[实用新型]开关型调压控流变频感应加热装置

说明书

本实用新型为一种感应加热装置。

七十年代以来，由晶闸管逆变器构成的中频感应加热装置得到了普及应用，其主要优点是能控制比大功率晶体管大的功率。但晶闸管逆变器须配以LC元件构成的中频谐振电路才能辅助其实现过零关断。而且为了在加热工艺过程中电感量随负载特性变化时仍能保持LC处于谐振状态，需要引入较复杂的调谐控制回路并存在相对较大的逆变失败机率。由于LC元件参数限制了谐振范围，因而电路不能按工艺需要在大范围内调频。

本实用新型的目的是提供一种电路简单、控制容易，频率可在较大范围连续调定的感应加热装置。

八十年代以来日益普及应用的可关断型开关器件IGBT（绝缘栅双极晶体管），GTO（门极可关断晶闸管）和GTR（大功率晶体管）等，具有较大的开关功率和较高的开关操作频率，尤其是IGBT具有较低的损耗和较小的栅极驱动功率（电压驱动型）。此外，近年来适于中，高频换能的高磁密增量、低损耗的非晶材料也进入了实用阶段，均使得在感应加热方面用中频可关断型全控开关器件取代晶闸管半控型开关器件成为可能。

本实用新型的结构如下：交流电源与整流器的输入端相接，整流器的输出端与直流变换电路的输入端相接，直流变换电路的输出端与逆变器的输入端相接，逆变器的输出端与感应加热负载相接，逆变器的控制输入端与变频控制器相接，脉冲宽度调制器的输入端通过电流互感器与感应加热负载感应电联接，脉冲宽度调制器的输出端与直流变换电路中的功率开关管的控制极相接，逆变器含有全控型电子开关器件。

本实用新型的工作原理是：将感应加热负载电流信号反馈给脉冲宽度调制器，由后者对直流变换电路进行脉宽调制，使直流电压进而逆变电压的幅值相应改变，而实现对电感性感应加热负载电流值的调节及恒定。通过对逆变器全控型开关实施门极驱动信号的变频控制，实现带感应加热负载的逆变器输出的连续变频。所说的直流变换电路即功能为能对恒定输入的直流电压进行电压输出值调节的电路，为公知电路，其中包括功率开关管，续流二极管及滤波回路。所说的脉冲宽度调制器亦为常规通用电路，如SG3524集成电路。所说的变频控制器同样为具有调节脉冲频率功能的常规通用电路，如可采用脉冲宽度调制器常规通用电路的调节脉冲频率的功能。所说的逆变器亦为公知电路。

本实用新型中的逆变器与感应加热负载间最好加有隔离变压器，以匹配工作电压及提高使用安全性。

本实用新型与晶闸管型中频感应加热装置相比具有如下优点：

1、不需设置晶闸管中频逆变器所需的辅助过零关断及无功功率补偿调谐回路，从而使电路简化、控制简单、运行可靠性提高，装置体积减小，成本降低。

2、由于无调谐回路对变频的限制，从而工作频率大范围连续可调，便于适应多工况运行和提高工作效率。

3、由于电流调节受20KHZ中频脉冲宽度调制器控制，电流调节响应速度快，恒流性能好。

图1为本实用新型的电原理框图。

图2为实施例的电原理图。

图3为实施例中可以采用的几种逆变电路，其中（a）为图2中所用的逆变电路，（b）和（c）为另两种逆变电路。

实施例：见图1－3。图1同时也是实施例的电原理框图。

图中的PS为交流电源。REC为整流器。DE为直流变换电路，INV为逆变器。IHL为感应加热负载。PWM为脉冲宽度调制器。MF为变频控制器。CT为电流互感器。ITR为隔离变器。E为等效直流电源。T1为直流变换电路中的全控型功率开关管。D1为直流变换电路中的续流二极管。L、C构成滤波回路。T2－T5为逆变器中的绝缘栅双极晶体管（型号为MBI200L－120）。D2－D5为逆变器中的保护二极管。L0、R0为构成感应加热负载IHL的等效电感、电阻。直流变换电路中，功率开关管T1正向串联于等效直流电源E的正极端，开关管T1的门极接PWM控制回路；PWM控制回路的输出端接T1的门极，输入端接电流互感器CT的二次侧输出端，二极管D1反向并联于随T1之后的直流电路的正、负极间，LC滤波器接于D1与逆变器INV之间。

本实施例的性能参数如下：

供电电压：380V，50HZ

装置功率：50KW

工作电流：150A（连续可调）

工作频率：1KHZ－10KHZ连续可调