專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大功率晶體管變頻電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電源，特別涉及一種大功率晶體管變頻電源。
技術(shù)背景隨著現(xiàn)代電力電子元器件制造工藝和技術(shù)的不斷進(jìn)步和提高，一種全新的開(kāi)關(guān)器件正在得到廣泛的應(yīng)用，特別是在感應(yīng)加熱領(lǐng)域的應(yīng)用，使得金屬材料及部件的熱處理技術(shù)得到很大的提高，這種開(kāi)關(guān)器件就是絕緣門(mén)極晶體管，簡(jiǎn)稱(chēng)IGBT。這種器件具有輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，又具有通態(tài)電壓低、耐壓高和承受大電流的特點(diǎn)，在現(xiàn)代逆變技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。本實(shí)用新型涉及的主要是金屬材料的表面熱處理技術(shù)領(lǐng)域，要求感應(yīng)加熱設(shè)備具有輸出頻率高、輸出功率大且輸出效率高的特點(diǎn)，而且要求啟動(dòng)的成功率為100%。傳統(tǒng)的晶閘管變頻電源需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)線路，需要強(qiáng)制換流且開(kāi)關(guān)時(shí)間長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)損耗大，效率低，開(kāi)關(guān)頻率低(不超過(guò)8000赫茲)，啟動(dòng)成功率不高，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代金屬熱處理工藝的要求。另外一種傳統(tǒng)的電子管超音頻電源設(shè)備由于效率低、能耗大、輸出為高電壓危險(xiǎn)程度高，正在逐步被更新?lián)Q代。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠克服以上缺陷的大功率晶體管變頻電源。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種大功率晶體管變頻電源，其特征在于，其包括與三相工頻交流電源連接，用于將三相工頻交流電整流成單相脈動(dòng)直流電的三相全橋整流模塊；與三相全橋整流模塊的輸出端連接，用于將單向脈動(dòng)直流電轉(zhuǎn)換成恒定的直流電流源的平波濾波電路；與平波濾波電路連接，用于將直流電逆變成交流電的逆變橋電路；與逆變橋電路的輸出端連接，用于產(chǎn)生單相高頻交流電的負(fù)載振蕩器；連接在平波濾波電路和逆變橋電路之間，用于在工作異常時(shí)，將平波濾波電路中的儲(chǔ)能快速釋放的保護(hù)電路；用于控制三相全橋整流模塊的整流工作的整流控制電路；對(duì)逆變橋電路的輸出端進(jìn)行電流檢測(cè)和電壓檢測(cè)的信號(hào)采集電路；將檢測(cè)到的電流信號(hào)作為初始信號(hào)，將檢測(cè)到的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后用于控制逆變橋電路的逆變控制電路；將檢測(cè)到的電流信號(hào)和電壓信號(hào)與工頻電流信號(hào)疊加后分別反饋給控制保護(hù)電路、整流控制電路和逆變控制電路的信號(hào)反饋電路。