一种基于全波斩控整流电路的中频炉制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于全波斩控整流电路的中频炉，由三相交流电源，变压器，N个全波斩控整流电路，直流滤波电路，逆变电源和感应线圈构成。全波斩控整流电路有二极管整流电路和多重斩波电路构成，其交流侧电流畸变率很小，当三个单相全波斩控整流电路直流侧串联构成一个三相全波斩控整流电路后，其直流侧输出电压为一个稳定的直流电压，且在0到最大值之间任意可调。其中变压器采用普通的工频变压器，且无需交流侧无功补偿与滤波设备，从而大大降低了设备投资和运行成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供了一种基于全波斩控整流电路的中频炉，由三相交流电源，变压器，N个全波斩控整流电路，直流滤波电路，逆变电源和感应线圈构成。全波斩控整流电路有二极管整流电路和多重斩波电路构成，其交流侧电流畸变率很小，当三个单相全波斩控整流电路直流侧串联构成一个三相全波斩控整流电路后，其直流侧输出电压为一个稳定的直流电压，且在0到最大值之间任意可调。其中变压器采用普通的工频变压器，且无需交流侧无功补偿与滤波设备，从而大大降低了设备投资和运行成本。【专利说明】
本专利技术涉及一种电力转换设备，更具体的说，涉及一种基于全波斩控整流电路的 中频炉。 一种基于全波斩控整流电路的中频炉
技术介绍
中频炉是一种典型的非线性负载，其采用晶闸管整流的方式将交流电整流成直流 电，在其运行过程中产生大量的谐波电流，给电力系统造成了严重的污染，因此需要增加无 功补偿与滤波设备，滤除谐波电流；这大大增加了设备投资和运行时的损耗。此外，中频炉 一般需要配备整流变压器，用于将电压转换到合适的电压等级，若中频炉的功率较大时，就 需要采用12脉波整流或是24脉波整流，由于整流变压器比普通的变压器昂贵的多，损耗也 很大，因此由变压器产生的设备投资和运行损耗也非常大。 有的厂家用基于IGBT的可控整流电路代替晶闸管整流电路，用于向串联型中频 炉供电，其交流侧电流畸变很小，功率因数很高，不需要无功补偿和滤波设备。但是基于 IGBT的可控整流电路容量有限，且可扩展性不强，设备昂贵，控制复杂，可靠性比较低，在中 小功率的场合还勉强可以，但是在大功率的场合，便无法胜任了。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于全波斩控整流电路的中频炉，其中 全波斩控整流电路的交流侧电流畸变很小，功率因数很高，其直流侧输出是一个稳定的直 流电压，且在0到最大值之间任意可调。 本专利技术采用以下方法来实现本专利技术的目的。 -种基于全波斩控整流电路的中频炉，其特征在于：由三相交流电源，变压器，N 个全波斩控整流电路，逆变电路和感应线圈构成。 其中三相交流电源接变压器的一次侧线圈，变压器的二次侧线圈相互隔离，每个 线圈的输出接全波斩控整流电路的交流输入端，N个全波斩控整流电路的直流侧输出串联 连接，然后接到直流滤波电路上，直流滤波电路的另一侧接逆变电路的直流侧输入，逆变电 路的交流侧输出接感应线圈。 直流滤波电路有电容或电感构成，其作用为抑制全波斩控整流电路输出的电压和 电流的波动，为逆变电路提供一个稳定的电压和电流，同时也抑制逆变电路对全波斩控整 流电路的干扰。 全波斩控整流电路包含单相全桥二极管整流电路，滤波电容，补偿电路，多重斩波 电路。 单相全桥二极管整流电路作为全波斩控整流电路的交流输入，单相全桥二极管整 流电路的直流侧接滤波电容（C)，多重斩波电路的输入接滤波电容（C)的两端，多重斩波电 路的输出作为全波斩控整流电路的输出；其中补偿电路的作用为补偿电容的充放电电流。 其中多重斩波电路由多个单重降压斩波电路构成，其中单重降压斩波电路由IGBT (T)，二极管（D)和电感（L)构成，IGBT的集电极作为斩波电路的正极输入，IGBT的发射极， 二极管（D)的阴极和电感（L)的一端相连，二极管（D)的阳极作为斩波电路的输入的负极和 输出的负极，电感（L)的另一端作为斩波电路输出的正极。 多个单重斩波电路的正极输入相连作为多重斩波电路的正极输入，多个单重斩波 电路的负极输入相连作为多重斩波电路的负极输入，多个单重斩波电路的正极输出相连作 为多重斩波电路的正极输出，多个单重斩波电路的负极输出相连作为多重斩波电路的负极 输出。 如权利要求1所述的一种基于全波斩控整流电路的中频炉，其特征在于：所述的 多重斩波电路中的IGBT的占空比为： ￡3 :.- (1)。 h 其中D为所述的直流斩波电路中IGBT的占空比，Vdc为所述的二极管整流电路直 流侧电压瞬时值，L为直流斩波电路输出侧电流，G为等效电导；通过控制等效电导（G)的 大小，便可以控制整流电路输出电压的大小。 