大功率高频感应加热电源谐振逆变器并联扩容

2014.11Vol.38

No.11

收稿日期：2014-04-14基金项目：湖南省教育厅科学研究基金项目（11C0876)作者简介：李华柏（1973—)，男，湖南省人，硕士研究生，主要研究方向为新型电机及其控制。

2081

大功率高频感应加热电源谐振逆变器并联扩容

李华柏

(湖南铁道职业技术学院轨道交通系，湖南株洲412001)

摘要：大功率高频感应电源大多采用多个逆变器并联来提高整机的功率，针对大功率电源LC 谐振逆变器与LLC 谐振逆变器，对并联逆变器之间的均流情况与工作特性进行了理论、仿真研究与实验分析，并提出了相应的措施以实现并联逆变器之间的均流。

关键词：高频感应加热电源；谐振逆变器；并联；扩容中图分类号：TM 464

文献标识码：A

文章编号：1002-087X(2014)11-2081-04

Research on parallel resonant inverters power's expansion of

high-power and frequency induction heating power supply

LI Hua-bo

Abstract:Several parallel inverters were adopted by high-power and frequency induction heating power supply to increase the machine's power.According the LC series resonant inverter and LLC resonant inverter of high-power supply,detailed theory,simulation study and experiment analysis on the current sharing between parallel inverters and characteristics were made.And the corresponding measures to keep the current balance between the parallel inverters were put forward.

Key words:high frequency induction heating power supply;resonant inverters;parallel;power's expansion 固态高频感应加热电源以其高效、节能、环保等优点在金属热处理等行业得到了广泛应用。目前，高频感应加热电源在中小功率领域的技术已经成熟，正朝着高频、大功率发展。但目前大功率器件价格昂贵、功率等级难以满足大功率电源的要求，限制了电源功率的进一步提高[1]。大功率电源大都采用功率器件或者逆变器的并联提高整机功率。本文对LC 串联谐振逆变器与LLC 谐振逆变器并联提高功率的拓扑结构进行了重点的理论研究与实验分析。

1高频感应加热电源谐振电路的结构

固态感应加热电源一般由整流器、直流滤波环节、谐振逆变器、负载谐振槽路和控制系统等组成，其电路结构如图1所示。

高频感应加热电源由于工作频率高，所以功率器件的损耗较大。一般通过负载谐振槽路的谐振来实现开关器件的零电压(ZVS)或零电流开关(ZCS)，降低功率器件的损耗。从逆变器的结构特点上来分，主要可分为电压型串联谐振和电流型

并联谐振，如图2所示。

电压型串联谐振与电流型并联谐振各自有它明显的优点与局限性。目前高频感应加热电源普遍采用电压型谐振逆变

器。

2大功率电源谐振逆变器并联扩容研究

目前逆变功率器件普遍采用IGBT ，当单管IGBT 的功率等级难以满足大功率电源的需要，通常选用功率等级较小的

模块通过并联使用提高功率等级。尽管对多管IGBT 的并联使用已取得了较大的突破，但在实践应用中还很难真正消除电路各个部分的参数对并联特性的影响，使得并联模块不均流，直接影响了大功率电源的稳定性与可靠性[1-6]。

除了IGBT 的直接并联扩容方式外，大多采用多个逆变器并联增加整机电源功率的方式。

2.1LC 串联谐振电路逆变器的并联

LC 串联谐振电路，可采用图3所示的结构。图3(a)采用了

图1

高频感应加热电源结构

图2谐振方式

(a) (b) 电压型串联谐振电流型并联谐振