進(jìn)一步地，所述的逆變橋電路的電路如下所述第一快速二極管的正極與平波濾波電路的正輸出端連接，第一快速二極管的負(fù)極與第一絕緣門(mén)極晶體管的漏極連接，第一絕緣門(mén)極晶體管的源極與第三絕緣門(mén)極晶體管的漏極連接，第三絕緣門(mén)極晶體管的源極與第三快速二極管的正極連接，第三快速二極管的負(fù)極與平波濾波電路的負(fù)輸出端連接，第二快速二極管的正極與平波濾波電路的正輸出端連接，第二快速二極管的負(fù)極與第二絕緣門(mén)極晶體管的漏極連接，第二絕緣門(mén)極晶體管的源極與第四絕緣門(mén)極晶體管的漏極連接，第四絕緣門(mén)極晶體管的源極與第四快速二極管的正極連接，第四快速二極管的負(fù)極與平波濾波電路的負(fù)輸出端連接，每個(gè)絕緣門(mén)極晶體管的柵極分別與一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接，第一 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與逆變控制電路的相應(yīng)輸出端連接。進(jìn)一步地，所述的三相全橋整流模塊的電路如下所述第一可控硅的正極與三相工頻交流電源的第一輸入端連接，第三可控硅的正極與三相工頻交流電源的第二輸入端連接，第五可控硅的正極與三相工頻交流電源的第三輸入端連接，第一可控硅、第三可控硅和 第五可控硅的負(fù)極相互連接并與平波濾波電路的正輸入端連接，第二可控硅的負(fù)端與三相工頻交流電源的第一輸入端連接，第四可控硅的負(fù)端與三相工頻交流電源的第一輸入端連接，第六可控硅的負(fù)端與三相工頻交流電源的第一輸入端連接，第二可控硅、第四可控硅和第六可控硅的負(fù)極相互連接并與平波濾波電路的負(fù)輸入端連接，第一可控硅、第二可控硅、第三可控硅、第四可控硅、第五可控硅和第六可控硅的控制端分別與整流控制電路的輸出端連接。進(jìn)一步地，所述的平波濾波電路包括與三相全橋整流模塊正輸出端連接的第一平波濾波電感，以及與三相全橋整流模塊負(fù)輸出端連接的第二平波濾波電感。進(jìn)一步地，所述的保護(hù)電路的電路如下第一二極管的正極與平波濾波電路正輸入端連接，第一二極管的負(fù)極與限流電感的一端連接，限流電感的另一端與保護(hù)可控硅的正極連接，保護(hù)可控硅的負(fù)極與平波濾波電路的負(fù)輸入端連接，保護(hù)可控硅的控制端與信號(hào)反饋電路的輸出端連接。進(jìn)一步地，所述的負(fù)載振蕩器采用并聯(lián)諧振電路的工作方式，其電路如下補(bǔ)償電容器的一端與第二絕緣門(mén)極晶體管的源極連接，補(bǔ)償電容器的另一端與第一絕緣門(mén)極晶體管的源極連接，補(bǔ)償電容器的一端還與耦合輸出變壓器的一個(gè)輸入端連接，補(bǔ)償電容器的另一端還與耦合輸出變壓器的另一個(gè)輸入端連接，耦合輸出變壓器的輸出端與負(fù)載連接。本實(shí)用新型的大功率晶體管變頻電源采用新型的大功率電力電子器件，保證變頻電源具有頻率使用范圍寬，輸出功率大、工作頻率高的特點(diǎn)，可以最大限度地滿(mǎn)足現(xiàn)代熱處理工藝要求。本實(shí)用新型的晶體管電源的工作頻率能覆蓋中頻和超音頻的頻段，不需專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)線路，逆變效率高，因此應(yīng)用前景非常廣泛。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。圖I為本實(shí)用新型一實(shí)施例的電路框圖；圖2為其中整流控制電路的電路圖；圖3為信號(hào)反饋電路的電路圖；圖4為逆變控制電路的電路圖；圖5為IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。一種大功率晶體管變頻電源，其特征在于它包括三相全橋整流模塊2，與三相工頻交流電源I連接，用于將三相工頻交流電整流成單相脈動(dòng)直 流電；平波濾波電路3，與三相全橋整流模塊2的輸出端連接，用于將單向脈動(dòng)直流電轉(zhuǎn)換成恒定的直流電流源；逆變橋電路4，與平波濾波電路3連接，用于將直流電逆變成交流電；負(fù)載振蕩器5，與逆變橋電路
