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电力电子技术课程设计中频加热电源主电路设计

电力电子技术课程设计

题目中频加热电源主电路设计

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学号

学生姓名

指导老师

1 设计内容和设计要求 (3)

1.1 设计内容

1.2 设计要求

2 中频加热电源 (4)

2.1 中频加热电源基本原理

2.2 中频加热电源基本结构

3 整流电路的设计 (6)

3.1 整流电路的选择

3.2 三相桥式全控整流电路

3.3 整流电路参数计算

4 逆变电路的设计 (10)

4.1 逆变电路的选择

4.2逆变电路参数计算

5 保护电路的设计 (14)

5.1过电压保护

5.2 过电流保护

6 设计结果分析 (18)

6.1 仿真结果

6.2 主电路原理图

6.3 结果分析

7 设计心得体会 (23)

8 参考文献 (24)

1 设计内容和设计要求

1.1 设计内容

1) 额定中频电源输出功率PH=100kw，极限中频电源输出功率

P HM=1.1 P H=110kW；

2) 电源额定频率f =1kHz；

3) 逆变电路效率h=95%

4) 逆变电路功率因数：cosj =0.866，j =30o；

5) 整流电路最小控制角amin =15o；

6) 无整流变压器，电网线电压UL=380V；

7) 电网波动系数A=0.95～1.10。

1.2 设计要求

1) 画出中频感应加热电源主电路原理图；

2) 完成整流侧电参数计算；

3) 完成逆变侧电参数计算；

4) 利用仿真软件分析电路的工作过程；

5）编写设计说明书，设计小结。

2 中频加热电源

2.1 中频加热电源基本原理

感应加热利用导体处于交变的电磁场中产生感应电流，即涡流，所形成的热效应使导体本身发热。根据不同的加热工艺的要求，感应加热采用的电源的频率有工频（50HZ），中频（60-10000HZ），高频（高于10000HZ）。感应加热本身的物体必须是导体，感应加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，容易实现整体均匀加热或局部加热。

感应加热利用交流电建立交变磁场涡流对金属工件进行感应加热，基本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，若线圈A 中通以交流电流i1，则线圈A内产生随时间变化的磁场，置于交变磁场中的被加热工件B要产生感应电动势e2，形成涡流i2，这些涡流使金属工件发热，因此，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属工件，然后在金属工件内部转换成热能，感应线圈与被加热工件不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。

为了将金属工件加热到一定的温度，要求工件中的感应电流尽可能地大，增加感应线圈中的电流，可以增加金属工件中的交变磁通，进而增加工件中的感应电流，现代感应加热设备中，感应线圈中的电流最大可以达到几千甚至上万安培。增加工件中感应电流的另一个有效途径是提高感应线圈中电流的频率，由于工件中的感应电势正比于交变磁通的变化率，感应线圈中电流的频率越高，磁通的变化就越快，感应电势就越大，工件中的感应电流也就越大。对同样的加热效果，频率越高，感应线圈中的电流就可以小一些，这样可以减少线圈中的功率损耗，提高设备的电效率。

2.2 中频加热电源基本结构

经过半导体器件的发展，感应加热电源的拓扑结构逐渐固定为一种AC∕DC∕AC的变换形式，基本结构如图所示，由整流器，滤波器，逆变器及一些控制和保护电路组成。

3 整流电路的设计

3.1 整流电路的选择

整流电路是电力电子电路中最早出现的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式各种各样；按组成的器件可分为不可控、半控和全控三种，按电路结构可分为桥式电路和零式电路，按交流输入相数分为单相电路和多相电路，按变压器二次侧电流的方向是单相或双相，又分为半波电路和全波电路；实用电路是上述的组合结构。整流电路的实质就是把交流电能转换为直流电能的电路。

1）整流电路的分类

当负载容量大，要求直流电压脉动小时，应采用三相整流电路，这里我们采用三相可控整流电路。我们学过的常用的三相可控整流的电路有三相半波、三相半控桥、三相全控桥、双反星形、多重化整流电路等。

（1）三相半波可控整理电路结构和控制简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化，实际上很少应用此种电路。

（2）双反星形结构二次侧为两组匝数相同极性相反的绕阻，分别接成两组三相半波电路，它二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化带平衡电抗器能保证两组三相半波整流电路能同时导电。与三相桥式电路相比，双反星形电路的输出电流可大一倍。

（3）多重化整流电路是采用相同器件时可达到更大的功率。可减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数，从而减小对供电电网的干扰，其脉动小，能提供的功率大但使用的器件多。

（4）三相全控桥整流电压脉动小，脉动频率高，基波频率为300Hz，所以串入的平波电抗器电感量小，动态响应快，系统调整及时，并且三相全控桥电路可以实现有源逆变，把能量回送电网或者采用触发脉冲快速后移至逆变区，使电路瞬间进入有源逆变状态进行过电流保护。

2）整流电路的比较

三相全控桥式可控整流电路与三相半波电路相比，若要求输出电压相同，则三相桥式整流电路对晶闸管最大正反向电电压的要求降低一半；若输入电压相同，则输出电压比三相半波可控整流是高一倍。而且三相全控桥式可控整流电路在一个周期中变压器绕组不但提高了导电时间，而且也无直流流过，克服了三相半波可控整流电路存在直流磁化和变压器利用率低的缺点。

从以上比较中可看到：三相桥是可控整流电路从技术性能和经济性能两方面综合指标考虑比其他可控整流电路有优势，故本次设计确定选择三相桥式可控的整流电路。

3.2 三相桥式全控整流电路

在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。

1）三相桥式全控整流电路原理图

2）三相桥式全控整流电路特性

(1) 三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极组，另一个是共阳极组的，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。

(2) 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联，所以与三相半波整流电路一样，对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管VT1、VT3和VT5依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差

应为120°。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管VT2、VT4和VT6依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。(3) 由于共阴极的晶闸管是在正半周触发，共阳极组是在负半周触发，因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。

(4) 三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流，由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发，触发脉冲的顺序是：1→2→3→4→5→6→1，依次下去。相邻两脉冲的相位差是60°。

(5) 由于电流断续后，能够使晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。为了达到这个目的，可以采取两种办法；一种是使每个脉冲的宽度大于60°（必须小于120°），一般取80°～100°，称为宽脉冲触发。另一种是在触发某一号晶闸管时，同时给前一号晶闸管补发一个脉冲，使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲，相当于两个窄脉冲等效地代替大于60°的宽脉冲。这种方法称双脉冲触发。

