Energiforbrugssammenligning af forskellige kredsløb, der bruges i mellemfrekvens (MF) induktionsopvarmningssystem til smedning

Skrevet af Mr. Zeng xiaolin fra CHENGDU DUOLIN ELECTRIC CO., LTD

Denne artikel analyserer ulemperne ved det nuværende SCR MF Induktionsopvarmningssystem og introducerer en ny type MF Induktionsopvarmningssystem til smedning med IGBT -strømudstyr. Det er Series Resonant Circuit med funktioner med betydelig energibesparende effekt og kan let lanceres under alle belastningsforhold.

På nuværende tidspunkt bruger de fleste producenter LC Parallel Resonant Circuit og SCR som inverter for deres MF Induktionsopvarmningssystem. Sådan SCR -inverterteknologi blev udviklet i begyndelsen af ​​70'erne i sidste århundrede. Se venligstDiagram 1!

. SCR LC Parallel Resonant Circuit

Diagram 1

I denne type kredsløb udfører Rectifying -sektionen to opgaver:

1. To konvertere vekselstrøm til jævnstrøm ved seks SCR'er (siliciumstyret ensretter).

2. Til justere maskinens effekt.

Ulempen ved dette kredsløb:

1. Ekstra investering i Power Factor Compensation Capacitor Skab (PFCCC).

Effektjustering opnås ved at justere ledningsvinklen for SCR, og reduktion af ledningsvinklen vil sænke strømfaktoren for elnettet. Så brugerne skal købe Power Factor Compensation Capacitor Cabinet. Og så øges omkostningerne.

2. Lav magtfaktor

Effektfaktoren er kun 0,8 til 0,85 i inverterafsnittet på grund af SCR's slukkende egenskab.

3. Høj energi forbrug

l Efter rektificering udføres DC -filtrering med en stor DC -reaktor. Dermed1% -3% energitab genereres i dette afsnit.

l Inverter kredsløb opfyldes af de fire Thyristors (SCR), så ca. 5% energi tab genereres ved inverterafsnittet.

l Udgangssektionen er et parallelt resonanskredsløb, der består af induktionsspole og kondensator. Begrænset af nedbrydningsspænding af SCR, spændingsudgang ≤750V. Oscillationsstrøm ved induktionsspole er Q (5 til 10) gange DC -strøm (Q er kvalitetsfaktor for resonanskredsløb). Således er der meget energitab ved induktionsspole. Så med parallel resonanskredsløb, denenergitab er rundt regnet 25% til 30% af maskinkraft.

Tderfor er effektiviteten af ​​SCR MF Induction Hspise Systemet er cirka 60% til 70%.

Det er klart, at øge spændingen på induktionsspolen og sænke oscillationskredsløbets værdi Q, hvilket kan forbedre maskinens effektivitet. Men i parallelt resonanskredsløb skal begge ender af induktionsspolen direkte tilsluttes thyristor, hvis induktionsspolens spænding øges, skal nedbrydningsspændingen for tyristorer hæves. Derfor vil stigning af nedbrydningsspændingen for thyristorer øge fremstillingsomkostningerne, men også begrænses af nedbrydningsspændingen af ​​thyristor.

Thyristor er en halvkontrolleret type kraftenhed, når oscillationskredsløbets værdi Q <10, let at stoppe oscillation eller svigtende svingning.

Folk brugte SCR MF Induktionsvarmesystem kender sandheden, hvis varmestationen fyldte koldt materiale; det er svært at starte oscillation. Så for at forbedre effektiviteten afMF Induktion opvarmning system skal søge en anden strømindretning og et andet kredsløb: IGBT og LC Serie Resonant Kredsløb. Se venligstDiagram 2 under!

. IGBT LCSerie Resonant kredsløb

—–brugt i Duolin MF Induktionsopvarmningssystem

I begyndelsen af ​​90'erne blev en ny power -enhed IGBT født med funktioner i høj effekt, lavt switch -tab og høj arbejder frekvens op til 100 kHz. IGBT -teknologi er ret moden efter 20 års udvikling, især fjerde generation IGBT lavet af INFINEON. Dens mætningsspænding er ≤ 1,7, mens hard-switch-frekvensen har nået 20KHZ. IGBT er absolut dominans inden for områder som frekvensomformer, switch -strømforsyning og induktionsvarme.

