[发明专利]一种IGBT串联逆变中频电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种IGBT串联逆变中频电源装置，属于变频变流技术及铸造技术领域。

背景技术

随着感应加热应用领域日益不断的扩大，以及电力半导体器技术的不断发展，同时为响应国家节能减排政策的号召，中频感应加热电源正向节能、快速、无谐波干扰方向发展。在控制系统上，则是由模拟控制转向数字化控制发展，以提高控制系统的集成度和稳定性；在智能控制方面，通过PLC及组态软件等自动控制设备，逐步实现整套设备的智能化；在逆变形式方面，则由并联逆变向串联逆变方面发展，以提高输出电压，降低槽路电流，减少线路损耗。

目前国内铸造业采用的熔化形式基本为两种，一是采用焦炭冲天炉熔化，二是采用传统的并联可控硅中频电源(KGPS)熔化；焦炭冲天炉熔化形式因工作效率低、能源浪费严重、对环境污染严重，以及难以控制铸件质量等缺点，目前已被国家禁止使用；并联可控硅中频电源因其采用调压调功，负载采用并联谐振方式，所以其功率因数不能始终保持在0.93以上，低功率运行时功率因数则较低，谐波污染严重，电流畸变较高，另外并联逆变为一种电流型逆变，电压低电流大线路损耗严重。这两种加热设备工作效率低，能源浪费严重，对电网及环境污染严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种功率因数高、谐波污染小、线路损耗小，耗电量低、熔化速度快的IGBT串联逆变中频电源装置，节约了能源，避免了对电网及环境的污染。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种IGBT串联逆变中频电源装置，包括电连接的IGBT串联逆变电路、整流主电路、驱动电源电路、压控振荡电路、整流脉冲形成电路和保护信号电路。

所述整流主电路包括电感TA、电感TB和电感TC，电感TA、电感TB和电感TC的一端接断路器，电感TA的另一端分别接整流二极管D7的正极、电容C7的一端和二极管D1的正极，电容C7的另一端经电阻R1接整流二极管D7的负极。

所述二极管D1的负极经电阻Ra接整流二极管D7的负极。

所述电感TA的另一端分别接二极管D4的负极和电容C4的一端，电容C4的另一端经电阻R4接二极管D4的正极。

所述电感TB的另一端分别接整流二极管D8的正极、电容C3的一端和二极管D3的正极，电容C3的另一端经电阻R3接整流二极管D8的负极，

所述二极管D3的负极经电阻Rb接整流二极管D8的负极。

所述电感TB的另一端分别接二极管D6的负极和电容C6的一端，电容C6的另一端经电阻R6接二极管D6的正极。

所述电感TC的另一端分别接整流二极管D9的正极、电容C5的一端和二极管D5的正极，电容C5的另一端经电阻R5接整流二极管D9的负极。

所述二极管D5的负极经电阻Rc接整流二极管D9的负极。

所述电感TC的另一端分别接二极管D2的负极和电容C8的一端，电容C8的另一端经电阻R2接二极管D2的正极。

  本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

1、功率因数高，谐波污染小：IGBT串联逆变中频电源装置的功率因数始终大于0.95，谐波含量小，低于国家“奇次谐波和偶次谐波之和小于5%”的要求，偶次谐波均小于2%，奇次谐波和偶次谐波之和小于5%，符合国家标准（GB/T14549-93）《电能质量公用电网谐波》的要求。

2、线路损耗小，耗电量低，比同类产品节能25%-30%：本项发明中输出部分中频电压高（2800V），输出电流小(直流电流的2.5-3倍)，而目前其它中频电源的输出电压最高为1500V,输出电流为直流电流的5-6倍，以600KW设备为例，IGBT串联逆变中频电源装置的中频电压为2800V，中频电流为3600A,而普通可控硅设备的中频电压为1500V,中频电流为6800A,假设输出部分的内阻为r,则线路损耗分别为：IGBT串联逆变中频电源装置的线路损耗P1=I2r=(3600)2*r,普通可控硅中频电源的线路损耗P2=I2r=(6800)2*r,普通可控硅中频电源的线路损耗远远大于节能型IGBT串联逆变中频电源装配的线路损耗。

耗电量方面，IGBT串联逆变中频电源装置的吨耗电量为520-550度，而目前国内外先进可控硅熔炼设备的耗电量为650-680度，可节能25%-30%。