(6) 整流输出的电压，也就是负载上的电压。整流输出的电压应该是两相电压相减后的波形，实际上都属于线电压，波头uab、uac、ubc、uba、uca、ucb均为线电压的一部分，是上述线电压的包络线。相电压的交点与线电压的交点在同一角度位置上，故线电压的交点同样是自然换相点，同时亦可看出，三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次，脉动频率为6 × 50=300赫，比三相半波时大一倍。

(7) 晶闸管所承受的电压。三相桥式整流电路在任何瞬间仅有二臂的元件导通，其余四臂的元件均承受变化着的反向电压。例如在第(1)

段时期，VT1和VT6导通，此时VT3和VT4,承受反向线电压uba=ub-ua 。VT2承受反向线电压ubc=ub-uc 。VT5承受反向线电压uca=uc-ua 。晶闸管所受的反向最大电压即为线电压的峰值。当α从零增大的过程中，同样可分析出晶闸管承受的最大正向电压也是线电压的峰值。

3.3 整流电路参数计算

1) 整流侧最大输出功率

P dm =HM

P η=1.1H

P η=1.1×1000.95

=115.79KW 2) 整流侧输出电压

U d =1.35U L cos α=1.35×380×cos15°=495.52V

3) 整流侧输出电流

I dmax =dm d

P U =115.79×1000/470.7=246.0A 4) 整流侧晶闸管额定电压

U TN =(1+10%)×380

2=1182.28V

5) 整流侧晶闸管额定电流

I TN =2

×d I 1.57 =180.9A 4 逆变电路的设计

4.1 逆变电路选择

1）电压型逆变电路

串联谐振逆变器也称电压型逆变器，其原理图如下：

串联谐振式电源采用的逆变器是串联谐振逆变器，其负载为串联谐振负载。通常需电压源供电，在感应加热中，电压源通常由整流器加一个大电容构成。由于电容值较大，可以近似认为逆变器输入端电压固定不变。交替开通和关断逆变器上的可控器件就可以在逆变器的输出端获得交变的方波电压，其电压幅值取决于逆变器的输入端电压值，频率取决于器件的开关频率。

（1) 串联谐振逆变器的输入电压恒定，输出电流近似正弦波，输出电压为矩形波，换流是在晶闸管上电流过零以后进行，因而电流总是超前电压－φ角。

（2) 串联谐振逆变器在换流时，晶闸管是自然关断的，关断前其电流

己逐渐减少到零，因而关断时间短，损耗小。在换流时，关断的晶闸管受反压的时间较长。

（3) 串联谐振逆变器感应线圈上的电压和补偿电容器上的电压，都为谐振逆变器输出电压的Q倍。当Q值变化时，电压变化比较大，所

以对负载的变化适应性差。流过感应线圈上的电流，等于谐振逆变器的输出电流。

（4) 串联谐振逆变器的感应加热线圈与逆变电源(包括补偿电容器)的距离较远时，对输出功率的影响较小。

2）电流型逆变电路

并联谐振逆变器也称电流型逆变器，其原理图如下

并联谐振式电源采用的逆变器是并联谐振逆变器，其负载为并联谐振负载。通常需电流源供电，在感应加热中，电流源通常由整流器加一个大电感构成。由于电感值较大，可以近似认为逆变器输入端电流固定不变。交替开通和关断逆变器上的可控器件就可以在逆变器的输出端获得交变的方波电流，其电流幅值取决于逆变器的输入端电流值，频率取决于器件的开关频率。

（1) 并联谐振逆变器的输入电流恒定，输出电压近似正弦波，输出电流为矩形波，换流是在谐振电容器上电压过零以前进行，负载电流也总是越前于电压－φ角。

（2）并联谐振逆变器在换流时，晶闸管是在全电流运行中被强迫关

断的，电流被迫降至零以后还需加一段反压时间，因而关断时间较长。相比之下，串联谐振逆变器更适宜于在工作频率较高的感应加热装置中使用。

（3）并联谐振逆变器的感应线圈和补偿电容器上的电压，都等于逆变器的输出电压，而流过它们的电流，则都是逆变器输出电流的Q倍。逆变器器件关断时，将承受较高的正向电压，器件的电压参数要求较高。

（4）对并联谐振逆变器来说，感应加热线圈应尽量靠近电源(特别是补偿电容器)，否则功率输出和效率都会大幅度降低。

3）电压和电流型逆变电路比较

（1）储能元件：电压型变频器——电容器；电流型——电抗器。（2）输出波形的特点：电压形电压波形为矩形波电流波形近似正弦波；电流型变频器则为电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波（3）回路构成上的特点，电压型有反馈二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）；电流型无反馈二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转容易。

（4）特性上的特点，电压型为负载短路时产生过电流，开环电动机也可能稳定运转；电流型为负载短路时能抑制过电流，电动机运转不稳定需要反馈控制。电流型逆变器采用自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，而且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差。

在中频加热电源主电路中，一般选择电压型逆变电路，在仿真过

程中电压逆变电路输出波形要比电流逆变电路输出波形效果更好一些。

4.2逆变电路参数计算

1) 逆变侧直流电压

因为整流电路的输出电压为逆变电路的直流电压，所以U d=470.7V

2) 负载两端基波电压有效值

U o=1.11d U

=614.8V

cos?

3）负载电流基波有效值

I o=0.9I d=221.40A

4) 逆变侧晶闸管额定电压：

U TN=2o=2614.8=1738.9V

5) 逆变侧晶闸管额定电流：

=2 =210.52A

I TN=2×T I

1.57

5 保护电路的设计

5.1过电压保护

1）过电压产生的原因

（1）当负载断开时或快熔断时，储存在变压器中的磁场能量会产生过电压，显然在交流侧阻容吸收保护电路可以抑制这种过电压，但由于变压器过载时储存的能量比空载时要大，还不能完全消除。

措施：能常采用压敏吸收进行保护。

（2）由于交流侧电路在接通或断开时出现暂态过程，会产生操作过电压。高压合闸的瞬间，由于初次级之间存在分布电容，初级高压经电容耦合到次级，出现瞬时过电压。

措施：在三相变压器次级星形中点与地之间并联适当电容，就可以显著减小这种过电压。

（3）与整流器并联的其它负载切断时，因电源回路电感产生感应电势的过电压。变压器空载且电源电压过零时，初级拉闸，因变压器激磁电流的突变，在次级感生出很高的瞬时电压，这种电压尖峰值可达工作电压的6倍以上。交流电网遭雷击或电网侵入干扰过电压，即偶发性浪涌电压，都必须加阻容吸收路进行保护。