4的輸出端連接，用于產(chǎn)生單相高頻交流電；保護(hù)電路6，連接在平波濾波電路3和逆變橋電路4之間，用于在工作異常時(shí)，將平波濾波電路3中的儲(chǔ)能快速釋放；整流控制電路7，用于控制三相全橋整流模塊2的整流工作；信號(hào)采集電路8，對(duì)逆變橋電路4的輸出端進(jìn)行電流檢測(cè)和電壓檢測(cè)；逆變控制電路9，將檢測(cè)到的電流信號(hào)作為初始信號(hào)，將檢測(cè)到的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后用于控制逆變橋電路4 ;信號(hào)反饋電路10，將檢測(cè)到的電流信號(hào)和電壓信號(hào)與工頻電流信號(hào)疊加后分別反饋給控制保護(hù)電路6、整流控制電路7和逆變控制電路9。其中三相全橋整流模塊2的電路如下所述第一可控硅SCRl的正極與三相工頻交流電源I的第一輸入端A連接，第三可控硅SCR3的正極與三相工頻交流電源I的第二輸入端B連接，第五可控硅SCR5的正極與三相工頻交流電源I的第三輸入端C連接，第一可控硅SCRl、第三可控硅SCR3和第五可控硅SCR5的負(fù)極相互連接并與平波濾波電路3的正輸入端連接，第二可控硅SCR2的負(fù)端與三相工頻交流電源I的第一輸入端A連接，第四可控硅SCR4的負(fù)端與三相工頻交流電源I的第一輸入端B連接，第六可控硅SCR6的負(fù)端與三相工頻交流電源I的第一輸入端C連接，第二可控硅SCR2、第四可控硅SCR4和第六可控硅SCR6的負(fù)極相互連接并與平波濾波電路3的負(fù)輸入端連接，第一可控硅SCR1、第二可控硅SCR2、第三可控硅SCR3、第四可控硅SCR4、第五可控硅SCR5和第六可控硅SCR6的控制端分別與整流控制電路7的輸出端連接。其中平波濾波電路3包括與三相全橋整流模塊正輸出端連接的第一平波濾波電感LI，以及與三相全橋整流模塊負(fù)輸出端連接的第二平波濾波電感L2。其中逆變橋電路4的電路圖如下所述第一快速二極管Dl的正極與平波濾波電路3的正輸出端連接，第一快速二極管Dl的負(fù)極與第一絕緣門(mén)極晶體管Vl的漏極連接，第一絕緣門(mén)極晶體管Vl的源極與第三絕緣門(mén)極晶體管V3的漏極連接，第三絕緣門(mén)極晶體管V3的源極與第三快速二極管D3的正極連接，第三快速二極管D3的負(fù)極與平波濾波電路3的負(fù)輸出端連接，第二快速二極管D2的正極與平波濾波電路3的正輸出端連接，第二快速二極管D2的負(fù)極與第二絕緣門(mén)極晶體管V2的漏極連接，第二絕緣門(mén)極晶體管V2的源極與第四絕緣門(mén)極晶體管V4的漏極連接，第四絕緣門(mén)極晶體管V4的源極與第四快速二極管D4的正極連接，第四快速二極管D4的負(fù)極與平波濾波電路3的負(fù)輸出端連接，每個(gè)絕緣門(mén)極晶體管的柵極分別與一個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)電路11的輸出端連接，每個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)電路11的輸入端與逆變控制電路9的相應(yīng)輸出端連接。其中保護(hù)電路6的電路如下第五二極管D5的正極與平波濾波電路3正輸入端連接，第五二極管D5的負(fù)極與限流電感L3的一端連接，限流電感L3的另一端與保護(hù)可控硅SCR7的正極連接，保護(hù)可控硅SCR7的負(fù)極與平波濾波電路3的負(fù)輸入端連接，保護(hù)可控硅SCR7的控制端與信號(hào)反饋電路10的輸出端連接。其中負(fù)載振蕩器5采用并聯(lián)諧振電路的工作方式，其電路如下補(bǔ)償電容器C的一端與第二絕緣門(mén)極晶體管V2的源極連接，補(bǔ)償電容器C的另一端與第一絕緣門(mén)極晶體管Vl的源極連接，補(bǔ)償電容器C的一端還與耦合輸出變壓器T的一個(gè)輸入端連接，補(bǔ)償電容器C的另一端還與耦合輸出變壓器T的另一個(gè)輸入端連接，耦合輸出變壓器T的輸出端與負(fù)載連接。其中信號(hào)采集電路8的電路如下電流互感器12與逆變橋電路4的輸出端相耦合，電流互感器12的輸出端連接到信號(hào)反饋電路10，信號(hào)采集變壓器13的輸入端與逆變橋電路4的輸出端相連接，信號(hào)采集變壓器13的輸出端與信號(hào)反饋電路10連接。其中圖I為主電路框圖。