有芯感应电炉用变频供电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种有芯感应电炉用变频供电装置，包括三相交流电源、对所述三相交流电源进行整流的整流电路以及并接在整流电路输出端上的串联逆变电路，所述串联逆变电路为由两个相串接的补偿电容器和两个相串接的ＩＧＢＴ模块组成的半桥串联逆变电路，两个相串接的补偿电容器和两个相串接的ＩＧＢＴ模块均并接在整流电路的输出端上，所述ＩＧＢＴ模块由一ＩＧＢＴ管和一反并接在ＩＧＢＴ管上的快速恢复二极管组成；两个补偿电容器的串接点Ｖ和两个ＩＧＢＴ模块的串接点Ｗ分别接有芯电炉感应线圈Ｌ。本实用新型专利技术电路简单合理、使用成本低且使用操作方便，能有效解决现有变频供电装置操作复杂、性能不可靠且操作精度低的实际问题。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及有芯感应电炉变频供电
，尤其是涉及有芯感 应电炉用变频供电装置。
技术介绍
釆用有芯感应电炉熔炼有色金属时，由于炉膛易于封闭，因而通常均 需向炉膛内通入还原性保护气体以防止铜液氧化，现如今，上述形式的感 应电炉已成为生产无氧铜线材和棒(板)材的典型理想炉型。现有的有芯感应电炉大多都釆用工频供电方式，即电炉工作频率为电 网本身频率，其技术方案如图l所示，具体由带抽头的可调变压器即多抽头变压器TF,主开关KM,固定平衡电容器Cb，可调平衡电容器CbM平衡 电抗器Lb,固定补偿电容器C,可调补偿电容器Cl,补偿电容器投切接触 器KCl,平衡电容器投切接触器KC2以及控制柜组成，图1中L为有芯电 炉感应线圈。实际使用过程中，通过调节多抽头变压器TF的输出电压来 分级改变有芯感应电炉的输入功率，因而多抽头变压器TF的输出电压需 有足够的调节范围。接在多抽头变压器TF二次侧上的主开关KM,是有芯 电炉通电或断电的操作开关，其操作频繁，每年可达数万次。平衡电容器、 平衡电抗器U和平衡电容器投切接触器KC2组成相平衡装置，且该相平衡 装置用于平衡三相电压和电流，当有芯电炉的功率变化时，平衡电容器的 电容量也要随时改变，因此将平衡电容器分成固定和可调两部分即固定平 衡电容器Cb和可调平衡电容器Cbl;另外，可调部分即可调平衡电容器Cbl 再分成若干级，并且由平衡电容器投切接触器KC2进行切换。补偿电容器 与有芯炉感应线圈L相并联，以补偿有芯炉感应线圈L的功率因数，从而 使电炉获得最大的有功功率。由于有芯电炉工作过程中需要随时改变补偿电容量，为此将补偿电容器分成固定和可调两部分即固定补偿电容器C和可调补偿电容器C1;可调部分即可调补偿电容器Cl又可再分成若干级， 并且由补偿电容器投切接触器KC1进行切换， 一般为手动操作。综合分析，现有有芯感应电炉所釆用的工频供电装置存在以下缺点和 不足1、设备构成复杂，占地面积大；2、根据电炉输出功率的变化情况， 由人工调节平衡电容器的投入量来达到三相平衡；3、根据电炉输出功率 的变化情况，由人工调节补偿电容器的投入量达到功率因数补偿；4、通 过改变调压变压器的抽头进行功率调节；5、上述三相平衡、功率因数补 偿和功率调节时所进行的调节，都是分级调节，因而不够精准；6、调节所用的调压开关、主开关KM、平衡和补偿电容器的调节开关等机械开关都 是带负载动作，需要经常维修、更换，使用成本高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供有芯感应电炉用变频供电装置，其电路简单合理、使用成本低且使用操 作方便，能有效解决现有变频供电装置操作复杂、性能不可靠且操作精度 低的实际问题。为解决上述技术问题，本技术釆用的技术方案是有芯感应电炉用 变频供电装置，包括三相交流电源、对所述三相交流电源进行整流的整流 电路以及并接在整流电路输出端上的串联逆变电路，其特征在于所述串 联逆变电路为由两个相串接的补偿电容器和两个相串接的IGBT模块组成 的半桥串联逆变电路，两个相串接的补偿电容器和两个相串接的IGBT模 块均并接在整流电路的输出端上，所述IGBT模块由一 IGBT管和一反并接 在所述IGBT管上的快速恢复二极管组成；两个补偿电容器的串接点V和 两个IGBT模块的串接点W分别接有芯电炉感应线圈L。所述整流电路为由六个二极管组成的三相桥式整流电路。 所述整流电路的输出端上还接有由滤波电抗器Ld和滤波电容器"组成的LC滤波电路；所述三相交流电源经整流电路整流且经LC滤波电路滤 波后，输入至串联逆变电路。