2）过电压保护分类

（1）整流侧晶闸管元件过电压保护

晶闸管承受过电压的能力极差，当电路中电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易反向击穿而损坏。如果正向电压超过其额定电压，还可能引起晶闸管误导通。这种误导通次数频繁时，如导通电流较大，也可能使器件特性变坏，甚至损坏。因此，除选用管子时，必须考虑一定的电压安全系数外，还必须采取措施消除晶闸管上可能出现的过电压。

消除过电压现象通常可以采用阻容吸收电路。晶闸管过电压阻容保护电路是利用电容来吸收过电压，其实质是将引起过电压的磁场能量变成电场能量储存在电容器之中，然后电容器通过电阻放电，把能量逐渐消耗在电阻中，这就是过电压保护的基本方法。

晶闸管过电压保护通常采用RC吸收电路，该电路直接并联在器件阳极和阴极之间，既可吸收瞬态电压尖峰，又可抑制电压上升率du/dt。

<1> RC吸收电路电容：

Cs =(2.5~5)×10-3×I T(AV)=2.5×10-3×I TN =0.53μF

Cs的交流耐压：U csm=1.5U TN=1773.15V

<2> RC吸收电路电阻：

Rs =10~30(Ω)

电阻的功率:P R =fC(U m)2×10-6=1000×0.19×(2.45×U d)2×10-6=279.3W

(2）逆变侧晶闸管过电压保护：

<1> RC吸收电路电容：

Cs=(2.5~5)×10-3×I TN = 2.5×10-3×210.52=0.53μF

<2> RC吸收电路电阻：

Rs=10~30(Ω)

电阻的功率:P

)2×10-6=1000×0.29×U d)2×10-6=142.1W

5.2 过电流保护

引起过流的原因电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。

1）整流电路过电流保护

采用整流电路桥臂串联快速容断器过电流保护。快速容断器的选择原则：

（1）快速熔断器的额定电压应大于线路正常工作电压有效值。（2）快速熔断器熔体的额定电流IR是指电流有效值，晶闸管额定电流是指通态电流平均值。

选用时要求 IR ≤IRN≤1.57 IT(AV) 式中：IR－快速容断器容体额定电流 IRN－快速容断器额定电流（3）熔断器(安装熔体的外壳)的额定电流应大于或等于熔体额定电流值。

3）逆变电路过电流保护

短路保护电路，RP3设定适当的阀值，当采样值低于阀值时，IC2A 输出高电平，使IC2B同相端为低，积分电路不工作，IC2C也输出低电平，此时OI由图4-2可知是高电平，PWM信号可通过非门送至驱动器件使逆变电路工作。当负载过载或发生短路时，采样值高于阀值，IC2A输出低电平，V3不导通，电流通过VD1和R5使IC2B同相端为高电平，积分电路开始工作，一定时间后，IC2B输出高电平，IC2C 也输出高电平，使继电器KA2动作，主回路退出运行，并点亮故障指示灯VL2。此时OI为低电平，其后原理同短路保护。

积分电路的作用是当过流信号较短时，保护电路并不动作，只有过流信号持续发生时，保护电路才动作。这样可防止误动作，提高了保护电路的可靠性。为了防止积分电路震荡，可在积分电路的电容两端并上一个2M的电阻。

6 设计结果分析

6.1仿真结果

1）整流电路

触发角为15度：

2）逆变电路

（1）电流型逆变电路

输出电压电流波形

（2）电压型逆变电路

中频加热电源温度控制

中频加热电源温度控制--为中频电源生产和使用单位提供温度控制改造方案国内很多使用中频感应加热电源的单位，绝大多数都没有温度控制，甚至连温度测量都没有，只能看加热功率进行判断，而加热功率并不能直接反映温度的高低，这就造成了生产工艺的不稳定，影响了生产产品的质量。究其原因，是通常作为测温部件的热电偶，很难在中频电源里使用。由此，我们利用了红外测温仪远距离非接触测量温度的特点，有效的防止中频磁场的影响，结合中频电源专用的高速温度控制器，对加热工件进行温度控制。我们已对国内多家使用单位的中频电源进行了设备改造，取得了满意的效果。这里涉及的关键是：由于中频电源升降温度都非常快，而且没有保温，热惯性很小，需要红外测温仪的响应时间足够快，一般采用100毫秒甚至更快，由于工件均为金属材料，必须选择波长为1-2微米的红外测温仪才能保证测温准确，而温度控制器也需要快速响应，一般采用具有特殊算法的中频电源专用的温度控制器。本例中：红外测温仪选用B&S公司的ST-100MT，测温范围400-1200度，波长1微米，响应时间为10毫秒。温度控制器选用具有特殊算法的中频电源专用控制器。中频电源功率为60KVA,加热工件直径150毫米的管材。实现功能为：65秒温度升至880度，保温180秒，20秒降至765度，保温100秒，10秒降至常温。使用了温度控制，稳定了工艺，提高了产品质量，防止过烧，而且通过自动的调节加热功率，有效的节约了电能。控制部件参数红外测温仪选用B&S公司的ST-100MT，型号和参数型号ST-100MA(400-1200度）ST-100HA（700-1700度）光学分辨率（90%）100：1 光谱响应1μm 热参数精度（环温：23±5℃）读数的±1%或±2℃，取大者重复性读数的±0.5%或±1℃，取大者探测器热电堆响应时间10ms 温度分辨率0.1K 发射率0.10～1.09可调，步长0.01（所有型号）电参数输出4-20mA 最大环路阻抗750 Ohm 电源12～24VDC±10%，100mA

中频感应加热设备的设计(doc 42页)

摘要感应加热电源具有加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热，易于实现机械化和自动化等优点，目前已在金属熔炼、工件透热、淬火、焊接、铸造、弯管、表面热处理等行业得到了广泛的应用。本设计研究了中频感应加热及其相关技术的发展、现状和趋势，并在较全面的论述基础上，对2.5kHz/250kW可控硅中频感应加热电源的整流电路以及控制电路进行了设计。本文设计的电源电路可用于大型机械热加工设备的感应加热电源。整流电路采用三相桥式全控整流电路，其电路结构简单，使电源易于推广；控制策略选用双闭环反馈控制系统，改善了信号迟滞的缺点，为以后研制大功率、超音频的感应加热电源打下了基础。关键词：可控硅中频电源；感应加热；逆变；保护电路