三相工頻交流電I的A、B、C輸送到三相全橋整流模塊回路2整流后，變成單相脈動(dòng)直流電，經(jīng)平波濾波電感LI、L2后變成恒定的直流電流源，輸送至逆變橋電路4，通過(guò)負(fù)載振蕩器，逆變成單相高頻交流電，并通過(guò)耦合輸出變壓器T，將高頻電能傳輸至所需要加熱的零件上。逆變橋電路4由四只IGBT (VI、V2、V3、V4)組成，每只IGBT的橋臂上都串聯(lián)有一只快速二極管，每一只IGBT都有一套驅(qū)動(dòng)電路11，驅(qū)動(dòng)電路11的輸入端與逆變控制電路9的相應(yīng)輸出端連接，驅(qū)動(dòng)電路11的輸出端與IGBT的柵極連接。其中Vl和V4的脈沖同相位，V2和V3的脈沖同相位。由逆變控制電路9分別控制V1/V4和V2/V3的交替導(dǎo)通工作，就將直流電變成交流電。在每個(gè)橋臂兩端都并聯(lián)有阻容吸收回路，以吸收IGBT關(guān)斷時(shí)由寄生電感產(chǎn)生的浪涌電壓。在平波電感L1、L2后的直流電兩端并聯(lián)有一直流保護(hù)回路6，由限流電感L3，整流二極管D5以及保護(hù)可控硅組成。當(dāng)逆變回路工作異常時(shí)，及時(shí)停機(jī)并將平波電感L1、L2中的儲(chǔ)能快速泄放掉，以防止逆變器件因過(guò)壓而損壞。圖2為整流電路控制原理圖。三相交流電A、B、C經(jīng)三只同步變壓器取樣出同步電壓信號(hào)，傳輸至三只可控硅集成脈沖控制電路芯片KJ004的同步電壓取樣輸入端，輸出六路單脈沖信號(hào)傳輸至脈沖合成電路芯片KJ041輸入端，疊加形成六路雙窄脈沖，經(jīng)功放三極管放大后傳輸至觸發(fā)脈沖變壓器，以控制整流可控硅的導(dǎo)通工作。整流橋的輸出直流電壓的高低由可控硅的導(dǎo)通角的大小來(lái)決定，而導(dǎo)通角的大小由可控硅集成脈沖控制電路芯片KJ004的第四引腳的輸入電平-移相電平S2來(lái)控制。移相電平S2由信號(hào)反饋電路給出，主要由設(shè)置在控制柜外端的調(diào)功電位器來(lái)決定，同時(shí)引入電壓、電流反饋，以保持整流橋輸出的穩(wěn)定。圖3為信號(hào)反饋電路圖。整流橋前端的工頻電流信號(hào)經(jīng)電流互感器起出后經(jīng)過(guò)全橋整流，經(jīng)取樣電阻Rl輸出電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)放TL084的U1A、UlB電處理傳輸至加法器電阻R13的一端。 振蕩器的振蕩電壓信號(hào)經(jīng)電壓互感器取出后經(jīng)過(guò)全橋整流，經(jīng)過(guò)濾波電容Cl傳輸電阻R4、R8后，再次經(jīng)濾波電容C4濾波取樣電阻R9后，將電壓信號(hào)傳輸至加法器電阻RlO的一端。振蕩器的振蕩電流信號(hào)經(jīng)電流互感器12取出后經(jīng)過(guò)全橋整流，經(jīng)取樣電阻R6輸出電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)放電路TL084的U1C、UlD處理傳輸至加法器電阻R18的一端。同時(shí)電流反饋信號(hào)經(jīng)傳輸電阻R30輸出到逆變控制電路9。[0043]起始電流的大小由一電壓調(diào)整電路給出，由信號(hào)繼電器KAO控制接通，經(jīng)分壓電阻R21與調(diào)整電位器RSl構(gòu)成分壓器，所取出的電壓經(jīng)過(guò)運(yùn)放TL084的U2C、U2D電路處理傳輸至加法器電阻R29的一端。當(dāng)整流回路開(kāi)始工作時(shí)，由這個(gè)調(diào)整好的給定電壓發(fā)出一定大小的移相電平，整流器工作并提供正的直流電壓給逆變回路，逆變器起振并維持振蕩，同時(shí)檢測(cè)到工頻電流、振蕩電壓、振蕩電流信號(hào)反饋，將移相電平穩(wěn)定在一個(gè)電壓值。當(dāng)逆變器起振成功后，通過(guò)信號(hào)繼電器KAO控制切換，將外部調(diào)功電位器RS2的設(shè)定值引入，控制功率的輸出。圖4為逆變控制電路圖。