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中频电源控制原理 |
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一拖二IGBT技术 |
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一．IGBT中频炉电源控制部分原理及优势：
例如：当总功率为2500KW时，每一台炉子的额定功率为2200KW，每台炉子都可以从200KW-2200KW任意调节，但总功率不会超过2500KW。
一拖二电气原理图
（1）IGBT中频电源是一种采用串联谐振式的中频感应熔炼炉，它的逆变器件为一种新型IGBT模块（绝缘栅双极型晶体管，德国生产），它主要用于熔炼普通碳素钢、合金钢、铸钢、有色金属。它具有熔化速度快、节能、高次谐波污染低等优点。
（2）IGBT中频电源为一种恒功率输出电源，加少量料即可达到满功率输出，并且始终保持不变，所以熔化速度快；因逆变部分采用串联谐振，且逆变电压高，所有IGBT中频比普通可控硅中频节能；IGBT中频采用调频调功，整流部分采用全桥整流，电感和电容滤波，且一直工作在500V，所以IGBT中频产生高次谐波小，对电网产生污染工低。
（3）节能型IGBT晶体管中频电源比传统可控硅中频电源可节能15%-25%,节能的主要原因有以下几下方面：
a、逆变电压高，电流小，线路损耗小，此部分可节能15%左右，节能型IGBT晶体管中频电源逆变电压为2800V，而传统可控硅中频电源逆变电压仅为750V，电流小了近4倍，线路损耗大大降低。
b、功率因数高，功率因数始终大于0.98，无功损耗小，此部分比可控硅中频电源节能3%-5%。由于节能型IGBT晶体管中频电源采用了全桥整流方式，整流部分不调可控硅导通角，所以整个工作过程功率因数始终大于0.98，无功率损耗小。
c、 炉品热损失小，由于节能型IGBT晶体管中频电源比同等功率可控硅中频电源一炉可快15分钟左右，15分钟的时间内炉口损失的热量可占整个过程的3%，所以此部分比可控硅中频可节能3%左右。
（4）高次谐波干扰：高次谐波主要来自整流部分调压时可控硅产生的毛刺电压，会严重污染电网，导致其他设备无法正常工作，而节能型IGBT晶体管中频电源的整流部分 采用全桥整流方式，直流电压始终工作在最高，不调导通角，所以它不会产生高次谐波，不会污染电网、变压器，开关不发热，不会干扰工厂内其他电子设备运行。
（5）恒功率输出：可控硅中频电源采用调压调功，而节能型IGBT晶体管中频电源采用调频调功，它不受炉料多少和炉衬厚薄的影响，在整个熔炼过程中保持恒功率输出，尤其是生产不锈钢、铜、铝等不导磁物质时，更显示它的优越性，熔化速度快，炉料元素烧损少，降低铸造成本。
二. 中频熔炼炉特点
1.产品能在熔炼过程中始终保持恒功率输出。
2.产品几乎不产生高次谐波。不会污染电网、变压器，开关不发热，不会干扰工厂内的电子设备运行。
3.产品节约电能约20%。
4.产品具有高可靠性。主要元器件全部采用世界名厂生产的元器件，IGBT晶体管是德国西门子公司生产的。
5.产品启动性能非常好。
6.产品水循环系统采用水热交换器和内外水循环系统。内循环是蒸馏水，长期使用，设备内各水路不结垢不堵塞，大大减少了故障，节约了维修费用。
三．两种中频电源的主要性能比较
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比较项目 |
SCR全桥并联逆变中频电源 |
IGBT半桥串联逆变中频电源 |
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产品规格范围 |
160 ~ 4000 kW |
50 ~ 4400 kW |
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电网侧功率因数
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额定功率时接近于0.90
功率减小时功率因数降低 |
接近于1.0
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谐波干扰 |
对电网有较大的谐波干扰 |
能有效消除3、5、7、9、11次谐波 |
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变换效率 |
中功率时相同, 大功率时略低 |
中功率时相同, 大功率时略高 |
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负载适应范围 |
一般 |
宽广 |
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恒功率输出能力
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冷料启动阶段输出功率较低；改进逆变控制后可接近恒功率运行，但控制技术复杂 |
整个熔化过程中始终可以保持恒功率运行，控制简单
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工作频率范围 |
最高到2500 Hz
主要用于感应熔化和保温 |
最高可达100 kHz
适用于感应熔化和保温，也适用于透热和淬火 |
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工作稳定性
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较高。中频电流自成回路，触发可控硅必须有一定的电流，抗干扰能力差 |
高。中频电流通过IGBT构成回路，IGBT是电压控制器件，较强抗干扰能力 |
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器件过流容量和过流保护 |
过流容量大，保护电路简单，维修难度大 |
过流容量小，保护电路复杂，技术要求高，维修难度相对较小 |
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配置电源变压器的余量要求 |
较大。变压器配置容量约为中频电源最大输出功率的1.25倍 |
小。变压器配置容量约为中频电源最大输出功率的1.1倍 |
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电源功率共享可能性
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不能 |
可以 |
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备件价格 |
低 |
较高 |
四．选型表
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功率 |
频率(HZ) |
电压 |
熔炼炉 (T) |
保温炉 (T) |
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300-500KW |
500-1000 |
3相-380V |
0.5-0.75T |
1.5-2T |
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600-800KW |
500-1000 |
3相-380V |
1-1.5T |
2-5T |
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1000-1250KW |
400-700 |
3相-380V-575V |
2-2.5T |
4-8T |
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1500-1800KW |
400-700 |
3相-575V |
3-4T |
6-10T |
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2000-2500KW |
250-600 |
3相-575V |
4-5T |
8-15T |
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3000-3500KW |
200-500 |
3相-575V |
5-6T |
15-25T |
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3500-4000KW |
200-500 |
3相-660V |
6-8T |
20-30T |
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5000-6000KW |
200-400 |
3相-660V |
8-10T |
30-40T |
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