專(zhuān)利名稱：一種用于中頻電爐的串聯(lián)逆變電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電爐供電電路，尤其是涉及一種用于中頻電爐的 串聯(lián)逆變電路。
背景技術(shù)：
目前，感應(yīng)加熱領(lǐng)域所使用的中頻電源中，串聯(lián)逆變技術(shù)已相當(dāng)成熟，
現(xiàn)有感應(yīng)電爐所用串聯(lián)逆變器大多都釆用的是可控硅串聯(lián)逆變。如圖2所 示，由直流電源VDC、并接在直流電源VDC兩端的濾波電容器C。、串聯(lián)后 并接在濾波電容器C。上的補(bǔ)償電容器Csl和Cs2、串聯(lián)后并接在濾波電容器 Co上的可控硅K"和KK2以及分別并接在可控硅Ku和"2上的快恢復(fù)二極管 Di和D2組成,補(bǔ)償電容器Cd和Cs2的串接點(diǎn)與可控硅Kn和"2的串接點(diǎn)之 間接負(fù)載線圈L。
由于可控硅的單向?qū)щ娦?，為了給反向電流提供通路還必須給可控硅 反并聯(lián)快恢復(fù)二極管，這樣增加了半導(dǎo)體器件，降低了電路的可靠性。則 由于可控硅是半控型器件，因而釆用負(fù)載換相，不僅需要關(guān)斷時(shí)間，而且 可靠性也降低了。另外，該技術(shù)還有一個(gè)不足，即其工作頻率只能低于諧 振頻率，工作頻率范圍小，對(duì)負(fù)載適應(yīng)性差。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提 供一種用于中頻電爐的串聯(lián)逆變電路，其電路簡(jiǎn)單合理、性能可靠且使用 操作靈活方便，能有效克服現(xiàn)有串聯(lián)逆變電路工作頻率范圍小、負(fù)載適應(yīng) 性差等不足。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型釆用的技術(shù)方案是 一種用于中頻電爐的串聯(lián)逆變電路，包括直流電源VDC、并接在所述直流電源VDC兩端的 濾波電容器C。、補(bǔ)償電容器C^和Cs2以及并接在濾波電容器C。兩端的兩個(gè) 相串接的控制元件，所述補(bǔ)償電容器Csl和Cs2串接后并接在濾波電容器Co 兩端，補(bǔ)償電容器Csl和Cs2的串接點(diǎn)A與兩個(gè)控制元件的的串接點(diǎn)B分別 接負(fù)載線圈L,其特征在于所述兩個(gè)控制元件為IGBT模塊一與IGBT模 塊二，IGBT模塊一與IGBT模塊二均由一 IGBT管以及一反并接在所述IGBT 管上的快速恢復(fù)二極管組成。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)，1、所用串聯(lián)逆變電路簡(jiǎn) 單合理且性能可靠，操作使用靈活方便。2、使用效果好，通過(guò)并接在濾 波電容器C。兩端的兩個(gè)相串接的IGBT模塊一與IGBT模塊二能有效解決
現(xiàn)有串聯(lián)逆變電路工作頻率范圍小、負(fù)載適應(yīng)性差等不足，能有效提高中 頻電爐的工作頻率具體由于IGBT模塊由一 IGBT管和一反并接在所述 IGBT管上的快速恢復(fù)用二極管組成，IGBT管(即絕緣柵雙極晶體管)具 有自關(guān)斷能力，通過(guò)對(duì)其基極進(jìn)行控制，可在任何時(shí)候令其瞬時(shí)通斷，不 像可控硅那樣需要關(guān)斷時(shí)間，因此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠且負(fù)載功率因數(shù)高。 由于IGBT模塊組成的半橋串聯(lián)逆變電路工作頻率可高于固有諧振頻率， 因而其工作頻率范圍寬，這樣，在冷料熔化或空爐加料時(shí)可提高工作頻率， 使電爐效率提高，加熱速度加快。3、本實(shí)用新型的工作原理是當(dāng)IGBT 模塊正向?qū)〞r(shí)，電流流入串聯(lián)逆變電路，負(fù)載線圈L得到有功功率；當(dāng) IGBT模塊反向?qū)〞r(shí)，電流流出逆變器，串聯(lián)逆變電路中的能量回送到濾 波電容器C。中進(jìn)行保存，也就是說(shuō)，即負(fù)載線圈L中實(shí)際得到的功率是 IGBT模塊正向?qū)ㄆ陂g直流電源送出的能量和IGBT模塊反向?qū)ㄆ陂g串 聯(lián)逆變電路回送的能量之差。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)改變IGBT模塊中IGBT 管的觸發(fā)頻率，就會(huì)改變正向電流和反向電流的時(shí)間比。當(dāng)觸發(fā)頻率接近 諧振頻率時(shí)，正向電流時(shí)間變長(zhǎng)，反向電流時(shí)間變短，負(fù)載線圈L的功率 就增大。當(dāng)觸發(fā)頻率遠(yuǎn)離諧振頻率時(shí)，情況相反。因此，對(duì)于本實(shí)用新型 來(lái)說(shuō)，只需改變IGBT模塊的觸發(fā)頻率就可以改變負(fù)載線圈L上的功率。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為現(xiàn)有中頻電爐所用可控硅串聯(lián)逆變電路的電路原理圖。
圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。 圖3為本實(shí)用新型在0—tl時(shí)刻的電流流通方向示意圖。 圖4為本實(shí)用新型在tl一t2時(shí)刻的電流流通方向示意圖。 圖5為本實(shí)用新型在t2—t3時(shí)刻的電流流通方向示意圖。 圖6為本實(shí)用新型在t3—t4時(shí)刻的電流流通方向示意圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明
1一IGBT模塊一； 2 — IGBT模塊二。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型包括直流電源VDC、并接在所述直流電源VDC 兩端的濾波電容器C。、補(bǔ)償電容器C^和Cs2以及并接在濾波電容器C。兩端
的兩個(gè)相串接的控制元件，所述補(bǔ)償電容器C"和Cs2串接后并接在濾波電
容器C。兩端，補(bǔ)償電容器Csl和Cs2的串接點(diǎn)A與兩個(gè)控制元件的的串接點(diǎn) B分別接負(fù)載線圈L，所述兩個(gè)控制元件為IGBT模塊一 1與IGBT模塊二 2， IGBT模塊一 1與IGBT模塊二 2均由一 IGBT管以及一反并接在所述 IGBT管上的快速恢復(fù)二極管組成。
實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，負(fù)載線圈L中的電流lL-補(bǔ)償電容器C"和Cs2中的
電流之和。以下對(duì)本實(shí)用新型的工作過(guò)程進(jìn)行具體分析
初始狀態(tài)下即tl時(shí)刻，負(fù)載線圈L中的電流方向?yàn)閺纳现料?如圖2 所示箭頭指示方向)，關(guān)斷IGBT模塊一l,由于負(fù)載線圈L是電感元件， 其電流不能突變，因而負(fù)載線圈L中的電流即電爐電流全部換到IGBT模 塊二 2中反并接的二極管上，即IGBT模塊二 2為反導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，補(bǔ) 償電容器Cu所構(gòu)成的電流回路為由補(bǔ)償電容器Cd、濾波電容器C。、 IGBT模塊二 2的二極管以及負(fù)載線圈L依次連通組成的電流回路；補(bǔ)償電容器 Cs2所構(gòu)成的電流回路為由補(bǔ)償電容器"2、 IGBT模塊二 2的二極管以及 負(fù)載線圈L依次連通組成的電流回路，也就是說(shuō)，此時(shí)，補(bǔ)償電容器Cs2 的電壓為上負(fù)下正?？傊?，在tl時(shí)刻，關(guān)斷IGBT模塊一1后，IGBT模塊 二 2處于反導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載線圈L中的電流流入濾波電容器Co中，使 濾波電容器C。中的直流電壓升高，即負(fù)載線圈L中的能量回送到濾波電容 器C。進(jìn)行保存。此狀態(tài)一直持續(xù)至t2時(shí)刻，即負(fù)載線圈L中的電流反向。
在t2時(shí)刻，負(fù)載線圈L中的電流反向即其電流方向變?yōu)閺南轮辽希?補(bǔ)償電容器d所構(gòu)成的電流回路為補(bǔ)償電容器Csi、負(fù)載線圈L、 IGBT 模塊二 2的IGBT管以及濾波電容器C。依次連通組成的電流回路；補(bǔ)償電 容器Cs2所構(gòu)成的電流回路為由補(bǔ)償電容器Cs2、負(fù)載線圈L以及IGBT 模塊二 2的IGBT管依次連通組成的電流回路，也就是說(shuō)，此時(shí)，補(bǔ)償電 容器C"的電壓為上正下負(fù)?？傊?，此時(shí)，全部電爐電流即負(fù)載線圈L中 的電流均通過(guò)IGBT模塊二 2的IGBT管。對(duì)濾波電容器C。而言，電流流出 濾波電容器C。使其直流電壓降低，這時(shí)能量從濾波電容器C。送到負(fù)載線圈 L中，即電爐獲得有功功率。此狀態(tài)一直持續(xù)至t3時(shí)刻。
