【正文】 進(jìn)入到了現(xiàn)代電力電子時代。電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)的變流機組、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。因此 ,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。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。 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)。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。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)。當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過金屬器件時，交變的磁力線穿透金屬器件形成回路，故在其橫截面內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流，此電流稱為渦流，可以使金屬迅速發(fā)熱，從而達(dá)到加熱的目的。 感應(yīng)加熱通過感應(yīng)線圈把電能傳遞給要加熱的金屬，然后電能在金屬內(nèi)部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。因此提高線圈中的電流可以使金屬中產(chǎn)生的渦流加大。 圖 高頻感應(yīng)電源結(jié)構(gòu)圖 經(jīng)過整流電路，我們可以將交流電變成脈動直流電。 fU 為反饋信號電壓，提供過流以及頻率跟蹤信號。下面我們就兩種形式分別進(jìn)行討論。諧振頻率為： LCwo 1? （ ） 諧振頻率因電路而唯一確定，阻抗電流與頻率的關(guān)系如下圖 所示。諧振頻率為： LCwo 1? （ ） 逆變器的結(jié)構(gòu)分析 電壓型串聯(lián)形式逆變器 在串聯(lián)形式下的逆變器，供電電源一般是電壓源。交替開通和關(guān)斷逆變器上的可控器件就可以在逆變器的輸出端得到交變的方波電壓。 由分析可知，不同的頻率，電路可能會有三種不同的工作狀態(tài)。 （ b） 中電流超前電壓，逆變器工作在容性狀態(tài)。在逆變器的輸入端因為大電感的存在，可以近似認(rèn)為電流是固定不變的，其電流幅值取決于逆變器的輸入端電流值，頻率取決于器件的開關(guān)頻率。由于大電感的存在，為了保持電流連續(xù)，在換流過程中，上下橋臂 IGBT 必須遵守先開通后關(guān)斷的原則，即應(yīng)有一段重疊時間。 (b)中并聯(lián)諧振電路處于感性狀態(tài)。在電路的整流側(cè)和逆變側(cè)都可以采用調(diào)功。 PFM PFM 調(diào)頻調(diào)功感應(yīng)加熱電源的主電路如圖 所示 。 圖 PFM 功頻特性曲線 PFM 調(diào)功方式時逆變調(diào)功中最簡單的，屬于頻率開環(huán)調(diào)節(jié)。簡單地說，就是以負(fù)載的諧振周期作為一個調(diào)功單位。因此，調(diào)節(jié)脈 沖密度就可以改變輸出功率。這就可以改變輸出電壓的有效值，最終調(diào)節(jié)了輸出功率。 圖 降頻式 PWM 圖 中， ? 滯后 oo 1800 ? 。在 oo 1800 ? 調(diào)節(jié)過程中，輸出脈寬減小的同時，將引 起輸出電壓更加超前，這是相對于輸出電流的相位。 直流調(diào)功 直流調(diào)功采用相控整流或直流斬波來改變逆變器的輸入直流電壓的大小，從而將逆變器的功率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化為直流電壓的調(diào)節(jié)。此外，相控整流換流過程還會影響到電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，由于晶閘管整流存在固有延時，故采用閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)時，其相應(yīng)的快速性較差。 軟開關(guān)技術(shù) 軟開關(guān)技術(shù)就是在切換的過程中，減少電壓和電流重疊的方法。零電流開關(guān)有兩種電路方式： L 型和M 型。 ZCS 的半波模式 ZCS 的全波模式 圖 ZCS 的開關(guān)模式 根據(jù) S 是單向?qū)ㄟ€是雙向?qū)ǎ梢詫?ZCS 分為半波模式和全波模式。 晶閘管相控整流 技術(shù)成熟，成本低，逆變部分開關(guān)損耗小 設(shè)備復(fù)雜，控制環(huán)節(jié)多，當(dāng)控制角較大時功率因數(shù)低。因此，通過適當(dāng)軟開關(guān)方式，可以克服它的缺點。 圖 倍頻高頻感應(yīng)加熱電源 該電路主要包括 3 部分：不可控整流器，濾波器，直流斬波器和逆變器。逆變器由 8 只 IGBT 開關(guān)管及負(fù)載電路構(gòu)成， 8 只IGBT 開關(guān)管都并有反向二極管，作為逆變器電壓反向時續(xù)流使用。 5 課程的學(xué)習(xí)感受 時間過得很快， 6 周的時間轉(zhuǎn)眼間就過去了。首先， PPT 上的內(nèi)容做的很到位。老師的態(tài)度，這是非常值得我們?nèi)W(xué)習(xí)的。我們采用半導(dǎo)體電力開關(guān)器件構(gòu)成各種開關(guān)電路，按一定的規(guī)律，周期性地，實時、適式的控制開關(guān)器件的通、斷狀態(tài)，可以實現(xiàn)電力的控制。還學(xué)習(xí)到了電路中的控制策略。 參考文獻(xiàn) [1] 現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]. 高等教育出版社 , 1999. [2] 渭勛 . 現(xiàn)代電力電子技術(shù) [M]. 機械工業(yè)出版社 , 2021. [3] 俞勇祥 , 陳輝明 . 感應(yīng)加熱電源的發(fā)展 [J]. 金屬熱處理 , 2021 (8): 2829. [4] 周美蘭 , 李艷萍 , 王吉昌 . 高頻感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)設(shè)計 [J]. 哈爾濱理工 大學(xué)學(xué)報 , 2021, 1: 011. 。當(dāng)然，學(xué)習(xí)到的知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。不僅如此，我們還學(xué)習(xí)到了新一代電力電子器件，如 MOSFET， IGBT 等開關(guān)器件。我收獲了很多。然后再通過分析這些器件的工作曲線圖來解釋電力電子器件的工作原理。但是，我不得不說。在分析感應(yīng)加熱時，整個負(fù)載可以等效為一個電容和一個 電感串聯(lián)