【正文】 這些變化取決于負載的電氣特性如導電性、滲透性、耦合系數(shù)和幾何性質(zhì)如形狀等等；同時，不同的負載需要的功率大 小也不同，這樣必須逆變觸發(fā)電路 調(diào)頻 電路 電壓檢測電路 給定電壓 比較放大電路 啟 動 控制 同步信號電源變壓器 整流觸發(fā)電路 電流檢測電路 移制電路 濾 波 逆 變 負 載 三相全控整流 三組工電 源 ＋ 整流 濾波 給定電壓 － ＋ － 整流 濾波 比 較 電路 13 對逆變器的輸出功率和頻率都做相應的調(diào)整。因此，直流端可為三相全控整流電源。例如對冷卻水的壓力、水流量、水溫，控制柜中的氣溫，中頻電壓和電流等參量的測量和監(jiān)視。脈沖形成電路將連續(xù)變化的負載電壓換成同步脈沖，作為逆變觸發(fā)電路的控制信號。通過對主回路的三相全控整流橋的 控制，即對三相全控橋的六個晶閘管導通角 α的控制，來實現(xiàn)對負載功率的控制。為了提高電力電子裝置的可靠性，除了在選擇器件時，需有一定的電壓和電流裕量外，還需要采用一定的保護措施。但設計中還存在很多不理解的地方需要在以后的時間去探索與學習。 論 中頻感應加熱裝置具有體積小、噪聲低、效率高、耗電省、操作方便、可靠性高等優(yōu)點。本原則功率因數(shù)隨爐子負載變化而變化。本裝置是采用電流電壓雙閉壞控制電路。電壓反饋電路把輸出中頻電壓 HU ，轉(zhuǎn)換成反饋電壓 tU （直流），后者與給定電壓 Us相比較，并產(chǎn)生差值電壓 U? ；電壓調(diào)節(jié)器將此差值電壓放大。 控制電路的作用 感應加熱電源的控制電路必須至少起著以下作用 : （ 1）調(diào)節(jié)控制電路必須對整流電路、逆變電路等系統(tǒng)主電路部分進行功能控制。通常，為減小器件開關損耗，工作頻率應大于諧振頻率。隨著加熱工業(yè)的發(fā)展和新產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝的變化，對感應加熱電源的控制系統(tǒng)功能的要求也更加的多樣化和智能化。 11 在 BA 段內(nèi)， BC 和 AC導通， Ud=Uba。 圖 3 三相橋式全控整流電路 晶閘管 AB、 BC、 CA 接成共陰極，晶閘管 AC、 BA、 CB 接成共陽極，并與變壓器和負荷分別構成兩個三相半波可控整流電路，兩個三相半波可控整流電路串聯(lián)就構成三相橋式全控整流電路，如圖 4所示。一般由整流器、濾波器、逆變器及一些控制和保護電路組成?？梢钥隙ǖ恼f，隨著科學技術的發(fā)展，感應加熱電源在高新技術領域會有更廣泛的應用。多臺電源的串并聯(lián)技術是在器件串并聯(lián)技術基礎上進一步大容量化的有效手段，借助于可靠的電源串并聯(lián)技術，在單機容量適當?shù)那闆r下，可簡單地通過串并聯(lián)運行方式得到大容量裝置，每臺單機只是裝置的一個單元 (或一個模塊 )。硅晶閘管的出現(xiàn)推動了感應加熱電源及應用的飛速發(fā)展。 本設計研究了中頻感應加熱及其相關技術的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢，并在較全面的論述基礎上，對 電路進行了設計。上述這些先進技術的推廣和發(fā)展均與感應加熱電源技術的研究和發(fā)展密切相關?？梢哉f，感應加熱電源的發(fā)展是諸多學科和綜合技術共同決定的。但隨著減少電網(wǎng)無功及諧波污染要求的提高，具有高功率因數(shù) (采用大功率三相功率因數(shù)校正技術 )及低諧波污染電源必將成為今后發(fā)展趨勢。因為金屬工件中的感應電動勢 2e 正比于磁通變化率，所以 1i 的頻率越高，感應電動勢 2e 就越大。 所以在此設計中選用了三相橋式全控整流電路。電流從 b相繞組流出。例如鍛坯加熱時，為保證工件的出口溫度，電源必須具有電壓自動調(diào)節(jié)的能力，以適應電網(wǎng)電壓的波動的影響。以此信號作為反饋，可有效降低高次諧波的干擾，使系統(tǒng)能穩(wěn)定地跟蹤諧振頻率 0f ，再加上適當?shù)钠秒娐罚梢允沟霉ぷ黝l率略高于諧振頻率。為了減小逆變管的開關損耗，逆變器的工作頻率大于其諧振頻率?？煽卣麟娐吩陔娋W(wǎng)電壓為 CU 的條件下把 ? 轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓 dU ；經(jīng)過濾波電感 dL 后，逆變器將輸入直流電壓 dU 轉(zhuǎn)換為頻率為 f 的中頻電壓 NU 向負載輸出電能；負載電路將中頻電壓轉(zhuǎn)換成工件溫度 CT ，改變控制信號 OU 即可改變工件溫度 CT 。 