【正文】 負載感應(yīng)器的功率因數(shù) cos φ L 都很低 ,用于熔煉時 cos φL=~,用于透熱和淬火時 cos φ L=~ ， 本裝 置取 cos φ L=, P=100kw, cos φ L= 則 Q=100(+) vark =1070kvar 選用中頻電容器型號 ,即 eU = kW , eQ =90kwm, ef =，每臺電容量約為 電容器 1070/90B12 第 20 頁 共 33 頁 第四章 整流觸發(fā)電路的工作原理 由前可知，三相橋式全控整流電路有六只晶閘管，因此要求觸發(fā)電路能夠提供六個周期性的觸發(fā)脈沖信號，這六只觸發(fā)脈沖的頻率應(yīng)與輸入整流電路的三相工頻交流電同步，而且六路脈沖的相位關(guān)系互差 60度電角度。 5）功率放大與輸出電路的作用 將整形調(diào)整好的脈沖加以放大使其具有足夠大幅值，以適應(yīng)被觸發(fā)元件的參數(shù)的要求，輸出電路采 用脈沖變壓器帶動負載，一方面使主電路與觸發(fā)電路加以隔離，另一方面又使波形基本上不失真如實的進行波形傳替。要想把以上的工作原理應(yīng)用到中頻電路中去，就需要一套向電容充電的電路及使電容在啟動瞬間并向負載的開關(guān)。當負載的電壓和電流超過整定值時，穩(wěn)壓管 VS1和 VS2被擊穿 (穩(wěn)壓管是利用其自身的反態(tài)變成導(dǎo)通狀態(tài)。當然整流橋中某個晶閘管由于某些原因被擊穿損壞后，便造成交流進線的相間短路。 1） 按最小負載電流連續(xù)的原則 Ld= mHmHIUd m i n2 ???? 2） 根據(jù)限制電流脈動的原則 第 27 頁 共 33 頁 Ld= mHmHISUfUU dddm 33122 ????? ?????? 壓 敏電阻的選擇 直流側(cè)采用△接法 U1mA= VVU ???? 式中 U — 壓敏電阻兩端正常工作時承受的電壓有效值（ V）。 3) 按下 SB6， KA1通電并自鎖（ 在此之前晶閘管應(yīng)通冷卻水），給定電壓接通 =90度，此時調(diào)節(jié)控制移相直流電壓 Uc 電位器，整流輸出電壓可以零平滑地調(diào)節(jié)500V，此時 角由 90度變成 0度。在這段時間里，我學到了很多知識也有很多感受，當然也要歸功于我的指導(dǎo)老師陸斌老師的認真負責和我的搭檔郭麗霞的幫助，使我使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。 學無止境。 感謝院領(lǐng)導(dǎo)及各位老師在學習期間給予我的幫助。 本論文的選題、研究內(nèi)容、研究方法及論文的形成是在導(dǎo)師陸斌老師支持、鼓勵和悉心指導(dǎo)下完成的， 他是我獲得深思熟慮的意見和概念清晰的見解的來源，他不惜花費自己時間對本論文提出許多意見和建議，既激發(fā)了我的靈感，又給了我持久不斷的鼓勵。當看著自己的畢業(yè)設(shè)計論文能夠順利的完成時，心里感到莫大的幸福和欣慰。 7) 停機時先按下 SB5使 KA1釋放，整流橋立即進入逆變狀態(tài)并將電抗中儲藏的能量送回到電網(wǎng)中，逆變橋自動停止工作。 jR ≤ (~)DRMTNIU =(~) ?? ?310401000 =2500~6250Ω 式中 UTN — 晶閘管的額定電壓； IDRM — 斷態(tài)重復(fù)峰值電流。 電阻的功率 : PR=?CU2m106=50106W= 熔斷器的選擇 快速熔斷器可根據(jù)線路電壓選擇，工作電流可按被保護晶閘管的額定平均正向電流的 倍選用： 電壓 : 380V 電流 : 200A=314A 取 300A 的熔絲 型號 RS3300A/380V 進線電感的選擇 進線電感作用是用來改善裝置的換流條件，降低晶閘管換流時的電流上升率，減弱晶閘管工作時對電網(wǎng)的影響。