Design of Induction heating power of medium frequency Abstract Induction heating power is equipped with lots of advantages such as high heating efficiency, fast speed ,good controllability, which is prone to make heating of high and partial temperature ，and realize mechanization and automation. At present metal melting, work piece heat penetration, quenching, welding, casting, elbow piece, surface heating processing has been widely applied. Induction heating of medium frequency and development, current situation, and tendency related technology has been studied，and have made quite comprehensive and in the profound elaboration foundation, this article has carried on the design to main circuit and the inversion control of the 2.5kHz/250kW silicon-controlled rectifier intermediate frequency induction heating power. This design is used for big facility of mechanical heating processing. Structure of rectification circuit is easy, which makes power popularized easily. Three-phase bridge rectification circuit is used in Rectification circuit. Rectification circuit uses feedback control of two closed loop, improving the disadvantages. The foundation for inventing induction heating power of big power and super audio is made. Key words：Controllable silicon medium power Induction heating Inverter Protect circuit

中频电源电路设计

摘要随着科学技术的发展以及提高我国国防能力的需要，对军事设施的技术改造已被列为军事技术改造中的重点。中频电源指输出频率为400Hz的电源，它可以为动力系统及导航与武备系统供电。传统的400Hz中频电源体积大，输出波形不稳定。本文所设计的400Hz中频电源通过整流电路、逆变电路、积分电路、放大电路和检波电路及控制其最后的输出电压，实现了电压的稳定输出，具有体积小、功率大和波形无失真等优点，有着广泛的用途和良好的发展前景。关键词：中频电源，PWM调制，输出变压器

电力电子装置及系统课程设计任务书一、课程设计的目的通过电力电子装置及系统的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。二、课程设计的要求 1. 题目题目：中频电源电路设计主要技术数据 ●输入电压：三相360V～400V，50Hz±5% ●输出电压：单相，220V±2%，400Hz±0.5% ●输出功率：4kW ●输出电流：22A ●功率因数：0.8 二、课程设计的要求 1. 题目题目：中频电源电路设计主要技术数据 ●输入电压：三相360V～400V，50Hz±5% ●输出电压：单相，220V±2%，400Hz±0.5% ●输出功率：4kW ●输出电流：22A ●功率因数：0.8 ●效率：85% 设计内容： ●主电路设计和参数选择 ●控制系统及辅助电源电路设计 ●电路仿真分析和仿真结果

电力电子技术课程设计中频加热电源主电路设计

电力电子技术课程设计题目中频加热电源主电路设计学院专业班级学号学生姓名指导老师

目录 1 设计内容和设计要求 (3) 1.1 设计内容 1.2 设计要求 2 中频加热电源 (4) 2.1 中频加热电源基本原理 2.2 中频加热电源基本结构 3 整流电路的设计 (6) 3.1 整流电路的选择 3.2 三相桥式全控整流电路 3.3 整流电路参数计算 4 逆变电路的设计 (10) 4.1 逆变电路的选择 4.2逆变电路参数计算 5 保护电路的设计 (14) 5.1过电压保护 5.2 过电流保护 6 设计结果分析 (18) 6.1 仿真结果 6.2 主电路原理图 6.3 结果分析 7 设计心得体会 (23) 8 参考文献 (24)

1 设计内容和设计要求 1.1 设计内容 1) 额定中频电源输出功率PH=100kw，极限中频电源输出功率 P HM=1.1 P H=110kW； 2) 电源额定频率f =1kHz； 3) 逆变电路效率h=95% 4) 逆变电路功率因数：cosj =0.866，j =30o； 5) 整流电路最小控制角amin =15o； 6) 无整流变压器，电网线电压UL=380V； 7) 电网波动系数A=0.95～1.10。 1.2 设计要求 1) 画出中频感应加热电源主电路原理图； 2) 完成整流侧电参数计算； 3) 完成逆变侧电参数计算； 4) 利用仿真软件分析电路的工作过程； 5）编写设计说明书，设计小结。

2 中频加热电源 2.1 中频加热电源基本原理感应加热利用导体处于交变的电磁场中产生感应电流，即涡流，所形成的热效应使导体本身发热。根据不同的加热工艺的要求，感应加热采用的电源的频率有工频（50HZ），中频（60-10000HZ），高频（高于10000HZ）。感应加热本身的物体必须是导体，感应加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，容易实现整体均匀加热或局部加热。感应加热利用交流电建立交变磁场涡流对金属工件进行感应加热，基本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，若线圈A 中通以交流电流i1，则线圈A内产生随时间变化的磁场，置于交变磁场中的被加热工件B要产生感应电动势e2，形成涡流i2，这些涡流使金属工件发热，因此，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属工件，然后在金属工件内部转换成热能，感应线圈与被加热工件不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。

igbt中频电源节能优势完整资料

IGBT中频电源的节能优势我国是铸造大国，铸铁件年产量几年来均居世界各国之首位，而其能耗在成本中所占比例却比工业发达国家高出2—3倍，冲天炉的能耗占了其中的大部分。主要原因是小容量冲天炉所占比例太大，而其中采用烟尘净化和余热回收装置的微乎其微，实现高水平熔炼和计算机控制的更少了。我国铸铁生产车间一万多个，每个车间年平均产量不足1000t，冲天炉开炉时间短。在冲天炉结构方面，由于我国铸造厂点过多，限制了大容量冲天炉的使用。由于产量低，效益差，限制了性能优越的现代化冲天炉及其配套设备的采用。操作不当不但对冲天炉性能造成不良影响，也是增加冲天炉能耗和环境污染的重要原因，在我国为数众多的小容量冲天炉上，更是普遍存在的现象。中频技术应用于铸造行业给铸造推广高质量、高效率、节能环保、低碳的中、高频科技技术应用与中国的铸造行业，是保持中国铸造业可持续发展的一项重大举措。与传统的冲天炉熔炼相比，中频技术应用于熔炼、精铸诠释了科技的力量。中频感应电炉经历了两次根本的变革，第一次变革源于20世纪60年代后期开发的晶闸管静态变频电源，第二次源于20世纪70年代中期开发的逆变变频及其控制技术。这样使中频感应电炉的优越性得以充分的发挥。随着大功率晶闸管变频电源的开发和可靠性的提高，中频感应电炉正在逐步替代工频感应电炉而在铸造业获得愈来愈广泛的应用。中频电源的基本工作原理,就是通过一个三相桥式整流电路,把50 Hz的工频交流电流整流成直流,再经过一个滤波器(直流电抗器)进行滤波,最后经逆变器将直流变为单相中频交流以供给负载,所以这种逆变器实际上是一只交流—直流—交流变换器,其基本线路如图：中频炉的感应加热原理，它是利用电磁感应原理将电能转变为热能，当交变电流i感应线圈时，感应线圈便产生交变磁通Φ，使感应中的工件受到电磁感应而产生感应电动势e。感应电动势e = dΦ/dt 如果磁通Φ是呈正弦变化的，即Φ = -Φm sinwt 则 e = -dΦ/dt=-Φm sinwt E的有效值 E=4.44ｆΦM (伏) 感应电动势E在工件中产生电流I, i使工件内部开始加热，其焦耳热为； Q=0.24I2Rt I--工件中感应电流的有效值（安） R--工件电阻（欧）； t—时间（秒）中频电源从最初的发展到今天应用于铸造行业，电源种类从原理上可以分为两类，一传统的可控硅中频

