專(zhuān)利名稱(chēng)：用于加工銅鋁管的感應(yīng)加熱電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于加工銅鋁管的感應(yīng)加熱電源，尤其是一種采用絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor簡(jiǎn)稱(chēng)IGBT)模塊作為逆變器的感應(yīng)加熱電源。
背景技術(shù)：
在銅鋁管的生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)硬態(tài)管材進(jìn)行盤(pán)到盤(pán)的連續(xù)在線感應(yīng)退火。這種退火設(shè)備大多選用晶閘管作為逆變器的感應(yīng)加熱電源，其電源頻率一般不會(huì)超過(guò)10KHZ。大功率高頻率感應(yīng)電源往往已到達(dá)晶閘管工作頻率的使用極限，為了得到功率大、頻率高的電源，通常采取兩臺(tái)或多臺(tái)小功率電源并聯(lián)使用的方法，但由于受到多臺(tái)設(shè)備間控制協(xié)調(diào)及外界因素等變化的影響，故障率偏高，常會(huì)發(fā)生因某臺(tái)設(shè)備的故障而引起整套裝置及生產(chǎn)線的停車(chē)事故。晶閘管在使用中，除了受其關(guān)斷時(shí)間的影響可能導(dǎo)致逆變器運(yùn)行角度加大、降低功率因素之外，還存在著起動(dòng)和換相失敗的問(wèn)題，當(dāng)出現(xiàn)管芯溫度過(guò)高或冷卻不良時(shí)，晶閘管的關(guān)斷時(shí)間遠(yuǎn)大于標(biāo)稱(chēng)時(shí)間無(wú)法關(guān)斷、引起換相失敗而無(wú)法正常工作。感應(yīng)加熱電源功率大于400KW、頻率在6.5～8KHZ之間，國(guó)內(nèi)用晶閘管的逆變器構(gòu)成的感應(yīng)加熱電源便很難滿足生產(chǎn)需求。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊作為逆變器的感應(yīng)加熱電源。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的感應(yīng)加熱電源，包括整流器、濾波器、逆變器、諧振電路、整流器控制電路、逆變器控制電路、保護(hù)電路和箱體，所述逆變器由IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊構(gòu)成。
作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述逆變器可以采用積木式結(jié)構(gòu)，并聯(lián)連接至少兩個(gè)以上的IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊。所述IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊可采用并聯(lián)連接、串聯(lián)連接、單相或三相全橋逆變連接方式。
作為本實(shí)用新型的另一種改進(jìn)，所述單相全橋逆變電路的正、負(fù)輸出端與所述并聯(lián)諧振電路相連，所述并聯(lián)諧振電路由電感L、電阻R和電容C組成，二極管VD1～VD4分別串聯(lián)在單相全橋逆變電路的每個(gè)橋臂上。
采用IGBT絕緣柵門(mén)極雙極晶體管模塊取代傳統(tǒng)的晶閘管來(lái)做逆變器的感應(yīng)加熱電源，其關(guān)斷時(shí)間約150ns，晶閘管最快為5～10μs，因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于晶閘管，其最高工作頻率可達(dá)50KHZ；若采用積木式結(jié)構(gòu)，單機(jī)功率可以做得很大，能夠超過(guò)800KW，特別適合大功率、高頻率的加工要求。由于IGBT屬于自控型器件，對(duì)諧振電路屬性無(wú)嚴(yán)格要求，通常工作在弱容性諧振狀態(tài)，不存在起動(dòng)困難的問(wèn)題，因此提高了逆變器的功率。經(jīng)三個(gè)月的24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)加工運(yùn)行，其故障率為已有逆變器的1/10，十分安全可靠。采用定角控制、不受負(fù)載的影響，將其工作狀態(tài)設(shè)計(jì)成容性10°，其功率因素大于0.98，是一種節(jié)能效果顯著的感應(yīng)加熱電源。表1、表2分別示出了本實(shí)用新型與晶閘管逆變器的感應(yīng)加熱電源相對(duì)比的實(shí)測(cè)技術(shù)性能指標(biāo)。
表1 表2 由上述兩表可以看出，本實(shí)用新型具有功率大、頻率高、節(jié)能省電、節(jié)約原材料、體積小而輕、維護(hù)簡(jiǎn)易、安全、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1示出本實(shí)用新型的感應(yīng)加熱電源的一種工作框圖。
圖2示出本實(shí)用新型的感應(yīng)加熱電源的一種電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