其中滤波电容（C)和斩波电路可以等效为一个电导为G的电导，连接在二极管整 流电路的直流侧，从而使二极管整流电路的交流侧电流为正弦波。 全波斩控整流电路的输出电压为： I =丄 X( 2 )。 设二极管交流侧电压的数学表达式为： K;· 〇轉⑶。 则二极管直流侧电压表达式为： = FK|si_l丨⑷。 将式（4)带入式（2)可以得到全波斩控整流电路的输出电压为： - I,: v〇 1',;. = ......^................[J ... e_S.2ef )j (5)。 2/0 由式（5)可以看到，全波斩控整流电路的输出电压中含有直流分量和倍频分量。 所述的变压器的二次侧由一组或多组三相交流电源构成，假设其中一组三相交流 电源的电压为： |'r, = Fm .{."二如(㈣一 2-τ / 3) (6)。 | F, = siiUojf + 2,τ / 3) 根据式（5)可以得到则每个全波斩控整流电路的输出电压为： f- V2 xG ! A I ··*· J'' x Cj , , < = --fl - cos(：2<ar + Hr （7)。 ： I 24 由于全波斩控整流电路的直流侧串联连接，则其直流侧输出电压为： = U& + !\ (8)。 将式（7)代入式（8)可以得到： f5 ir =! ^........^ (9)〇 由式（9)可以看出，三相全波斩控整流电路的直流侧输出电压是一个稳定的直流 电压，单个全波斩控整流电路的直流侧串联后，其输出电压中的倍频波动分量相互抵消了， 而三相交流电源输入的电流为正弦波，可以通过改变等效电导（G)的大小来改变三相半控 整流电路的输出电压。 所述的补偿电路由主Η桥子模块（SM)，一个或多个辅助Η桥子模块（SM广SMn)和 电感（U)构成，其中主Η桥子模块（SM)的直流侧接权利要求1所述的全波斩控整流电路中 的二极管整流电路直流侧滤波电容（C)，辅助Η桥子模块的交流侧，电感（LJ和主Η桥子模 块（SM)的交流侧依次串联连接，形成一个回路；辅助Η桥子模块（SM^SM n)的直流侧接电容 (C^C；)，用于稳定辅助Η桥子模块的直流侧电压； 主Η桥子模块（SM)的控制方法为：二极管整流电路交流侧电压（Va。）为正时，主 Η桥子模块的交流侧输出正电压（?\和T4导通)，二极管整流电路交流侧电压（Va。）为负时， 主Η桥子模块的交流侧输出负电压（T 2和T3导通)，此时，主Η桥子模块的交流侧输出电压 与二极管整流电路交流侧电压（V a。）的瞬时值相等；主Η桥子模块（SM)，辅助Η桥子模块 (SM广SMn)和电感构成一个单相STATC0M系统； 通过控制辅助Η桥子模块（SM广SMn)的交流侧输出电压可以控制该单相STATC0M 系统输出的无功功率，通过调整该无功功率的大小，可以使单相STATC0M系统的感性无功 与二极管直流侧滤波电容（C)的容性无功相互抵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全波斩控整流电路的中频炉，其特征在于：由三相交流电源，变压器，N个全波斩控整流电路，逆变电路和感应线圈构成；其中三相交流电源接变压器的一次侧线圈，变压器的二次侧线圈相互隔离，每个线圈的输出接全波斩控整流电路的交流输入端，N个全波斩控整流电路的直流侧输出串联连接，然后接到直流滤波电路上，直流滤波电路的另一侧接逆变电路的直流侧输入，逆变电路的交流侧输出接感应线圈；直流滤波电路有电容或电感构成，其作用为抑制全波斩控整流电路输出的电压和电流的波动，为逆变电路提供一个稳定的电压和电流，同时也抑制逆变电路对全波斩控整流电路的干扰；全波斩控整流电路包含单相全桥二极管整流电路，滤波电容，补偿电路，多重斩波电路；单相全桥二极管整流电路作为全波斩控整流电路的交流输入，单相全桥二极管整流电路的直流侧接滤波电容（C），多重斩波电路的输入接滤波电容（C）的两端，多重斩波电路的输出作为全波斩控整流电路的输出；其中补偿电路的作用为补偿电容的充放电电流；其中多重斩波电路由多个单重降压斩波电路构成，其中单重降压斩波电路由IGBT（T），二极管（D）和电感（L）构成，IGBT的集电极作为斩波电路的正极输入，IGBT的发射极，二极管（D）的阴极和电感（L）的一端相连，二极管（D）的阳极作为斩波电路的输入的负极和输出的负极，电感（L）的另一端作为斩波电路输出的正极；多个单重斩波电路的正极输入相连作为多重斩波电路的正极输入，多个单重斩波电路的负极输入相连作为多重斩波电路的负极输入，多个单重斩波电路的正极输出相连作为多重斩波电路的正极输出，多个单重斩波电路的负极输出相连作为多重斩波电路的负极输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭高朋，
申请(专利权)人：郭高朋，
类型：新型
国别省市：北京;11