，换流过程正常与否，决定了逆变器是否能正常工作。通过比较可以清楚地看到，在这两种工作状态下虽然逆

6、变器的固有频率30未变，但工作频率却提高了，逆变器的输出功率也大了。串联逆变器的工作频率q必须小于串联谐振频率电路的固有频率30,但到底要小多少呢？这完全取决于可控硅元件的关断时间toff,也就是说，在可控硅SCR1、4中电流自然过零到触发可控硅SCR2、3的时间间隔内，必须保证可控硅SCR1、4正向阻断能力完全恢复，td称之为触发延迟时间。为保证电流过零后的可控硅完全恢复正向阻断能力，加在电流过零后的可控硅上的反向电压时间必须足够长，即必须满足td^toffo如果td

7、过零后，其正向阻断能力尚未恢复之前就触发导通另一工作臂的可控硅，逆变器将发生直通短路。所以说td是串联逆变器中的一个重要参数，正确选取td,才能保证串联逆变器正常工作。5.可控硅串联电源的优点串联逆变电源工作时，整流始终在全导通情况下工作，改变逆变回路输出功率是靠控制逆变触发脉冲频率来实现。且负载电流为正弦波，所以串联逆变电源不会有高次谐波严重污染电网，且功率因数高。可以保证设备在保温、烘炉等任何工况下的功率因素大于0.98o而并联逆变不可能实现一拖二自动调功运行，因为并联逆变电源调功只能靠调节整流桥输出电压来

8、实现，当并联逆变整流桥工作在低电压，整流导通角很小状态下，设备的功率因数将会很低，且并联逆变负载电流为方波，将会严重污染电网。如果靠调节逆变反压角来调功，调功范围是很窄的，因此并联逆变电源是无法实现一拖二运行的。参考文献1.韩至成.电磁冶金技术及设备.北京：冶金工业出版社，20082.周鹤良.电气工程师手册.北京：中国电力出版社，20083•林渭勋.可控硅中频电源•北京：机械工业出版社