同時把負載端取出來的電壓信號也經(jīng)過橋式整流在電位器 RP8形成一直流電壓，這個電壓正比于負載的電壓。 第六章 保護系統(tǒng)及保護器件的選擇 由于晶閘管中頻加熱電源裝置的工作受供電電網(wǎng)及負載的影響較大，而且晶閘管元件超負載能力又較小，故要使裝置可靠工作，必須要有完善的保護措施。 在啟動前開關(guān) S置于 “1”位置，電容 C被充電至 Uo，啟動時開關(guān) S撥向開關(guān) “2”端，電容便向電感支路放電，這樣原來存在于電容 C內(nèi)的能量便逐漸轉(zhuǎn)移到電感 L中，一直到電容中的能量放完時 C兩端的電壓便下降到零，電容放電停止，但由于電感中的電路不能突變，它仍然按原來的方向繼續(xù)流動，而維持這一電流是儲藏于電感中的能量，電流的繼續(xù)流動使電容 C被反向充電，極性與原來的相 反，隨著 C上電荷的不斷增長，電感中的能量又不斷轉(zhuǎn)移到電容中，當電流下降到零時，線圈中的能量轉(zhuǎn)移到電容中。 第 21 頁 共 33 頁 觸發(fā)電路框圖如圖所示 1) 同步電壓與信號形成電路的作用，使觸發(fā)電路輸出脈沖的基本工作頻率和晶閘管的控制極觸發(fā)相序與主電路保持同步狀態(tài)。 合成后的信號 us通過 R R8接入逆變觸發(fā)電路，當 us信號由正變負時， V4截止， V3導(dǎo)通，經(jīng) C R3微分后得到寬度約 100s的正尖脈沖，復(fù)合管 V V2得到觸發(fā)而導(dǎo)通，這時直流電壓從 23 201端輸入到逆變 脈沖變壓器一次側(cè)，脈沖變壓器的二次側(cè)感應(yīng)出觸發(fā)脈沖去觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管。 并聯(lián)電容中的電流與 ua相位差90度，利用 ic在電阻上形成的電壓第 17 頁 共 33 頁 作為比較信號是十分合適的。 要想使并聯(lián)諧的電路可靠，對觸發(fā)電路有以下幾個要求：（ 1）具有自動調(diào)節(jié)頻能力。（ 2）圖電路對應(yīng)于圖波形 t2~t4換流階段。 C為補償電容（即換流電容），其 主要作用是：（ 1）與感性負載構(gòu)成并聯(lián)諧振，為負載提供無功功率，提高了裝置的功率因數(shù)。這種整流電路由于在每一個瞬間都有兩個橋臂工作，而且每個橋臂導(dǎo)通時間間隔為 60度電角度。因此，大容量的中頻裝置都是把中頻電壓升高后供給爐子。感應(yīng)爐內(nèi)將得到最大的功率。一般以 10%~20%的額定功率開始。 3) 負載匹配 第 11 頁 共 33 頁 感應(yīng)加熱電源多應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，其運行工況比較復(fù)雜，它與鋼鐵、冶金和金屬熱處理行業(yè)具 有十分密切的聯(lián)系，它的負載對象各式各樣，而電源逆變器與負載是一有機的整體，負載直接影響到電源的運行效率和可靠性。 1) 高頻化 目前，感應(yīng)加熱電源在中頻頻段主要采用晶閘管，超音頻頻段主要采用 IGBT，而高頻頻段， 由于 SIT 存在高導(dǎo)通損耗等缺陷，主要發(fā)展 MOSFET 電源。自 1988 年解決了摯住問題后（由寄生 NPN 晶體管引起），大功率高速 IGBT 已成為眾多加熱電源的首選器件，頻率高達 100kHz，功率高達 MW 級電源也可實現(xiàn)。因此，在研究和開發(fā)更大容量的并聯(lián)逆變中頻電源的同時，研制結(jié)構(gòu)簡單，易于頻繁起動的串聯(lián)逆變中頻電源是國內(nèi)中頻感應(yīng)加熱裝置領(lǐng)域有待解決的問題，尤其是在熔煉、鑄造應(yīng)用中，串聯(lián)逆變電源易實現(xiàn)全工況下恒功率輸出（有利于降低電能噸耗）及一機多負載功率分配控制，更值得推廣應(yīng)用。