电力电子课程设计中频电源主电路设计汇总

辽宁石油化工大学课程设计信控学院电气工程及其机动化专业电气1103班题目中频电源主电路设计学生指导老师

二零一一年六月课程设计任务书

目录 1.1 课程设计的题目 (1) 1.2 设计思想及内容 (2) 1.3 主电路原理图 (6) 1.4 元器件清单 (7) 1.5 设计总结 (8) 参考文献 (8)

电力电子技术课程设计 1.1课程设计的题目 1.原始数据及资料：（1）额定中频电源输出功率P H=100kW，极限中频电源输出功率P HM=1.1P H=110kW；（2）电源额定频率f =1kHz；（3）逆变电路效率h=95%；（4）逆变电路功率因数：cos j =0.81，j =36o；（5）整流电路最小控制角a min=15o；（6）无整流变压器，电网线电压U L=380V；（7）电网波动系数A=0.95~1.10。 2.设计要求（1）画出中频感应加热电源主电路原理图；（2）完成整流侧电参数计算；（3）完成逆变侧电参数计算。

1.2 设计思想及内容 1.设计思想中频电源装置的基本工作原理，就是通过一个整流电路把工频交流电变为直流电，经过直流电抗器最后经逆变器变为单相中频交流电供给负载，所以中频电源装置实际上是交流电-直流电-交流电-负载。 2．设计内容：一．整流电路的设计 1.整流电路的选择：本设计不用整流变压器而直接由380V三相交流接入再整流为直流电源。常用的三相可控整流的电路有○1三相半波○2三相半控桥○3三相全控桥○4双反星形等。三相全控桥整流电压脉动小，脉动频率高，基波频率为300Hz，所以串入的平波电抗器电感量小，动态响应快，系统调整及时，并且三相全控桥电路可以实现有源逆变，把能量回送电网或者采用触发脉冲快速后移至逆变区，使电路瞬间进入有源逆变状态进行过电流保护。三相全控桥式可控整流电路与三相半波电路相比，若要求输出电压相同，则三相桥式整流电路对晶闸管最大正反向电电压的要求降低一半；若输入电压相同，则输出电压比三相半波可控整流是高一倍。而且三相全控桥式可控整流电路在一个周期中变压器绕组不但提高了导电时间，而且也无直流流过，克服了三相半波可控整流电路存在直流磁化和变压器利用率低的缺点。从以上比较中可看到：三相桥是可控整流电路从技术性能和经济性能两方面综合指标考虑比其他可控整流电路有优势，故本次设计确定选择三相桥式可控的整流电路。因为电源额定频率f为1KHZ,所以三相桥式可控整流电路中的晶闸管选择快速晶闸管。

中频感应电源

普传科技PI7800MF系列中频感应加热电源的应用【前言】普传科技股份有限公司根据冶金和石油行业特殊用途，基于公司产品研发战略，在成功开发冶金行业电磁搅拌器专用电源基础上，开发生产了新一代数字化控制高性能特殊电源——PI7800MF中频感应加热电源，主要应用领域有：金属熔炼、透热、钎焊、晶体生长、稀有金属加工及石油工业的感应电加热采油（稠油井的空心抽油杆电加热）、石油集输管道的感应加热等设备，还可以应用于集输管道加热和其它类型的中频电源相比，在结构、性能及可靠性方面，具有非常明显的优势，控制电路采用高性能专用32位DSP及大规模数字专用集成电路，IGBT/IPM功率器件，整流控制、逆变控制、功率调节、操作接口、保护等部分均集成在一块控制板上，调试、维护方便，可靠性提高，节能效果好。在石油工业应用上，由于中频电源涡流感应加强,导致集肤效应更强,漏磁减少,因此电加热效果大大好于工频电源。该设备可替代现有的工频加热电源，节能效果达到30%以上，大大地降低了采油生产能源的消耗。本专用电源对电网没有污染，与同类产品相比，提高了电源的可靠性，减少了因停机造成的生产损失。一、电源基本框图及原理 1.1 电路基本构成如下： TI DSP 1.2 原理：中频加热电源主电路为AC-DC-AC变频结构，由整流电路、滤波、逆变电路和保护电路组成。其工作原理是将三相50Hz工频交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流，再通过电容将脉动的直流电滤波变成光滑平稳的直流电送到单相逆变桥，最后通过逆变桥将直流电变成单相频率可调的中频交流电供给负载。采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大，而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高，可以减轻直流滤波环节的负担。逆变电路是由全控器件IGBT构成的串联谐振式逆变器：核心部分逆变器由大功率

项目五中频感应加热电源.

项目五中频感应加热电源【学习目标】：完成本项目的学习后，能够： 1．了解中频感应加热装置的基本原理及应用。 2．掌握中频感应加热装置的组成、各部分电路（三相桥式整流电路、触发电路、并联谐振逆变电路、保护电路）的工作原理。 3．掌握触发电路与主电路电压同步的概念以及实现同步的方法。 4．了解常用的中频感应加热装置的使用注意事项。 5．熟悉中频感应加热装置的安装、调试，简单的故障维修方法。 6．了解三相有源逆变电路工作原理及有源逆变电路的应用【项目描述】：中频电源装置是一种利用晶闸管元件把三相工频电流变换成某一频率的中频电流的装置，广泛应用在感应熔炼和感应加热的领域。图5-1是常见的感应加热装置。【相关知识点】：一、中频感应加热电源概述 1．感应加热的原理（1）感应加热的基本原理 1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，并且提出了相应的理论解释。其内容为，当电路围绕的区域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应出电动势，如果闭合就会产生感应电流。电流的热效应可用来加热。例如图5-2中两个线圈相互耦合在一起，在第一个线圈中突然接通直流电流（即将图中开关S突然合上）或突