逆變控制板提供IGBT晶體管的控制脈沖以及相位控制，逆變控制電路的核心部分為鎖相技術(shù)及函數(shù)發(fā)生器的應(yīng)用，其用檢測(cè)到的振蕩電流信號(hào)作為初始相位信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)振蕩電路的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，通過(guò)相位調(diào)整電路調(diào)整電壓及電流的相位差，用以調(diào)整逆變器的工作效率，同時(shí)調(diào)整觸發(fā)脈沖的頻率，以保證穩(wěn)定跟隨負(fù)載的變化。電壓信號(hào)輸入到電阻Rl的一端，經(jīng)取樣至比較器U1-LM311與POTl端的固定門(mén)限電壓進(jìn)行比較，取出脈沖信號(hào)，經(jīng)跟隨器U2-TL084輸入到鎖相器U5-4046的比較端A，同時(shí)此脈沖信號(hào)又加到雙施密特比較器U4-4583的AIN信號(hào)端；同樣電流信號(hào)輸入至電阻R7的一端，經(jīng)取樣至比較器U3-TL081與固定門(mén)限電壓進(jìn)行比較，取出脈沖信號(hào)，經(jīng)跟隨器輸入到鎖相器U5-4046的比較端B，鎖相器的輸出信號(hào)與雙施密特比較器U4-4583的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，將兩者的相位差經(jīng)運(yùn)放變成反饋電壓信號(hào)，與由分壓電阻R51及調(diào)整電位器R50產(chǎn)生的初始脈沖的電壓信號(hào)疊加，并輸入至函數(shù)發(fā)生器8038的電壓調(diào)頻控制端7，由控制端3輸出的鋸齒波壓頻信號(hào)，經(jīng)U10-TL081跟隨器將鋸齒波壓頻信號(hào)傳輸至比較器U11-LM311的一端，輸出方波脈沖。此方波脈沖經(jīng)過(guò)U12-4001的轉(zhuǎn)化為兩路交叉脈沖，經(jīng)U13-4049隔離輸出至每只IGBT的驅(qū)動(dòng)板。實(shí)際輸出的脈沖頻率已經(jīng)調(diào)整到負(fù)載的固有諧振頻率的范圍內(nèi)，能使逆變器穩(wěn)定的工作。圖5為IGBT驅(qū)動(dòng)電路。逆變控制板提供IGBT晶體管驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)經(jīng)光電隔離器TLP559隔離傳送到對(duì)稱(chēng)功放管Tl、T2，經(jīng)過(guò)大功率MOS開(kāi)關(guān)管放大，提供較大的驅(qū)動(dòng)電流給IGBT管的門(mén)極，使IGBT管在大電流輸出時(shí)有充足的開(kāi)通能力。本實(shí)用新型中采用的IGBT晶體管為高壓、大電流、高速型的新一代產(chǎn)品，使用獨(dú)特光電隔離驅(qū)動(dòng)技術(shù)，采用全集成化控制線路，數(shù)字化程度高，具有控制精度高、可靠性強(qiáng)、調(diào)整方便等特點(diǎn)。控制系統(tǒng)實(shí)行電壓、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，采用恒流工作方式，控制系統(tǒng)具有過(guò)壓、過(guò)流、換相監(jiān)控、頻率過(guò)高過(guò)低、多點(diǎn)電子溫度監(jiān)控等多種保護(hù)功能，實(shí)施微秒級(jí)監(jiān)控并對(duì)設(shè)備實(shí)施保護(hù)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，IGBT模塊采用的是SEMIK0N公司的400A，1700V的IGBT模塊，四只模塊組成一組逆變橋路，采用兩組橋并聯(lián)，能承受大的沖擊電流和輸出功率。正常工作時(shí)最大輸出直流電壓為500伏，最大輸出直流電流400安培，輸出功率200KW。