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远拓机电中频电源就其技术现状特点?

远拓机电 人气:12 发表时间:2020-07-30 10:07:24

远拓机电中频电源就其技术现状特点?

  (1)以晶闸管为主功率器件的中频电源已覆盖了工作频率为8kHz以下的所有领域, 其单机功率容量分50kW、160kW、250kW、500kW、1000kW、2000kW、2500kW、3000kW几种, 工作频率有400Hz、1kHz、2.5kHz、4kHz、8kHz几种。

  (2)中频电源中三相全控整流桥的触发器采用集脉冲形成、保护、功率放大、脉冲整形于一体的单一大板结构(内含逆变桥的脉冲产生与功放和调节器)。

  (3)中频电源中三相整流桥的晶闸管触发器已从采用同步变压器,需现场调试校正相序的控制模式向不用同步变压器的具有相位自适应功能的触发器过渡。

  (4)晶闸管中频电源的启动方式已从撞击式启动、零压启动、内外桥转换启动过渡到扫频启动,其控制技术已从电压或电流闭环调节进步到恒功率控制,从而使中频电源的控制效果更好,提高了中频电源的使用效率。

  (5)中频电源用快速晶闸管的单管容量已达2500A/2500V,其最短关断时间已达15jus,与中频电源配套的无感电阻高频电容等制造技术得到了长足的进步,为晶闸管中频电源的设计制造提供了极大的方便。

  (6)晶闸管中频电源的零部件及配套件,如散热器、熔断器、电抗器、控制板,已标准化、系列化、批量生产化,给晶闸管中频电源的制造商及维护人员带来了极大的方便。

  (7)MOSFET和IGBT等全控型功率半导体器件的容量已日益扩大,与IGBT及MOS-FET配套的驱动器和保护电路已系列化和标准化,给中频和超音频中频电源的设计、制造奠定了技术基础。以IGBT和MOSFET为主功率器件的中频电源,其单机容量在200kW以内FET。但目前MOSFET的额定参数限制了中频电源功率的提升,虽然可采用直接将MOSFET并联或将MOSFET构成逆变桥,再多个逆变桥并联的方案,但却使主电路和控制电路复杂,可靠性下降为此采用IGBT和MOSFET为主功率器件的中频电源仍是需要进一步研发的课题。

  (8)国内单机容量在500kW以上的中频电源的功率器件基本上是晶闸管电源,但工作频率最高不超过8Hz,容量最大已达4000kw。单机容量达6000LW的晶闸管中频电源正在

开发中。从电路的角度来考虑中频电源的大容量化,可将大容量化技术分为两大类:一类是器件的串、并联;另一类是多桥或多台电源的串、并联。在器件的串、并联方式中,必须认真处理串联器件的均压问题和并联器件的均流问题,由于器件制造工艺和参数的离散性,限制了器件的串、并联数目,且串、并联数越多,装置的可靠性越差。多台电源的串、并联技术是在器件串、并联技术基础上进一步再容量化的有效手段,借助于可靠的电源串、并联技术,在单机容量适当的情况下,可简单地通过串、并联运行方式得到大容量装置,每台单机只是装置的一个单元(或一个模块)。

  (9)在超音频(10~100kHz)范围内由于晶闸管本身开关特性等参数的限制,给研制该频段的电源带来了很大的技术难度。而在欧美由于SIT存在高通态损耗(SIT工作于非饱和区) 等缺陷,其高频功率器件以MOSFET为主。随着MOSFET功率器件的模块化、大容量化MOSFET高频感应加热电源的容量得到了飞速发展。西班牙采用MOSFET的电流型感应加热电源制造水平达600kW、400kHz德国在1989年研制的电流型MOSFET感应加热电源水平达480kW50~200kHz比利时InductoEi phi ac公司生产的电流MOSFET感应加热电源水平可达1000kW、15~600kHz。

  (10)中频电源的逆变器主要有并联逆变器和串联逆变器,串联逆变器输出可等效为低阻抗的电压源,当两电压源并联时,相互间的幅值、相位和频率不同或波动时将导致很

大的环流,以至逆变器件的电流产生严重不均,因此,串联逆变器存在并机扩容困难的问题。而并联逆变器输人端的直流大电抗器可充当各并联逆变器之间的电流缓冲环节,使得输入端的AG/DG或DG/DG环节有足够的时间来纠正直流电流的偏差,达到多机并联扩容的目的。晶体管化超音频、高频电流多采用并联逆变器结构,并联逆变器易于模块化、大容量化是其中的一个主要原因。

  (11)中频电源的负载对象各式各样,而中频电源逆变器与负载是一有机的整体,一般采用匹配变压器连接中频电源和负载感应器,高频、超音频电源用的匹配变压器从磁性材料到绕组结构正在得到进一步的优化改进,同时,从电路拓扑上可以用三无源元器件代替无源元器件,以取消变压器,实现高效、低成本匹配。

  (12)现在的中频电源的冷却方式多为水冷却,存在着水管结垢、水压很高、冷却效果不佳等缺陷,造成晶闸管的过热损坏,为此冷却方式及晶闸管热保护方案仍需进一步完善。



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