然切断电流（即将图中开关S突然打开），此时在第二个线圈所接的电流表中可以看出有某一方向或反方向的摆动。这种现象称为电磁感应现象，第二个线圈中的电流称为感应电流，第一个线圈称为感应线圈。若第一个线圈的开关S不断地接通和断开，则在第二个线圈中也将不断地感应出电流。每秒内通断次数越多（即通断频率越高），则感生电流将会越大。若第一个线圈中通以交流电流，则第二个线圈中也感应出交流电流。不论第二个线圈的匝数为多少，即使只有一匝也会感应出电流。如果第二个线圈的直径略小于第一个线圈的直径，并将它置于第一个线圈之内，则这种电磁感应现象更为明显，因为这时两个线圈耦合得更为紧密。如果在一个钢管上绕了感应线圈，钢管可以看作有一匝直接短接的第二线圈。当感应线圈内通以交流电流时，在钢管中将感应出电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。平常在50Hz的交流电流下，这种感生电流不是很大，所产生的热量使钢管温度略有升高，不足以使钢管加热到热加工所需温度（常为1200℃左右）。如果增大电流和提高频率（相当于提高了开关S的通断频率）都可以增加发热效果，则钢管温度就会升高。控制感应线圈内电流的大小和频率，可以将钢管加热到所需温度进行各种热加工。所以感应电源通常需要输出高频大电流。利用高频电源来加热通常有两种方法： ①电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热等） ②感应加热：利用高频电流（比如密封包装等） 1）电介质加热（dielectric heating）电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材、橡胶等。微波炉就是利用这个原理。原理如图5-3.：图5-3电介质加热示意图当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中，介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转或振动，从而产生热量，达到加热效果。 2）感应加热（induction heating）感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变

中频电源主电路设计

引言晶闸管交流功率控制器是国际电工委员会（IEC）命名的“半导体交流功率控制器” （Semiconductor AC Power Controller）的一种，它以晶闸管（可控硅SCR或双向可控硅TRIAC）为开关元件，是一种可以快速、精确地控制合闸时间的无触点开关，是自动控制温度系统高精度及高动态指标必不可少的功率终端控制设备。晶闸管交流调功器是在一个固定周期或变动周期里，以控制导通的交流电周波数来控制输出功率的大小。晶闸管在正弦波过零时导通，在过零时关断，输出为完整的正弦波。晶闸管交流调功器主要用于各种电阻炉、电加热器、扩散炉、恒温槽、烘箱、熔炉等电热设备的温度自动、手动控制。

目录 1．课程设计目的 (1) 2．课程设计题目描述和要求 (1) 2.1.课程设计题目描述 (1) 2.2.课程设计题目要求及技术指标 (2) 3. 课程设计报告内容 (3) 3.1 设计方案的选定与说明 (3) 3.2论述方案的各部分工作原理及计算 (4) 3.3设计方案图表及其电路图 (6) 4．总结 (9) 5．参考书目 (10)

任务书一设计题目中频电源主电路设计二设计目的通过电力电子变流技术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。三设计数据（1）额定中频电源输出功率PH=100kW，极限中频电源输出功率PHM=1.1PH=110kW；（2）电源额定频率f =1kHz；（3）逆变电路效率η=95% （4）逆变电路功率因数：cos? =0.81，?=36o；（5）整流电路最小控制角αmin =15o；（6）无整流变压器，电网线电压UL=380V；（7）电网波动系数A=0.95~1.10。四设计内容直流电动机选择

中频加热电源

PI7800MF 系列中频感应加热电源大连普传科技股份有限公司深圳市普传科技有限公司企划部/工程部 https://www.wendangku.net/doc/1512680422.html, 第一部分感应加热与变频电源

普传科技变频技术应用系列—中频电源一、基本原理 1、集肤效应及感应加热 1.1集肤效应：当交流电流通过导线时,在导线周围产生交变的磁场，处在交变磁场中的整块导体的内部会产生感应电流，由于这种感应电流在整块导体内部自成闭合回路，形似水的旋涡，称做涡流。在直流电路内，均匀导线的横截面上的电流密度是均匀的，而当交流电通过导线时，由于交变磁场的作用，在导线截面上各处电流分布不均匀，中心处电流密度小，而越靠近表面电流密度越大，这种电流分布不均匀的现象称为集肤效应(也称趋肤效应)。交流电的频率越高，则集肤深度越深，同时其交流阻抗也变大，因此在相同数值的电流作用下，负载所获得的能量也越高，而电流及线路损耗相应地也会变小，从而提高了加热效率，同时还可起到节约电能的目的。变频加热电源正是基于这一原理，利用变频技术，可将运行频率提高到工频的数倍，加热效果会明显提高。 1.2感应加热：1831 年法拉第发现电磁感应规律、1868 年福考特提出涡流理论、1840 年焦耳-楞茨确定了电阻发热的关系式Q=I2Rt，构成感应加热之理论基础。交变的电流产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。感应加热的加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热。随着电力电子技术的不断成熟，感应加热技术得到了迅速发展。在金属加工上，感应加热热处理用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这种热处理工艺常用于表面淬火、局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场，交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流，感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小,工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却，即可实现表面淬火。 2、感应加热的作用及应用感应加热早期主要用于有色金属熔炼和热处理工艺，其加热效率高、速度快、可控性好及易于实现自动化等优点，广泛应用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业生产过程中，成为冶金、国防、机械加工等部门及铸、锻和船舶、飞机、汽车制造业等不可缺少的技术手段。如表 1 所列。感应加热的广泛应用，究其原因，主要是它本身相对于别的加热方式所具有的一些独特性。 1）加热速度快，可节能。感应加热是从金属内部，透入深度层开始加热，大大节省了热传导时间。其它加热是从外到内，导热时间长。据实验，加热同一坯料到一定温度，感应加热只需火焰炉加热时间的1/10。 2）加热温度高，是非接触式的电磁感应加热。 3）可进行局部加热，容易控制加热部位。被加热产品质量稳定，加热工件的质量再现性与重复性好，各种参数容易控制。 4）控制温度的精度高，可保证温差在±0.5%～1%范围内。 5）感应加热的热效率高，一般可达50%-70%，而火焰炉的热效率一般只有30%左右。 6）容易实现自动化控制。

600kwIGBT串联谐振式节能中频电炉主电路的设计

600kwIGBT串联谐振式节能中频电炉主电路的设计就目前来讲，中频感应加热的加热速度快同时操纵起来十分方便，差不多在诸多行业中得到了广泛的应用。本文对600kwIGBT串联谐振式节能中频电炉主电路系统进行了设计，要紧工作如下：一．高压10kV进线开关柜的设计，高压10kV系统为小电流接地系统，设计过电压和过电流爱护，设计电压、电流和电能计量。二．设计整流电路、滤波电路以及逆变电路，讲明其原理。三．讲明元件工作原理和电路设计原理及依据，讲明降低谐波和节能原理。本设计阐述了串联谐振中频感应电炉的主电路整体结构，同时给予了差不多电路的理论分析，推导了主电路的运算公式，阐述了通过整流桥和谐振负载改造后优点，完成了逆变电路、整流电路以及电抗器的设计。目前为止，串联谐振中频电炉仍具有大量的使用空间，使得该课题具有其现实意义。关键词：感应加热；串联谐振；晶闸管；逆变；整流