根據(jù)負(fù)載感應(yīng)器的直徑大小，調(diào)整負(fù)載耦合變壓器的匝比數(shù)及補(bǔ)償電容的微法數(shù)，可以選擇8 30K赫茲的工作頻率，而IGBT晶體管變頻電源的參數(shù)不需要作任何調(diào)整，即能跟隨負(fù)載振蕩器的變化穩(wěn)定工作。本實(shí)用新型在感應(yīng)加熱應(yīng)用時(shí)必須有一個(gè)功率輸出負(fù)載，一般米用的并聯(lián)諧振的工作方式，即LC并聯(lián)諧振。其中C為功率補(bǔ)償電容器，L為一個(gè)隔離耦合變壓器，且初級(jí)的電感可調(diào)。這種變壓器的磁芯采用特殊材料，工作頻率能夠含蓋中頻和超音頻的頻段。根據(jù)頻率的計(jì)算公式，我們可以通過(guò)調(diào)整補(bǔ)償電容的微法數(shù)以及調(diào)整隔離耦合變壓器的初級(jí)線圈的匝數(shù)，獲得所需要的工作頻率；同時(shí)由于在加熱的過(guò)程中工件由冷態(tài)到熱態(tài)的變化，感抗也逐漸變小，工作頻率也會(huì)升高，因此要求這種變頻電源有很寬的頻帶適應(yīng)范圍。由于IGBT晶體管為一種壓控開(kāi)關(guān)器件，只需要提供高低電平即可以控制晶體管的導(dǎo)通和關(guān)斷，因此由控制線路產(chǎn)生一組方波脈沖，經(jīng)過(guò)相位調(diào)整及功率放大電路傳輸至晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖板，來(lái)控制IGBT晶體管的導(dǎo)通和截止。由于驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率跟隨負(fù)載振蕩器的固有頻率的變化，始終保持一致，因此驅(qū)動(dòng)脈沖的相位和振蕩器的振蕩電流的相位是一致的。同時(shí)通過(guò)檢測(cè)振蕩器的振蕩電壓信號(hào)，形成一路脈沖信號(hào)，與驅(qū)動(dòng)脈沖的前一級(jí)信號(hào)進(jìn)行相位比較，產(chǎn)生相位差信號(hào)經(jīng)調(diào)整運(yùn)放反饋電路，傳輸至脈沖形成電路，調(diào)整輸出的脈沖的頻率，保持振蕩器的振蕩電流和電壓的相位穩(wěn)定，以保證逆變的效率穩(wěn)定。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種大功率晶體管變頻電源，其特征在于，其包括 與三相工頻交流電源連接，用于將三相工頻交流電整流成單相脈動(dòng)直流電的三相全橋整流模塊； 與三相全橋整流模塊的輸出端連接，用于將單向脈動(dòng)直流電轉(zhuǎn)換成恒定的直流電流源的平波濾波電路； 與平波濾波電路連接，用于將直流電逆變成交流電的逆變橋電路； 與逆變橋電路的輸出端連接，用于產(chǎn)生單相高頻交流電的負(fù)載振蕩器； 連接在平波濾波電路和逆變橋電路之間，用于在工作異常時(shí)，將平波濾波電路中的儲(chǔ)能快速釋放的保護(hù)電路； 用于控制三相全橋整流模塊的整流工作的整流控制電路； 對(duì)逆變橋電路的輸出端進(jìn)行電流檢測(cè)和電壓檢測(cè)的信號(hào)采集電路； 將檢測(cè)到的電流信號(hào)作為初始信號(hào)，將檢測(cè)到的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后用于控制逆變橋電路的逆變控制電路； 將檢測(cè)到的電流信號(hào)和電壓信號(hào)與工頻電流信號(hào)疊加后分別反饋給控制保護(hù)電路、整流控制電路和逆變控制電路的信號(hào)反饋電路。
