感应加热具有加热效率高.docx

感应加热具有加热效率高、速度快、可控性好及易于实现自动化等优点，广泛应用于金属熔 炼、透热、热处理和焊接等工业生产过程中，成为冶金、国防、机械加工等部门及铸、锻和 船舶、飞机、汽车制造业等不可缺少的技术手段。

输出频率为 200〜300KHz，输出功率为100〜400KW的高频电源。与国外相比，国内导体高频电源存在 较大差距，铁岭高频设备厂1993年研制成功80KW/150KHZ的SIT高频电源，但由于SIT 很少进入国际化流通渠道，整机价格偏高，并没有投入商业运行。现在，电力电子应用国家 工程中心设计研制出了 5〜50KW/100〜400KHz高频MOSFET逆变电源。上海宝钢1420冷 轧生产线于1998年引进了日本富士公司的71〜80KHz,3200KW高频感应加热电源，是目前 世界上最为先进的逆变电源。
总体说来，国内在感应加热电源的设计开发和产品化方面虽有发展，但远不能适应我国 工业发展的要求，对于应用范围越来越广泛的高频感应加热电源领域的研究尤为薄弱，处于 刚刚起步阶段。
(1)感应加热电源技术发展与趋势
感应加热电源的水平与半导体功率器件的发展密切相关，因此当前功率器件在性能上的 不断完善，使得感应加热电源的发展趋势呈现出以下几方面的特点。
高频率
目前，感应加热电源在中频频段主要采用晶闸管，超音频频段主要采用IGBT，而高频 频段，由于SIT存在高导通损耗等缺陷，主要发展MOSFET电源。感应加热电源谐振逆变 器中采用的功率器件利于实现软开关，但是，感应加热电源通常功率较大，对功率器件，无 源器件，电缆，布线，接地，屏蔽等均有许多特殊要求，尤其是高频电源。因此，实现感应 加热电源高频化仍有许多应用基础技术需要进一步探讨。
大容量化
从电路的角度来考虑感应加热电源的大容量化，可将大容量化技术分为二大类：一类是 器件的串、并联，另一类是多台电源的串、并联器件的均流问题，由于器件制造工艺和参数 的离散性，限制了器件的串、并联数目，且串、并联数越多，装置的可靠性越差。多台电源 的串、并联技术是在器件串、并联技术基础上进一步大容量化的有效手段，借助于可靠的电 源串、并联技术，在单机容量适当的情况下，可简单地通过串、并联运行方式得到大容量装 置，每台单机只是装置的一个单元或一个模块。感应加热电源逆变器主要有并联逆变器和串 联逆变器，串联逆变器输出可等效为一低阻抗的电压源，当二电压源并联时，相互间的幅值、 相位和频率不同或波动时将导致很大的环流以致逆变器器件的电流产生严重不均，因此串联 逆变器存在并机扩容困难;而对并联逆变器，逆变器输入端的直流大电抗器可充当各并联器 之间的电流缓冲环节，使得输入端的AC/DC或DC/AC环节有足够的时间来纠正直流电源 的偏差，达到多机并联扩容。
负载匹配
感应加热电源多用于工业现场，其运行工况比较复杂，它与钢铁、冶金和金属热处理行 业具有十分密切的联系，他的负载对象各式各样，而电源逆变器与负载是一有机的整体，负 载直接影响到电源的运行效率和可靠性。对焊接、表面热处理等负载，一般采用匹配变压器 连接电源和负载感应器，对高频、超音频电源用的匹配变压器要求漏抗很小，如何实现匹配 变压器的高输入效率，从磁性材料选择到绕组结构的设计已成为一重要课题，另外，从电路 拓扑上负载结构以三个无源元件代替原来的二哥无源元件以取消匹配变压器，实现高效、低 成本隔离匹配。
智能化控制
随着感应热处理生产线自动化控制程度及对电源可靠性要求的提高，感应加热电源正向 智能化控制方向发展。具有计算机智能接口、远程控制、故障自动诊断等控制性能的感应加 热电源正成为下一代发展目标。
感应加热电源及其实现方案研究

感应加热电源根据补偿形式分为两种，并联谐振式（电流型）电源
和串联谐振式（电压型）电源。
整流
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并联谐振式电源采用的逆变器是并联谐振逆变器，其负载为并联谐振负载。通常需电流 源供电，在感应加热中，电流源通常由整流器加一个大电感构成。由于电感值较大，可以近 似认为逆变器输入端电流固定不变。交替开通和关断逆变器上的可控器件就可以在逆变器的 输出端获得交变的方波电流，其电流幅值取决于逆变器的输入端电流值，频率取决于器件的 开关频率。
串联谐振式电源采用的逆变器是串联谐振逆变器，其负载为串联谐振负载。通常需电压 源供电，在感应加热中，电压源通常由整流器加一个大电容构成。由于电容值较大，可以近 似认为逆变器输入端电压固定不变。交替开通和关断逆变器上的可控器件就可以在逆变器的 输出端获得交变的方波电压，其电压幅值取决于逆变器的输入端电压值，频率取决于器件的 开关频率。
串联谐振逆变器和并联谐振逆