For now, the rate of heating of the medium frequency induction heat ing, fast and control is very convenient, has been widely used in many i ndustries. This article 600KwIGBT series resonant energy-saving intermedi ate frequency electric furnace main circuit system design, the main work is as follows: One. The design of high voltage 10KV line switchgear, high voltage 10KV system for small current grounding system, the design of overvolt age and overcurrent protection, design voltage, current and power measure ment. Two. The design phase into the 10KV six line rectifier transformer wiring, selection of the rated voltage and the voltage drop, low pressure outlet overvoltage and overcurrent protection, indicating that reducing the harmonic principle. Thire. Description of the components working principle and circuit d esign principles and basis of the lower harmonics and energy conservation principle. The design described the overall structure of the main circuit, the ser ies resonant medium frequency induction furnace and give a theoretical a nalysis of the basic circuit, the main circuit is derived formula on the ad vantages of the transformation after the bridge rectifier and the resonant l oad inverter circuit is completed, design of the rectifier circuit, reactor, an d the line inductance. So far, the series resonant intermediate frequency e lectric furnace still has a lot of use of space, the subject has its practical significance. Keywords: induction heating; series resonance; thyristor, inverter;rectif ier

中频电源原理图及调试方法、故障排除与实例

中频电源调试步骤首先把调节板中W1过流、W2过压电位器右旋到底；W6电位器右旋到底少回旋；W3、W4电位器调到中间基本水平位置；启动中频电源，调到直流电压到200V，再调W3，直到中频电压是直流电压的倍，停止中频电源，把控制板DIP-1开关拨到下侧（开）再启动中频电源，调到直流电压到200V，再调W4，直到中频电压是直

流电压的倍，停止中频电源，频电压是直流电压的倍，停止中频电源，把控制板DIP-1开关拨到上侧（关），启动中频电源，看中频电压是否能升到750V，直流电压是否能升到500V，如果达不到以上数值，可调节W2达到以上额定值；中频电压再调到200V，加料使电流升高，左旋W1电位器，使电流调至额定电流。

中频电源的故障排除与实例 1 维修前的准备工作 a) 维修时所需的工具有：数字万用表或指针万用表、20M以上双踪示波器、500V摇表、25W 电烙铁、螺丝刀、扳手等。 b) 维修时所需的资料有：设备有关电气图、说明书等技术资料。 c) 维修前应先了解设备的故障现象，出现故障时所发生的情况，以及查看设备的记录资料。 d) 备一些易损件和常用的元器件。 e) 维修前有必要对设备进行一下全面检查，紧固所有连接线和端子，看一下有无出现发黑、打火、短接、虚接等。 2 故障排除初调的电源出现故障，整机启动失败，并伴随一定的现象，现说明如下： A) 按下中频启动按钮，调节功率电位器，电源毫无反应或只有直流电压无中频电压，其原因可能是： a.负载开路及感应器未接入； b.逆变脉冲功率过小或无脉冲，逆变管未被触发； c.整流电路发生故障，无整流输出。 B) 按下中频启动按钮后，过流保护动作，整流拉入逆变状态。对新安装的电源，应检查电压极性是否正确，逆变脉冲的极性是否正确，引前角是否太小。对已运行的电源不存在极性问题，可以从以下几方面分析： a. 晶闸管有无损坏，用万用表测量判断

晶闸管中频感应加热电源常见故障的检查

晶闸管中频感应加热电源常见故障的检查晶闸管中频感应加热电源是利用晶闸管将三相工频交流电能变换成几百或几千赫兹的单相交流电能。具有控制方便、效率高、运行可靠、劳动强度低的特点，广泛用于铸钢、不锈钢或合金钢的冶炼、真空冶炼、锻件的加热和钢管的弯曲、挤压成型、工件的预热、钢件表面淬火、退火热处理、金属零件的焊接、粉末冶金、输送高温工质的管道加热、晶体的生长等不同场合。在我厂，中频电源装置主要用于铸钢、不锈钢和青铜等的冶炼。中频电源的工作原理为：采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电，经电抗器平波后，成为一个恒定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成一定频率（一般为1000至8000Hz）的单相中频电流。负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路。一般情况下，可以把中频电源的故障按照故障现象分为完全不能起动和起动后不能正常工作两大类。作为一般的原则，当出现故障后，应在断电的情况下对整个系统作全面检查，它包括以下几个方面：（一）电源：用万用表测一下主电路开关（接触器）和控制保险丝后面是否有电，这将排除这些元件断路的可能性。（二）整流器：整流器采用三相全控桥式整流电路，它包括六个快速熔断器、六个晶闸管、六个脉冲变压器和一个续流二极管。在快速熔断器上有一个红色的指示器，正常时指示器缩在外壳里边，当快熔烧断后它将弹出，有些快熔的指示器较紧，当快熔烧断后，它会卡在里面，所以为可靠起见，可以用万用表通断档测一下快熔，以判断它是否烧断。测量晶闸管的简单方法是用万用表电阻挡（200Ω挡）测一下其阴极—阳极、门极—阴极电阻，测量时晶闸管不用取下来。正常情况下，阳极—阴极间电阻应为无穷大，门极—阴极电阻应在10—50Ω之间，过大或过小都表明这只晶闸管门极失效，它将不能被触发导通。脉冲变压器次边接在晶闸管上，原边接在主控板上，用万用表测量原边电阻约为50Ω。续流二极管一般不容易出现故障，检查时用万用表二极管挡测其二端，正向时万用表显示结压降约有500mV，反向不通。（三）逆变器：逆变器包括四只快速晶闸管和四只脉冲变压器，可以按上述方法检查。（四）变压器：每个变压器的每个绕组都应该是通的，一般原边阻值约有几十欧姆，次极几欧姆。应该注意：中频电压互感器的原边与负载并联，所以其电阻值为零。（五）电容器：与负载并联的电热电容器可能被击穿，电容器一般分组安装在电容器架上，检查时应先确定被击穿电容器所在的组。断开每组电容器的汇流母排与主汇流排之间的连接点，测量每组电容器两个汇流排间的电阻，正常时应为无穷大。确认坏的组后，再断开每台电热电容器引至汇流排的软铜皮，逐台检查即可找到击穿的电容器。每台电热电容器由四个芯子组成，外壳为一极，另一极分别通过四个绝缘子引到端盖上，一般只会有一个芯子被击穿，跳开这个绝缘子上的引线，这台电容器可以继续使用，其容量是原来的3/4。电容器的另一个故障是漏油，一般不影响使用，但要注意防火。安装电容器的角钢与电容器架是绝缘的，如果绝缘击穿将使主回路接地，测量电容器外壳引线和电容器架之间的电阻，可以判断这部分的绝缘状况。（六）水冷电缆：水冷电缆的作用是连接中频电源和感应线圈，它是用每根直径Φ0.6–Ф0.8紫铜线绞合而成。对于500公斤电炉，电缆截面积为480平方毫米，对于250公斤电炉，电缆截面积采用300至400平方毫米。水冷电缆外胶管采用耐压5公斤的压力橡胶管，里面通以冷却水，它是负载回路的一部分，工作时受到拉力和扭力，与炉体一起倾动

