[实用新型]一种无谐波污染大功率的直接电加热中频电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及直接电加热工艺中所使用的电源。

背景技术

目前冶金行业的加热电源技术发展，在中小容量(多在250kW以下)中频电源中多已采用IGBT逆变；但由于IGBT器件电流限制，较大功率加热电源(1MW至10MW，甚至更高)目前仍多采用可控硅(SCR)进行整流、逆变。而一般对冶金工件的加热一般采用工频或中频感应炉，其问题在于输入的功率因数低、谐波污染等问题。

近些年来采用的直接电加热热处理是利用电流在冶金行业中的钢材等工件中通过时，由于工件的电阻而产生热量使其加热，以达到处理工件的目的。这种加热方法的优点在于加热速度快，对于钢材而言加热至高温所形成的奥氏体晶粒很细，经热处理后钢的韧性可提高1.5～2倍。此外由于工件在加热装置上所需的时间很短，使得由于加热而产生氧化、脱碳的可能性减少，有利于提高工件的表面质量。直接电加热处理工艺已应用多年，如对毛坯、大型钢件进行处理，而应用在薄钢板表面上熔覆易熔合金或铝合金及其他工艺时，可使钢材获得优良的耐磨及抗高温氧化和腐蚀能力；但现有直接电加热处理工艺一般采用工频电源，其应用效果并不理想，影响钢板等工件的表面质量，生产效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术所存在的上述缺陷与不足，提供一种无谐波污染大功率的直接电加热中频电源，使得直接输入的三相电流平衡并且谐波满足国家电网电压质量标准、功率因数高，输出变压器体积小于工频电源的变压器体积。

本实用新型采用如下技术方案来实现上述目的：一种无谐波污染大功率的直接电加热中频电源，包括依次电连接的移相整流变压器、电压变换单元、输出中频变压器，以及控制系统；所述电压变换单元设有若干个，若干个电压变换单元的输出电压依次串联后输出至输出中频变压器；所述移相整流变压器原边与输入电源连接，并设有若干个副边绕组；所述控制系统分别与输入电源、电压变换单元、输出中频变压器连接。

所述移相整流变压器的若干个副边绕组之间相互隔离，并通过延边三角形接线与若干个电压变换单元一一对应连接。

所述控制系统包括与输入电源连接的输入回路电压电流变换器件，与输出中频变压器连接的输出回路电压电流变换器件，以及分别与输入回路电压电流变换器件、输出回路电压电流变换器件、电压变换单元连接的控制器。

所述电压变换单元包括依次连接的二极管整流器、电容滤波器及单相中频脉冲电压输出器，以及与控制器连接的控制电路。

所述二极管整流器为三相全桥整流器，所述单相中频脉冲电压输出器为绝缘栅双极型晶体管逆变桥。

上述直接电加热中频电源还包括设置在电压变换单元与输出中频变压器之间的滤波器。

本实用新型的移相整流变压器、电压变换单元、输出中频变压器、控制系统等构成高-高-低方式的大功率加热中频电源。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点及有益效果：

1、移相整流变压器的输入电源为中高压(输入电压1kV至35kV，如常见的3kV、6kV、10kV)，使得直接输入的三相电流平衡并且谐波满足国家电网电压质量标准、功率因数高。采用本实用新型中频(100Hz～1000Hz)加热电源对薄钢板电加热处理时，可显著改善工艺、提高电加热工艺生产产量。

2、N个电压变换单元具有整流、滤波、逆变等环节，并输出中频单相脉冲电压；N个电压变换单元的单相脉冲电源依次串联，形成高压输出；因此系统的输出功率大，但系统内部的功率电力电子器件的额定耐压、额定电流要求降低。

3、输出中频电压的频率、电压可根据实际要求进行选择；输出中频变压器由于选择了较高的频率，从而使本实用新型的变压器体积相对工频电源的变压器体积得以降低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是电压变换单元的结构示意图；

图3是每个电压变换单元的输出波形示意图；

图4是各电压变换单元的输出串联后的波形示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例