2.如權(quán)利要求I所述的大功率晶體管變頻電源，其特征在于，逆變橋電路的電路如下所述第一快速二極管的正極與平波濾波電路的正輸出端連接，第一快速二極管的負(fù)極與第一絕緣門(mén)極晶體管的漏極連接，第一絕緣門(mén)極晶體管的源極與第三絕緣門(mén)極晶體管的漏極連接，第三絕緣門(mén)極晶體管的源極與第三快速二極管的正極連接，第三快速二極管的負(fù)極與平波濾波電路的負(fù)輸出端連接，第二快速二極管的正極與平波濾波電路的正輸出端連接，第二快速二極管的負(fù)極與第二絕緣門(mén)極晶體管的漏極連接，第二絕緣門(mén)極晶體管的源極與第四絕緣門(mén)極晶體管的漏極連接，第四絕緣門(mén)極晶體管的源極與第四快速二極管的正極連接，第四快速二極管的負(fù)極與平波濾波電路的負(fù)輸出端連接，每個(gè)絕緣門(mén)極晶體管的柵極分別與一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接，第一 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與逆變控制電路的相應(yīng)輸出端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的大功率晶體管變頻電源，其特征在于，三相全橋整流模塊的電路如下所述第一可控硅的正極與三相工頻交流電源的第一輸入端連接，第三可控硅的正極與三相工頻交流電源的第二輸入端連接，第五可控硅的正極與三相工頻交流電源的第三輸入端連接，第一可控硅、第三可控硅和第五可控硅的負(fù)極相互連接并與平波濾波電路的正輸入端連接，第二可控硅的負(fù)端與三相工頻交流電源的第一輸入端連接，第四可控硅的負(fù)端與三相工頻交流電源的第一輸入端連接，第六可控硅的負(fù)端與三相工頻交流電源的第一輸入端連接，第二可控硅、第四可控硅和第六可控硅的負(fù)極相互連接并與平波濾波電路的負(fù)輸入端連接，第一可控硅、第二可控硅、第三可控硅、第四可控硅、第五可控硅和第六可控硅的控制端分別與整流控制電路的輸出端連接。
4.如權(quán)利要求3所述的大功率晶體管變頻電源，其特征在于，平波濾波電路包括與三相全橋整流模塊正輸出端連接的第一平波濾波電感，以及與三相全橋整流模塊負(fù)輸出端連接的第二平波濾波電感。
5.如權(quán)利要求4所述的大功率晶體管變頻電源，其特征在于，其中保護(hù)電路的電路如下第一二極管的正極與平波濾波電路正輸入端連接，第一二極管的負(fù)極與限流電感的一端連接，限流電感的另一端與保護(hù)可控硅的正極連接，保護(hù)可控硅的負(fù)極與平波濾波電路的負(fù)輸入端連接，保護(hù)可控硅的控制端與信號(hào)反饋電路的輸出端連接。
6.如權(quán)利要求5所述的大功率晶體管變頻電源，其特征在于，其中負(fù)載振蕩器采用并聯(lián)諧振電路的工作方式，其電路如下補(bǔ)償電容器的一端與第二絕緣門(mén)極晶體管的源極連接，補(bǔ)償電容器的另一端與第一絕緣門(mén)極晶體管的源極連接，補(bǔ)償電容器的一端還與耦合輸出變壓器的一個(gè)輸入端連接，補(bǔ)償電容器的另一端還與I禹合輸出變壓器的另一個(gè)輸入端連接，耦合輸出變壓器的輸出端與負(fù)載連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大功率晶體管變頻電源，主要由三相全橋整流電路、平波濾波電路、組合逆變橋電路以及控制保護(hù)電路等組成，與輸出功率用負(fù)載電路相聯(lián)接完成由三相工頻交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再由直流電逆變成單相高頻率的交流電的過(guò)程。本實(shí)用新型的大功率晶體管變頻電源采用新型的大功率電力電子器件，保證變頻電源具有頻率使用范圍寬，輸出功率大、工作頻率高的特點(diǎn)，可以最大限度地滿(mǎn)足現(xiàn)代熱處理工藝要求。本實(shí)用新型的晶體管電源的工作頻率能覆蓋中頻和超音頻的頻段，不需專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)線路，逆變效率高，因此應(yīng)用前景非常廣泛。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK202364131SQ20112051372
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者劉又紅, 江國(guó)清, 韓旭, 高傳德 申請(qǐng)人:上海恒精機(jī)電設(shè)備有限公司