Diagram 2

I dette kredsløb udføres udbedring direkte af seks (6) dioder uden at hakke, så der er minimeret indvirkning på netfaktorens effektfaktor. I serie -resonanskredsløbet udføres filtreringsjobbet af en kondensator C1 i stedet for den store og tunge reaktor for at opnå energibesparelse. SCR T1 fungerer her kun som en switch. Når kondensatoren oplades til en bestemt spænding, er SCR T1 forbundet.

Invertersektionen omfatter fire (4) IGBT'er. IGBT's ledningstab er lig med SCR'er, men IGBT's switch -tab er lavere end SCR's, så tab af inverterstrøm er lavt, cirka 3%.

Der er to måder at justere effekten på: 1. ved at ændre arbejdsfrekvensen for invertersektionen; 2. ved at ændre ledelsestiden for IGBT.

Udgangssektionen er Serier Resonant Circuit, der består af induktor (L) og kondensator (C). Kendetegnende for dette kredsløb er, at strømmen gennem IGBT svarende til strømmen gennem induktor og kondensator, men spændingen ved induktor er 3-10 (Q-værdi) gange af ensrettet DC-spænding. Spænding ved induktor (L) tilbydes direkte af kondensatoren (C), så der er ikke behov for at øge nedbrydningsspændingen for strømudstyr (IGBT), når spændingen ved induktoren øges.

Effekt ved induktor P = V (spænding ved induktor) × I (strøm gennem induktor). Lad os nu sammenligne tabet ved induktor mellem Parallelt og serieresonerende kredsløb. Antag at strømmen ved induktoren er P.

Parallelt resonanskredsløb (prc): P = Vprc × jegprc; P = 750 × Iprc; jegprc= P/750

Serie Resonant Circuit (src): P = Vsrc × jegsrc; P = 1500 × Isrc; jegsrc= P/1500 (minimum Vsrc = 3 × 500 DC Vol)

Således jegsrc = 1/2 I prc; vi ved, at tabet af induktor kun er relateret til induktorens modstand. Modstanden antages R, så er effekttabet:

P = jeg2R; Pprc = Jegprc2R; Psrc = Jegsrc2 R = (1/2 Iprc)2 R = 1/4 Iprc2 R

Fordele ved dette kredsløb eller Duolins MF -induktionsvarmesystem:

1. Høj effektivitet

Under betingelse af samme effekt og samme induktor er det maksimale tab af Series Resonant -induktoren en fjerdedel (1/4) af Parallel Resonant -induktoren (se ovenstående formel!). Derefter er tab af serieresonant udgangssektion cirka 5% - 10% af maskinkraften, så effektiviteten af ​​MF Induktionsopvarmningssystem, der bruges, seriens resonanskredsløb er 80% - 90%.

2. Lavt energiforbrug

I Series Resonant Circuit er spænding ved induktor ikke relateret til nedbrydningsspænding på strømudstyr. Så så længe induktorisolering er tilladt, kan spændingsstigning ved induktor reducere induktortab, yderligere forbedre maskinens effektivitet. Princippet er det samme som kraftoverførsel af net i højspænding.

Derfor skal du ved design vælge en rigtige Q -værdi, der kan garantere maskinens pålidelighed samt forbedre maskineeffektiviteten, og derefter kan markant Gemme energi 10% -30% csammenlignet med konventionelt thyristor (SCR) induktionsvarmesystem.

3. Høj magtfaktor

Normalt har MF Induktionsopvarmningssystem med IGBT -seriens resonanskredsløb en høj effektfaktor over 0,95. Hvis der korrigeres med 12-puls, kan effektfaktoren være op til 0,98.

4. Let at starte ved enhver belastningstilstand

IGBT er en fuldt kontrolleret kraftenhed. Tænd/sluk for IGBT styres direkte af gate uden nogen relation til effektfaktor og Q-værdi af oscillationskredsløb. Så maskinen kan let lanceres under enhver belastningstilstand.

Anyway MF Induktionsopvarmningssystem med IGBT Series Resonant Circuit er det bedste valg af smedevirksomheder.


Posttid: Feb-04-2021