17 圖 11 感應加熱溫度控制系統(tǒng)實際應用中的控制系統(tǒng) 外環(huán)根據(jù)用戶給定的設定溫度 gT 和反饋的工件溫度 rT 進行 PI 調(diào)節(jié)后設定給定電壓值 sU ，內(nèi)環(huán)根據(jù) sU 和中頻電壓反饋 rU 經(jīng)過 PI 調(diào)節(jié)后通過整流控制角調(diào)節(jié)器設定整流的 ? 角，控制中頻電源的輸出功率。 19 （ 1）恒時間 t 原則，即 加熱過程中始終保持引前觸發(fā)時間為恒值。電阻還能阻止電容與線路分布電感形成的振蕩以及限制當開關器件導通時，由電容放電引起的 di /dt 和浪涌電流。不僅使課題能順利完成，而且使我在學習過程中進一步加深了對知識的理解和靈活運用，在日后工作和學習中將受益終身。 可控硅器件的抗過流能力較弱，熱容量較小，過載電流流過器件時會使器件溫度迅速上升，如來不及切斷或限制過電流，很快就會使器件因溫度過高而損壞；過載電流越大器件能承受過電流時間越短，因此線路設計須考慮保護。 圖 13 控制版電路 控制觸發(fā)回路頻率跟蹤調(diào)節(jié) 觸發(fā)要求 為使逆變器可靠換向，必須按一定引前功率因數(shù)運行。 中頻輸出功率 HP 與工件溫度 cT 之間存在如下關系： ? ?CDH C T T GP t ??? （ 41） 式中： ? —— 電源總效率； C—— 鍛件的比熱容； 0t —— 鍛件加熱時間； G—— 鍛件質(zhì)量； DT —— 環(huán)境溫度。 但是，與其他自動裝置相比較，中頻電源對各項調(diào)節(jié)品質(zhì)指標的要求 (動態(tài)的和靜態(tài)的 )相對要低一些。但是當所需功率很小時，會讓系統(tǒng)工作在嚴重失諧的狀態(tài)，無功損耗大。整流橋的控制一般用典型的全可控整流 (在不要求移相調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓時 )或可控整流 (需要調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓時 )，具體用哪一種取決于控制策略。 （ 3） CHV 的選取； CHV 的耐壓和耐流與整流二極管是相同等級的。 在 AC 段內(nèi)， a 相電壓仍然最高，晶閘管 AB 繼續(xù)導通，電流從 a相繞組流出，經(jīng)過 AB 負荷和 CB。 全波整流：一是變壓器與半流整流電路相同，但用四個二極管組成橋式電路，將次級線圈的正、負半周都用起來；二是變壓器的次級繞組圈數(shù)加倍，中間抽頭，實際上由兩個次級線圈構成?；竟ぷ髟砣鐖D 1 所示，圖中 A 為感應線圈（也稱負載線圈）， B 為被加熱的金屬工件。 （ 3）感應加熱電源多應用于工業(yè)現(xiàn)場，其運行工況比較復雜，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。80年代興起由大功率半導體開關器件為元件的逆變式高頻感應加熱電源。我國鑄件用量大，而鑄造行業(yè)仍以沖天爐熔煉為主，溫度及成分波動大，廢品率高。在鑄造方面，正在迅速發(fā)展雙聯(lián)熔煉工藝，即利用中頻爐保溫改性，進行球墨鐵或合金鋼的精密澆鑄；在鍛造方面，利用感應加熱實現(xiàn)快速透熱熱鍛，其材料利用率可達 85%，鍛件表面光潔度可小于 50μ m；在焊接，淬火方面，國外一方面致力于開發(fā)大功率全 固態(tài)高頻電源，一方面致力于開發(fā)高度自動化的熱處理成套處理系統(tǒng)。 （ 4）在超高頻 (100kHz 以上 )頻段，長期以來由電子管振蕩式變換器產(chǎn)生。因此，實現(xiàn)感應 6 加熱電源高頻化仍有許多應用基礎技術需進一步探討。 感應加熱是利用交流電建立交變磁場產(chǎn)生渦流對金屬工件進行感應加熱的。只適用于小電流整流電路。負荷電壓 Ud=Uab。 2 1. 3R R M A CVU ?? ? ? ? （ 32） 由于交流側(cè)電壓 ACU 為 380V，代入上式，可得： 2 1 .3 3 8 0 2 1 .3 1 .5 1 0 4 7 .7 7 4R R M A CV U V?? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 33） (2)確定電流額定值 I：整流二極管的電流額定值是根據(jù)其結(jié)溫而確定的，可按式 (34)來確定： 22RI t I t??