本技术与现有技术相比具有以下优点，1、电路简单合理，使用 成本低且操作使用简便。2、体积小，节省占地面积。3、其三相交流电源 的整流电路为由6个二极管组成的三相桥式整流电路，由于其整流元件釆 用二极管，因而无需控制，输入电压电流始终同相，电网恻功率因数高。 另外，由于本技术所釆用的整流方式为三相全波整流方式，则电压电 流三相自然平衡；同时，整流电路输出端上接有由滤波电抗器Ld和滤波电 容器Cd组成的LC滤波电路；三相交流电源经整流电路整流且经LC滤波电 路滤波后，输入至串联逆变电路。4、性能安全可靠，所釆用的串联逆变 电路为并接在整流电路输出端上且由两个相串接的补偿电容器和两个相 串接的IGBT模块组成的半桥串联逆变电路，两个相串接的补偿电容器和 两个相串接的IGBT模块均并接在整流电路的输出端上；两个补偿电容器 的串接点V和两个IGBT模块的串接点W分别接有芯电炉感应线圈即负载 线圈L，通过此半桥串联逆变电路向有芯电炉感应线圈L提供变频交变电 能，因而本技术电炉输出功率的调节为无级调节，实际使用时可根据 有芯感应电炉炉内金属的质量来任意调整功率，使之匹配，这样可以大大 降低能耗；另外，其调节开关不带载动作，开关的通断电靠电子开关器件 实现，因而无易损件，运行成本低。5、由于IGBT模块由一 IGBT管和一 反并接在所述IGBT管上的快速恢复用二极管组成，IGBT管(即绝缘栅双 极晶体管)具有自关断能力，通过对其基极进行控制，可在任何时候令其 瞬时通断，因此电路结构简单、可靠且负载功率因数高。由于IGBT模块 组成的半桥串联逆变电路工作频率可高于固有谐振频率，因而其工作频率 范围宽，这样，在冷料熔化或空炉加料时可提高工作频率，使电炉效率提 高，加热速度加快。6、本技术的工作原理是当IGBT模块正向导通 即正导通时，电流从滤波电容器Cd流入串联逆变电路，负载线圈L得到有 功功率；当IGBT模块反向导通即反导通时，由于串联逆变电路的电流方向为从串联逆变电路向外流出，因而串联逆变电路中的能量回送到滤波电容器Cd中进行保存。也就是说，负载线圈L中实际得到的功率是IGBT模 块正向导通期间三相交流电源送出的能量和IGBT模块反向导通期间串联 逆变电路回送的能量之差。实际应用过程中，通过改变IGBT模块中IGBT 管的触发频率，就会改变正向电流和反向电流的时间比。当触发频率接近 谐振频率时，正向电流时间变长，反向电流时间变短，负载线圈L的功率 就增大。当触发频率远离谐振频率时，情况相反。因此，对于本技术 来说，只需改变IGBT模块中IGBT管的触发频率就可以改变负载线圈L上 的功率。综上，由于滤波电容器Cd容量很大，它对中频电流是直通的，因 而工作时，两个IGBT模块对有芯电炉感应线圈L来说，相当于交流供电， 这种电路等效为标准的串联谐振电路，调节两个IGBT模块中IGBT管的开 关频率就可以改变有芯电炉感应线圈L的功率。7、适用面较广，属于感 应加热
，适用于铜、铝、锌等有色金属的熔炼，保温以及铸铁的 保温，另外在浇注线上也可用作浇注炉。总之，本技术电路简单合理、 使用成本低且使用操作方便，能有效解决现有变频供电装置操作复杂、性 能不可靠且操作精度低的实际问题；其操作使用灵活方便，可依据炉料情 况改变工作频率；无平衡和补偿装置，土建费用小；对于相同生产率的有 芯感应电炉的变频供电装置，本技术的初次投资费用较传统方式低 15%。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为现有有芯感应本文档来自技高网...

【技术保护点】
有芯感应电炉用变频供电装置，包括三相交流电源、对所述三相交流电源进行整流的整流电路（１）以及并接在整流电路（１）输出端上的串联逆变电路（２），其特征在于：所述串联逆变电路（２）为由两个相串接的补偿电容器和两个相串接的ＩＧＢＴ模块组成的半桥串联逆变电路，两个相串接的补偿电容器和两个相串接的ＩＧＢＴ模块均并接在整流电路（１）的输出端上，所述ＩＧＢＴ模块由一ＩＧＢＴ管和一反并接在所述ＩＧＢＴ管上的快速恢复二极管组成；两个补偿电容器的串接点Ｖ和两个ＩＧＢＴ模块的串接点Ｗ分别接有芯电炉感应线圈Ｌ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：颜文非，李超，
申请(专利权)人：西安机电研究所，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]