400HZ中频电源设计方案

400HZ中频电源设计方案目录 1 引言 (1) 2设计要求 (1) 3 400Hz中频电源的硬件原理与设计 (1) 3.1振荡电路 (2) 3.2分频电路 (2) 3.3 积分电路 (4) 3.4 放大电路 (6) 4.2控制电路的原理与设计方案 (9) 5测试结果 (11) 6结论 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14) 附录系统电路图 (14) 英文资料及中文翻译 (15)

1 引言 400Hz中频电源，可广泛应用于舰艇，飞机及机载设备以及工业控制设备，例如，旋转变压器是一种信号检测设备，通过角度的改变，可实现输出电压的改变，进而为控制设备提供控制信号。利用400Hz中频电源给旋转变压器供电，可以实现系统电信号的控制，将非电量转变成了电量。在航天航空设备中，中频电源性能的优劣和可靠性将决定着航行器的安全行驶与战斗力的发挥。新型中频电源自动控制系统具有电路简单，可以实现复杂的控制，控制灵活且具有通用性的优点。当电源本身特性发生变化时候，完全可以通过对软件参数进行修改来对电路进行改动，可以为进一步实现集中控制带来方便。采用新型数字控制系统后，中频电源具有启动平稳、运行稳定、控制精度高、调试与维修方便、体积小等优点。 2 设计要求 (1) 实现输出频率为稳定的400Hz正弦波。 (2) 输出波形没有明显失真。 (3) 输出电压为25V～65V连续可调（有效值）。 3 400Hz中频电源的硬件原理与设计 4MHz信号基准电源，通过分频电路进行分频得到400Hz的信号，经过积分电路将方波转化为正弦波，为提高电压的幅值还要经过放大电路进行放大，再通过升压变压器使最后的输出电压的有效值在25V～65V之间。通过检波电路得到直流电压，AD采集首先将模拟信号转变成数字信号后，再将采集到的电压值送到单片机中，最后通过单片机送到数码管显示电压，为保证放大电路中TDA7294的正常工作，单片机控制系统还通过稳压电路为其提供电压。中频电源设计原理流程图如图3－1所示。图3－1 400Hz中频电源设计原理流程

中频加热电源技术说明

技术说明

中频加热电源技术说明一、设备特点及应用： KGPS系列感应加热晶闸管变频装置时利用晶闸管将三相工频交流电（50HZ）变换成几百或几千赫兹的单相交流电。设备具有控制方便、效率高、运行可靠、劳动强度低等特点。中频感应加热技术常常应用于自动化生产线，不仅提高产品的产量，而且提高的产品的质量。我公司生产的KGPS系列感应加热晶闸管变频装置采用了全数字电路控制，扫描式启动方式，无需任何中间继电器、同步变压器等配件元件。此线路负载适应力强，可重载启动，应用于黑色金属和有色金属（钢、铸钢、不锈钢、铜、铝、金、银、合金钢等金属）的冶炼、真空冶炼、锻件的加热和钢管的弯曲、挤压成型、工件的预热、工件表面火、退火、回火等热处理、金属零件的焊接、粉末合金、输送高温工件的管道加热、晶体生长等不同场合。二、安装方法： 1.本装置对安装基础无特殊要求，但安装环境得参照本装置的使用条件，应安装在通风良好，不受雨水侵袭的室内，柜体与周围墙壁应保持1米以上的距离，保证柜体能fang便开启，维修，调试有足够的使用空间。 2.装置在出场前均按其技术条件经过出厂调试，但在运输过程中，由于不可避免的震动，肯能有线头松脱，螺丝松动和受潮等现象，应对上述现象进行检查、维护。 3.三相电源进线从柜顶接线柱或柜底电缆沟输入，中频输出线均从柜底电缆沟输出，有导线连接处应保持良好的接触。 4.本装置柜底内部设有接地螺栓，安装时必须良好的接地（要求连接电源变压器中性线）。

三、主回路工作原理：晶闸管中频电源是一种将工频电能变为高频电能的变频器。它把工频交流电整流后，由逆变电路变换为较高频率的输出电流，且频率的变化范围不受电网频率的限制。其电路可分为三大部分：整流、逆变、控制及保护部分。每一部分具体电路原理分述如下： i.整流电路原理： 1)整流电路的要求中频装置中整流电路的负载是逆变电路，逆变电路输出的有功功率是由整流电路提供的，所以要求整流电路的输出电压在规定范围内能够连续平滑的调节。中频感应加热的负载变化很大，整流电路能够自动限制输出功率、电压、电流以及通过整流电路对系统进行过电流、过电压保护。中频电源大都采用三相全桥式整流电路，这是因为它的电压调节大，而移相控制角α（α＝９０°－０°）变化范围小，有利于系统进行自动调节。三相全控桥式整流电路的电压脉动频率较高，减轻了直流滤波环节的负担。另外，它还可以工作在有源逆变状态，当中频逆变电路颠覆时，将储存在滤波电抗器中的能量通过有源逆变方式返回网侧，使逆变电路得到保护。 2)三相全控桥式整流电路的工作原理三相全控桥式整流电路主要是实现交流——直流变换。三相全控桥式整流电路是将输入线电压为３８０Ｖ、５７５Ｖ或６６０Ｖ工频交流电经三相全控桥式整流电路转换为０——５１０Ｖ或０——８９０Ｖ的直流电，通过控制全控整流可控硅的导通角大小，实现输出０——５１０Ｖ或０——８９０Ｖ连续可调的直流电压输出。简明电路如图一所示。三相全控桥式整流电路的6只晶闸管可分成两组，SCR1、SCR3、SCR5为共阴极组；SCR4、SCR6、SCR2为共阳极组。在任何导电时刻，电流总是从某一相流入，先经过共阴极组的晶闸管、直流平波电抗器Ld、负载Rd，再经过共阳极组的晶闸管，由另一相流出。图一三相全控桥式整流电路

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