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中频电源控制原理
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一拖二IGBT技术
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一.IGBT中频炉电源控制部分原理及优势:

 


    


 例如:当总功率为2500KW时,每一台炉子的额定功率为2200KW,每台炉子都可以从200KW-2200KW任意调节,但总功率不会超过2500KW。

一拖二电气原理图

 
    (1)IGBT中频电源是一种采用串联谐振式的中频感应熔炼炉,它的逆变器件为一种新型IGBT模块(绝缘栅双极型晶体管,德国生产),它主要用于熔炼普通碳素钢、合金钢、铸钢、有色金属。它具有熔化速度快、节能、高次谐波污染低等优点。
    (2)IGBT中频电源为一种恒功率输出电源,加少量料即可达到满功率输出,并且始终保持不变,所以熔化速度快;因逆变部分采用串联谐振,且逆变电压高,所有IGBT中频比普通可控硅中频节能;IGBT中频采用调频调功,整流部分采用全桥整流,电感和电容滤波,且一直工作在500V,所以IGBT中频产生高次谐波小,对电网产生污染工低。        
    (3)节能型IGBT晶体管中频电源比传统可控硅中频电源可节能15%-25%,节能的主要原因有以下几下方面:
    a、逆变电压高,电流小,线路损耗小,此部分可节能15%左右,节能型IGBT晶体管中频电源逆变电压为2800V,而传统可控硅中频电源逆变电压仅为750V,电流小了近4倍,线路损耗大大降低。
   b、功率因数高,功率因数始终大于0.98,无功损耗小,此部分比可控硅中频电源节能3%-5%。由于节能型IGBT晶体管中频电源采用了全桥整流方式,整流部分不调可控硅导通角,所以整个工作过程功率因数始终大于0.98,无功率损耗小。
    c、 炉品热损失小,由于节能型IGBT晶体管中频电源比同等功率可控硅中频电源一炉可快15分钟左右,15分钟的时间内炉口损失的热量可占整个过程的3%,所以此部分比可控硅中频可节能3%左右。
    (4)高次谐波干扰:高次谐波主要来自整流部分调压时可控硅产生的毛刺电压,会严重污染电网,导致其他设备无法正常工作,而节能型IGBT晶体管中频电源的整流部分 采用全桥整流方式,直流电压始终工作在最高,不调导通角,所以它不会产生高次谐波,不会污染电网、变压器,开关不发热,不会干扰工厂内其他电子设备运行。
    (5)恒功率输出:可控硅中频电源采用调压调功,而节能型IGBT晶体管中频电源采用调频调功,它不受炉料多少和炉衬厚薄的影响,在整个熔炼过程中保持恒功率输出,尤其是生产不锈钢、铜、铝等不导磁物质时,更显示它的优越性,熔化速度快,炉料元素烧损少,降低铸造成本。

二. 中频熔炼炉特点
1.产品能在熔炼过程中始终保持恒功率输出。
2.产品几乎不产生高次谐波。不会污染电网、变压器,开关不发热,不会干扰工厂内的电子设备运行。
3.产品节约电能约20%。
4.产品具有高可靠性。主要元器件全部采用世界名厂生产的元器件,IGBT晶体管是德国西门子公司生产的。
5.产品启动性能非常好。
6.产品水循环系统采用水热交换器和内外水循环系统。内循环是蒸馏水,长期使用,设备内各水路不结垢不堵塞,大大减少了故障,节约了维修费用。

三.两种中频电源的主要性能比较

比较项目

SCR全桥并联逆变中频电源

IGBT半桥串联逆变中频电源

产品规格范围

160 ~ 4000 kW

50 ~ 4400 kW

电网侧功率因数

额定功率时接近于0.90

功率减小时功率因数降低

接近于1.0

谐波干扰

对电网有较大的谐波干扰

能有效消除3、5、7、9、11次谐波

变换效率

中功率时相同, 大功率时略低

中功率时相同, 大功率时略高

负载适应范围

一般

宽广

恒功率输出能力

冷料启动阶段输出功率较低;改进逆变控制后可接近恒功率运行,但控制技术复杂

整个熔化过程中始终可以保持恒功率运行,控制简单

工作频率范围

最高到2500 Hz

主要用于感应熔化和保温

最高可达100 kHz

适用于感应熔化和保温,也适用于透热和淬火

工作稳定性

较高。中频电流自成回路,触发可控硅必须有一定的电流,抗干扰能力差

高。中频电流通过IGBT构成回路,IGBT是电压控制器件,较强抗干扰能力

器件过流容量和过流保护

过流容量大,保护电路简单,维修难度大

过流容量小,保护电路复杂,技术要求高,维修难度相对较小

配置电源变压器的余量要求

较大。变压器配置容量约为中频电源最大输出功率的1.25倍

小。变压器配置容量约为中频电源最大输出功率的1.1倍

电源功率共享可能性

不能

可以

备件价格

较高

四.选型表

功率

频率(HZ)

电压

熔炼炉 (T)

保温炉 (T)

300-500KW

500-1000

3相-380V

0.5-0.75T

1.5-2T

600-800KW

500-1000

3相-380V

1-1.5T

2-5T

1000-1250KW

400-700

3相-380V-575V

2-2.5T

4-8T

1500-1800KW

400-700

3相-575V

3-4T

6-10T

2000-2500KW

250-600

3相-575V

4-5T

8-15T

3000-3500KW

200-500

3相-575V

5-6T

15-25T

3500-4000KW

200-500

3相-660V

6-8T

20-30T

5000-6000KW

200-400

3相-660V

8-10T

30-40T

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