由圖1及圖2可知，一種用于加工銅鋁管的感應(yīng)加熱電源，包括整流器、濾波器、逆變器、諧振電路、整流器控制電路、逆變器控制電路、保護(hù)電路和箱體，逆變器3由IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊構(gòu)成。所述逆變器3可以采用積木式結(jié)構(gòu)，并聯(lián)連接至少兩個(gè)以上的絕緣柵雙極晶體管IGBT模塊。所述IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊可分別采用并聯(lián)連接、串聯(lián)連接、單相或三相全橋逆變連接方式。現(xiàn)以單相全橋逆變器的感應(yīng)加熱電源為例加以說(shuō)明。所述單相全橋逆變電路的正、負(fù)輸出端與并聯(lián)諧振電路相連，所述并聯(lián)諧振電路由電感L、電阻R和電容C組成，二極管VD1～VD4分別串聯(lián)在單相全橋逆變電路的每個(gè)橋臂上。由于IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊IG1～I(xiàn)G4無(wú)反向阻斷能力，所以在單相全橋逆變電路的每個(gè)橋臂上分別串聯(lián)二極管VD1～VD4來(lái)承受反向電壓。通過(guò)控制開(kāi)通/關(guān)斷所述IGBT的門(mén)極實(shí)現(xiàn)橋臂換流，逆變器既可在諧振容性狀態(tài)下工作，又可在諧振感性狀態(tài)下工作。選用BSM400GA-170D型絕緣柵雙極晶體管模塊較為理想。當(dāng)逆變器工作在容性狀態(tài)下時(shí)，換向關(guān)斷橋臂的串聯(lián)二極管反向恢復(fù)電流加到換向?qū)虮鄣慕^緣柵雙極晶體管IGBT，即IGBT導(dǎo)通時(shí)存在換向尖峰電流，為減小此尖峰電流，所述二極管VD1～VD4建議選用MEO450-12A型快恢復(fù)二極管。當(dāng)逆變器工作在感性狀態(tài)時(shí)，換向關(guān)斷橋臂的絕緣柵雙極晶體管IGBT要承受尖峰電壓，此尖峰電壓的大小與逆變回路分布電感值及工作電流大小有關(guān)，分布電感和工作電流越大，尖峰電壓值也越大，反之則越小，而此狀態(tài)下對(duì)二極管的反向恢復(fù)特性無(wú)要求。由于逆變回路分布電感必然存在，尤其是對(duì)于大功率電源，工作電流也比較大，因此希望逆變器工作于弱容性諧振狀態(tài)，此時(shí)不僅功率器件具有良好的工作性能，同時(shí)也具最佳的功率因數(shù)，可達(dá)0.98。本感應(yīng)加熱電源性能可靠、具有顯著的節(jié)能省電之特點(diǎn)。對(duì)于800KW、7～10KHZ感應(yīng)加熱爐，本實(shí)用新型的單臺(tái)感應(yīng)加熱電源相當(dāng)于兩臺(tái)200KW組合使用的晶閘管感應(yīng)加熱電源，且故障率減少80～90％。
權(quán)利要求1.一種用于加工銅鋁管的感應(yīng)加熱電源，包括整流器、濾波器、逆變器、諧振電路、整流器控制電路、逆變器控制電路、保護(hù)電路和箱體，其特征在于逆變器(3)由IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加工銅鋁管的感應(yīng)加熱電源，其特征在于所述逆變器(3)可以采用積木式結(jié)構(gòu)，并聯(lián)連接至少兩個(gè)以上的IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于加工銅鋁管的感應(yīng)加熱電源，其特征在于所述IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊可分別采用并聯(lián)連接、串聯(lián)連接、單相或三相全橋逆變連接方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于加工銅鋁管的感應(yīng)加熱電源，其特征在于所述單相全橋逆變電路的正、負(fù)輸出端與并聯(lián)諧振電路相連，所述并聯(lián)諧振電路由電感L、電阻R和電容C組成，二極管VD1～VD4分別串聯(lián)在單相全橋逆變電路的每個(gè)橋臂上。
專(zhuān)利摘要一種用于加工銅鋁管的感應(yīng)加熱電源，包括整流器、濾波器、逆變器、諧振電路、整流器控制電路、逆變器控制電路、保護(hù)電路和箱體，逆變器(3)由IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊構(gòu)成。所述IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊可分別采用并聯(lián)連接、串聯(lián)連接、單相或三相全橋逆變連接方式，所述單相全橋逆變電路的正、負(fù)輸出端與并聯(lián)諧振電路相連，所述并聯(lián)諧振電路由電感L、電阻R和電容C組成，二極管VD1～VD4分別串聯(lián)在每個(gè)橋臂上。本實(shí)用新型功率大、頻率高、性能可靠、節(jié)能省電壽命長(zhǎng)。采用積木式結(jié)構(gòu)，單機(jī)功率可達(dá)800～1200KW，6.5～20KHZ，功率因素可達(dá)0.98，故障率減少80～90％。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK2826890SQ20052007540
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者任曉波, 孔令書(shū), 高峰, 陳海軍 申請(qǐng)人:江蘇興榮高新科技股份有限公司