根據(jù)式（ 34）及 d/δ=10的關(guān)系，可以列出下列關(guān)系： 28 91025503010 dffd ??? ???? 或 此公式表明隨著感應(yīng)爐爐膛和爐料尺寸的增大，電流的臨界頻率可以相應(yīng)地降低。因此可以說，對于 一定尺寸的感應(yīng)爐，在爐料和感應(yīng)器材料的物理性質(zhì)為同一條件，則必定有一臨界頻率點存在，在此值以上的電效率與頻率不再發(fā)生關(guān)系，所以應(yīng)在 CD區(qū)域選取，這一情況非常有利于感應(yīng)電爐的設(shè)計，根據(jù)經(jīng)濟的觀點在很多許可頻率中選取一合適的頻率。這就是要求通過感應(yīng)線圈 的頻率。③爐料。還應(yīng)用于金屬的鑄造、沖壓、擠壓、扎制等加工前的加熱。 3） 晶閘管中頻電源裝置的大部分是電子器件，可以做成接插形式，出現(xiàn) 故障易更換。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)和變流技術(shù)的發(fā)展，相繼成功研制出了可關(guān)斷晶閘管（ GTO）、電力晶體管（ BJT 或稱 GTR）、功率場效應(yīng)管 MOSFET、絕緣柵雙極晶閘管（ IGBT）以及新型的 MCT、 SIT、功率集成模塊PIC、智能功率模塊 IPM 等。 Abstract The analysis is designed mainly by the semiconductor diode, thyristor. 第 2 頁 共 33 頁 Highpower transistors and other circuit elements, the threephase controlled rectifier bridge, parallel singlephase inverter bridge circuit. relay contactor control and protection circuit for the working principle and circuit parameters. IF triggered thyristor power rectifier circuit and also other principles for specialized analysis。為了更方便地了解所學知識，在附錄中還附帶了所涉及到的元氣件的型號第 3 頁 共 33 頁 和參數(shù)。 晶閘管中頻電源與這種中頻機組比，除具有體積小、重量輕、噪聲小、投產(chǎn)快等明顯優(yōu)點外，最主要還具有下列特點： 1） 低電力消耗。我國晶閘管中頻加熱電源的發(fā)展，開始熔煉， 可以于熔煉，可以熔煉各種碳素鋼、合金鋼、以及用于提煉高純度鋅等各種有色金屬。通常由水冷 卻銅管繞制而成。 根據(jù)變壓器感應(yīng)原理，在二次繞組（即爐料）內(nèi)的感應(yīng)電動勢有效值可按下式算出： E2= ?N2Φm 式中 E2——爐料內(nèi)感應(yīng)電動勢的有效值（ V）； ?——次繞組交流電頻率 N2——二次繞組的匝數(shù)，這里 N=1； 第 7 頁 共 33 頁 m? ——交變磁通的最大值。電源頻率與電頻率之間的關(guān)系可以這樣描述：在感應(yīng)電爐爐料直徑一定，爐料物理性質(zhì)不變的情況下，電效率將隨著頻率 增加而顯著上升。為了簡化計算，假定近似地認為只有在深度 δ的一層內(nèi)電流均勻密度通過，而在導(dǎo)體截面其余部分上電流密度為零。 50 年代末硅晶閘管的出現(xiàn)引起了感應(yīng)加熱電源技術(shù)以致整個電力電子學的一場革命，感應(yīng)加熱電源及應(yīng)用