現(xiàn)代電力電子器件論文-電力電子器件在感應加熱電源中的應用(文件)
【正文】 的形式。通過調節(jié)斬波主開關S 的占空比，可以調節(jié)斬波器輸出電壓，進而調節(jié)電源的輸出功率。每組并聯(lián)的 IGBT 輪流工作，使得負載頻率是開關管工作頻率的二倍。逆變部分能夠使負載工作在諧振狀態(tài)，逆變開關損耗小。 小結 調功方式多種多樣 ，但是所有的調功方式都有其自身的優(yōu)缺點，表格 中對各種調功方式的優(yōu)缺點進行了比較。當 S 開通時， Lr限制 S 中電流的上升率，從而實現(xiàn) S 的零電流開通。在開關開通之前先使得開關兩端的電壓為零，這就是零電壓開關（ ZVS）。這種方式可以獲得較高的功率因數(shù)，但是開關管 T 是工作在硬開關方式，開關損耗高，對器件的要求比較高。 圖 相控整流電路 三相全橋可控整流電路是通過控制全控整流橋的 開通和關斷來調節(jié)直流輸出電壓，可以通過調節(jié)該電壓的大小來調節(jié)感應加熱電源的輸出功率。因此這種方式稱為升頻式 PWM 控制，其中， T2， T4 為超前橋臂， T1,T3為滯后橋臂。因此這種方式稱為降頻式 PWM 控制。這種控制方法通常要 求使某一橋臂的驅動脈沖與輸出電流的相位一致，另外一個橋臂的驅動脈沖與輸出電流的相位可以調節(jié)。這類逆變器輸出電壓為 dU? 的方波。剩下的 100N 個單位內逆變器不工作，負載以自然頻率逐漸衰減。 脈沖密度調制法 PDM PDM 工作原理圖如圖 。串聯(lián)感應加熱負載的等效阻抗為： RjwCjwLZ ??? 1 即 2222 )2 12()1( fCfLRwCwLRZ ?? ?????? （ ） 當逆變器的開關頻率 f 變化時，負載的功率和頻率特性如下圖 所示。在逆變側，則可以采用 PFM 調功， PDM 調功， PWM 調功等方法。 感應加熱電源的調功方法 由于并聯(lián)諧振電路的調功比較復雜。 (a) (b) (c) 圖 電流型并聯(lián)諧振逆變電路 (a)中并聯(lián)諧振逆變電路處于諧振狀態(tài)，此時電流為方波，電壓為 正弦波。當負載 功率因數(shù)不是 1 時，負載的無功電壓分量便會加在開關器件上，為了避免 IGBT 承受反向電壓而損壞，必須用快速二極管與 IGBT 串聯(lián)。 電流型并聯(lián)形式逆變器 在并聯(lián)形式下的逆變器中，一般采用電流源供電。 (a) (b) (c) 圖 電壓型串聯(lián)諧振電路 （ a） 中由于并聯(lián)電容的作用，電壓波形為方波，正弦波是理想電流波形。串聯(lián)逆變器根據(jù)負載電壓和電流的相位關系可能工作于三種工作狀態(tài)下：諧振，感性和容性狀態(tài)。逆變器輸入端的電壓值決定了交變電壓的幅值，頻率取決于器件的開關頻率。 )( ???? wtSinEE m （ ） 輸入阻抗 Y（ jw）為： )1()( wLwCjGjwY ??? （ ） 諧振頻率為 wo，當 w=wo 時， Y（ wo） =0 。 )( ???? wtSinEE m （ ） 輸入阻抗 Z（ jw）為： )1()( wcwLjRjwZ ??? （ ） 諧振頻率為 wo，當 w=wo 時， X（ wo） =0 。 諧振電路的分析 高頻感應加熱電源有兩種電路結構。逆變器將 DC 轉化為感應加熱負載的高頻交流電 AC。另外，渦流的大小與工件的截面 大小，截面形狀，導電率，導磁率以及透入深度有關。 fI 為電流的有效值。 則可 得到感應電動勢為： wtwNe m cos?? （ ） 在公式（ ）中， N 是線圈的匝數(shù)。它的工作原理如圖 21 所示。 2 感應加熱的原理 電磁感應原理廣泛用于電動機 ，發(fā)電機，變壓器和通信等方面，然而這些應用中，任何熱效應都被看成是一種有害的副作用。首先是功率 MOSFET 的問世 ,導致了電力電子應用技術 (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) ,又為電力電子應用技術 (大中型功率 )向高頻發(fā)展帶來機遇 。類似的應用還包括高壓直流輸出 ,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取? 逆變器時代 七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機 ,交流電機變頻調速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。大功率的工業(yè)用電由工頻 (50Hz)交流發(fā)電機提供 ,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 (電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等 )和直流傳動 (軋鋼、造紙等 )三大領域。半導體器件首先應用于小功率領域 ,如通信、信息處理的計算機。 關鍵字 ：感應加熱 調功 軟開關 目錄 1 電力電子技術的發(fā)展 ..................................................................................................... 2 整流器時代 .......................................................................................................... 2 逆變器時代 .....................................
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