現(xiàn)代電力電子器件論文-電力電子器件在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用-文庫吧
2025-05-17 23:29 本頁面
【正文】 .................................................................................... 14 軟開關(guān)技術(shù) ....................................................................................................... 15 小結(jié) ................................................................................................................. 17 4 倍頻高頻感應(yīng)加熱電源原理分析 ................................................................................. 18 5 課程的學(xué)習(xí)感受 .......................................................................................................... 18 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 20 1 電力電子技術(shù)的發(fā)展 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向 ,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué) ,向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力 電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件 ,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代 ,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初以功率 MOSFET 和 IGBT 為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件的出現(xiàn)和發(fā)展 ,表明了電力電子技術(shù)已由傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)時代進(jìn)入到了現(xiàn)代電力電子時代。 整流器時代 1948 年普通晶體管的發(fā)明引起了電子工業(yè)革命。半導(dǎo)體器件首先應(yīng)用于小功率領(lǐng)域 ,如通信、信息處理的計算機(jī)。 1957 年 ,從美國通用電氣公司研制第一個工業(yè)用的普通晶 閘管開始 ,已經(jīng)大大擴(kuò)展了半導(dǎo)體器件功率控制的范圍。電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)的變流機(jī)組、靜止的離子變流器進(jìn)入到以電力半導(dǎo)體器件組成的變流器時代 ,這標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生。晶閘管為電力電子學(xué)科的建立立下了汗馬功勞。大功率的工業(yè)用電由工頻 (50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供 ,但是大約有 20%的電能是以直流形式消費的 ,其中最典型的是電解 (有色金屬和化工原料需要直流電解 )、牽引 (電氣機(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等 )和直流傳動 (軋鋼、造紙等 )三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。因?,在 六十年代和七十年代 ,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。晶閘管是半控型器件 ,不能自關(guān)斷 ,屬于第一代電力電子器件。 逆變器時代 七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī) ,交流電機(jī)變頻調(diào)速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?0— 100Hz 的交流電。在七十年代到八十年代 ,隨著變頻調(diào)速裝置的普及 ,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管 (GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管 (GTO)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。這些器件是可控制關(guān)斷 (即自關(guān)斷的 )電力電子器件 (全控型器件 ),屬于第二代電力電子器件 。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出 ,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)?。這時的電力 電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變 ,但工作頻率較低 ,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。 變頻器時代 進(jìn)入八十年代 ,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來 ,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件。首先是功率 MOSFET 的問世 ,導(dǎo)致了電力電子應(yīng)用技術(shù) (中小型功率 )向高頻化發(fā)展 ,而后絕緣柵極雙極晶體管 (IGBT)的出現(xiàn) ,又為電力電子應(yīng)用技術(shù) (大中型功率 )向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇 。 MOSFET 和IGBT的相繼問世 ,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計 ,到 1995年底 ,功率 MOSFET 和 GTR 在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步 ,而用 IGBT 代替 GTR 在電力電子領(lǐng)域已成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率 ,使其性能更加完善可靠 ,而且使現(xiàn)代電力電子技術(shù)不斷向高頻化、集成化、全控化、電路形式弱電化和控制技術(shù)數(shù)字化發(fā)展 ,為用電設(shè)備的高效節(jié)材、節(jié)能 ,實現(xiàn)小型輕量化 ,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。 2 感應(yīng)加熱的原理 電磁感應(yīng)原理廣泛用于電動機(jī) ，發(fā)電機(jī)，變壓器和通信等方面，然而這些應(yīng)用中，任何熱效應(yīng)都被看成是一種有害的副作用。感應(yīng)加熱恰恰是相反的。感應(yīng)加熱是利用交變磁場中閉合導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的渦流和磁滯損失作用于金屬體而引起的熱效應(yīng)。它能在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱能，從而對金屬進(jìn)行加熱。它的工作原理如圖 21 所示。 圖 熱感應(yīng)加熱原理 電流通過線圈產(chǎn)生交變的磁場。當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過金屬器件時，交變的磁力線穿透
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