在t3時(shí)刻，負(fù)載線圈L中的電流方向與t2時(shí)刻相同即從下至上，關(guān) 斷IGBT模塊二2，由于負(fù)載線圈L是電感元件，其電流不能突變，因而負(fù) 載線圈L中的電流即電爐電流全部換到IGBT模塊一 1中反并接的二極管 上，即IGBT模塊一 1為反導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，補(bǔ)償電容器Cu所構(gòu)成的電流 回路為由補(bǔ)償電容器C^、負(fù)載線圈L以及IGBT模塊一 1的二極管依次 連通組成的電流回路；補(bǔ)償電容器"2所構(gòu)成的電流回路為由補(bǔ)償電容 器Cs2、負(fù)載線圈L、 IGBT模塊一 1的二極管以及濾波電容器Cd依次連通 組成的電流回路?？傊?，在t3時(shí)刻，關(guān)斷IGBT模塊二2后，IGBT模塊一 l處于反導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載線圈L中的電流流入濾波電容器C。中，使濾 波電容器C。中的直流電壓升高，即負(fù)載線圈中的能量回送到濾波電容器 C。進(jìn)行保存。此狀態(tài)一直持續(xù)至t4時(shí)刻，即負(fù)載線圈L中的電流再次反向。
在t4時(shí)刻，負(fù)載線圈L中的電流再次反向即其電流方向變?yōu)閺纳现?下(與初始狀態(tài)即tl時(shí)刻的電流方向相同)，補(bǔ)償電容器C^所構(gòu)成的電 流回路為補(bǔ)償電容器C"、 IGBT模塊一 1的IGBT管以及負(fù)載線圈L依次 連通組成的電流回路；補(bǔ)償電容器"2所構(gòu)成的電流回路為由補(bǔ)償電容 器"2、濾波電容器C。、 IGBT模塊一 1的IGBT管以及負(fù)載線圈L依次連通
組成的電流回路，也就是說(shuō)，此時(shí)，補(bǔ)償電容器Cs2的電壓為上負(fù)下正。
總之，此時(shí)，全部電爐電流即負(fù)載線圈L中的電流均通過(guò)IGBT模塊一 1 的IGBT管。對(duì)濾波電容器C。而言，電流流出濾波電容器Cd使其直流電壓 降低，這時(shí)能量從濾波電容器C。送到負(fù)載線圈中，即電爐獲得有功功率。 此狀態(tài)一直持續(xù)至t5時(shí)刻，t5時(shí)刻與初始狀態(tài)tl時(shí)刻電路的工作狀態(tài)完 全相同。
之后，本實(shí)用新型不斷依次重復(fù)tl-t4時(shí)刻的工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)中頻電 爐的連續(xù)工作。
綜上所述，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)改變IGBT模塊的觸發(fā)頻率，就能 達(dá)到相應(yīng)改變負(fù)載線圈L功率的目的。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限 制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更 以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于中頻電爐的串聯(lián)逆變電路，包括直流電源VDC、并接在所述直流電源VDC兩端的濾波電容器C0、補(bǔ)償電容器Cs1和Cs2以及并接在濾波電容器C0兩端的兩個(gè)相串接的控制元件，所述補(bǔ)償電容器Cs1和Cs2串接后并接在濾波電容器C0兩端，補(bǔ)償電容器Cs1和Cs2的串接點(diǎn)A與兩個(gè)控制元件的的串接點(diǎn)B分別接負(fù)載線圈L，其特征在于所述兩個(gè)控制元件為IGBT模塊一(1)與IGBT模塊二(2)，IGBT模塊一(1)與IGBT模塊二(2)均由一IGBT管以及一反并接在所述IGBT管上的快速恢復(fù)二極管組成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于中頻電爐的串聯(lián)逆變電路，包括直流電源VDC、并接在所述直流電源VDC兩端的濾波電容器C₀、補(bǔ)償電容器C_s1和C_s2以及并接在濾波電容器C₀兩端的兩個(gè)相串接的控制元件，補(bǔ)償電容器C_s1和C_s2串接后并接在濾波電容器C₀兩端，補(bǔ)償電容器C_s1和C_s2的串接點(diǎn)A與兩個(gè)控制元件的串接點(diǎn)B分別接負(fù)載線圈L，所述兩個(gè)控制元件為IGBT模塊一與IGBT模塊二，IGBT模塊一與IGBT模塊二均由一IGBT管以及一反并接在所述IGBT管上的快速恢復(fù)二極管組成。本實(shí)用新型電路簡(jiǎn)單合理、性能可靠且使用操作靈活方便，能有效克服現(xiàn)有串聯(lián)逆變電路工作頻率范圍小、負(fù)載適應(yīng)性差等不足。
文檔編號(hào)H02M7/505GK201360227SQ20092003192
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者顏文非 申請(qǐng)人:西安機(jī)電研究所