一种中频电源电路制造技术

本实用新型专利技术提出一种中频电源电路，包括：串联的第一电压源和第二电压源；分别与第一电压源和第二电压源连接的第一平波电抗器和第二平波电抗器；分别与第一平波电抗器和第二平波电抗器连接且相互串联的第一谐振电容和第二谐振电容；以及，与第一平波电抗器和第一谐振电容相连的第一功率器件，和与第二平波电抗器和第二谐振电容相连的第二功率器件；和，连接在第二节点和第五节点之间的炉体感应线圈。本实用新型专利技术提出的中频电源电路具有谐振系统的Ｑ值越高，其输出功率越大的特性，从而可将炉壁做厚，极大地提高了炉体的有效工作时间，降低生产成本，在金属熔炼和感应透热等领域具有非常重要的意义。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电源电路
，特别涉及一种中频电源电路。
技术介绍
感应加热炉广泛用于冶金、冶炼等领域，与传统电弧加热方式相比， 感应加热炉通过感应加热，因此具有节能、污染小、钢液含气量低、合金 元素烧损少、电磁搅拌以及可以精确控制温度等优点。感应加热的中频电源为一谐振系统，可将其Q值定义为系统虚功功率Ps与其所输出的实功 功率Pr之比，即Q=PS/PR。当感应线圈通入角频率为co的交变电流i时， 线圈产生的f兹通分为Oi,①a,和①2三部分，其中，O,为穿过感应线圈的 磁通，①a为穿过炉衬的磁通，①2为穿过钢铁的磁通。主磁通02感生出涡 流达到对钢铁进行加热的目的，漏磁通Oa不对负载进行做实功，仅引入 虛功分量。由于决定漏磁通①a大小的是感应炉炉衬厚度，因此炉衬越厚Q 值越大。现有的中频电源 一般分为并联补偿中频电源电路和串联补偿中频电源 电路。并联补偿中频电源电路和串联补偿中频电源电路具有各自的优缺点， 以下将以举例的方式进行介绍。如图1所示，为现有技术中并联补偿中频电源电路示意图。如图1所 示，炉体电感Lp和补偿电容Cp相并联，直流电压Ep与较大的电抗器Ldp 串联构成恒定电流源给逆变桥供电。其采用强迫换流，即，在第一个桥臂 的晶闸管Tp 1和Tp2导通的状态下强行触发另 一桥臂的晶闸管Tp3和Tp4 ， 因此该并联电路每一次换流都要经受四只晶闸管同时导通的过程，容易发 生逆变颠覆，因此起振成功率较低。此外，该并联电路的输出功率受炉壁 厚度和炉料温度的影响，如果炉壁增厚和炉料升温将会严重地降低其输出 功率，因此采用该并联电路的炉壁无法做厚。4如图2所示，为现有技术中一种串联补偿中频电源电路示意图，直流电压源Es输出的直流电经过平波电容Cds滤波后，形成恒压源，对串联谐 振逆变桥供电。电容Cds通过晶闸管Ts 1 、 Ts2和晶闸管Ts3 、 Ts4交替向 电感线圈Ls放电，形成串联谐振。该类电路的电压会逐步累加，最终形成 电压谐振，即IUcs卜QEs, |ULs|=QEs，其中，Es为电源的输出电压，Q为 LsCs串联谐振回路的品质因数。该类电路的特点是可以实现恒功率输出，类电路在高Q值时，谐振电容和电感上的电压会是输入电压的Q倍，造成 高电压危险。例如， 一般熔炼负栽的Q值在10 20之间变化，这样无论是 炉体线圈还是补偿电容所承受的中频电压都可能达到数万伏。炉体线圈的 电压过高会导致线圈匝间短路而"放炮"，由此可发生炉体爆炸造成炉毁 人伤。并且谐振电容器Cs上的电压过高也会使得其所承受的虛功功率以平 方关系急剧增长(虛功功率二UCsZ(oCs)。由于Q值无法人为控制，只能 通过降低输入的直流电压Es来限制IUCsl和IULs卜因此也大大降低了中频 电源的输出功率P (P^Es2),其结果是延长了冶炼的时间，增加了能耗。如图3所示，为现有技术的另一种串联补偿中频电源电路示意图，直 流电压源Eb输出的直流电经过平波电容Cdb滤波后，形成恒压源，对串 联谐振逆变桥供电。串联谐振电容Cbl和Cb2分别通过晶闸管Tbl和Tb2 交替向电感线圈Lb放电，形成串联谐振。同样，此类电路的恒压源供电模 式也决定了 UCbl+UCb2二恒定常数，因此也无法摆脱了电压累加的弊端。现有技术存在的缺点是，由于受到现有中频电源电路Q值的限制，因 此限制了感应加热炉的炉壁厚度无法增大，从而导致保温效果差，炉龄短、 安全性差等问题，特别是由于经常需要更换炉衬，缩短了炉体的有效工作 时间，增加了生产成本。
技术实现思路
本技术的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决现有 技术中中频电源电路Q值低的技术缺陷，由此可以解决中频电源电路Q值 的限制而引起的中频感应加热炉的炉壁薄、保温效果差、炉龄短、安全性为达到上述目的，本技术提出一种中频电源电路，包括串联的第一电压源和第二电压源，其中，在第一电压源和第二电压源之间具有第一节点；分别与所述第一电压源和第二电压源连接的第一平波电抗器和第 二平波电抗器；分别与所述第一平波电抗器和第二平波电抗器连接且相互 串联的第一谐振电容和第二谐振电容，其中，在第一谐振电容和第二谐振 电容之间具有第二节点，且所述第二节点与所述第一节点相连；阳极与所 述第一平波电抗器和第一谐振电容相连的第一功率器件，和阴极与所述第 二平波电抗器和第二谐振电容相连的第二功率器件，且所述第一功率器件 的阴极与所述第二功率器件的阳极相连，其中，在所述第一功率器件和所 述第二功率器件之间具有第五节点；和连接在所述第二节点和第五节点之间的炉体感应线圈。作为本技术的一个实施例，还包括连接在所述第一节点和所述第 二节点之间的零线滤波电抗器，所述零线滤波电抗器大于所述第一平波电 抗器和第二平波电抗器。使用零线滤波电抗器不仅可以稳定第二节点的电 位，而且可以减小第一滤波电抗器Ldl和第二滤波电抗器Ld2的电感量， 以降低成本。作为本技术的一个实施例，在所述第二节点和第五节点之间还连 接有与所述炉体感应线圈串联的隔直电容，且所述隔直电容大于所述第一谐振电容和第二谐振电容。作为本技术的一个实施例，所述第一电压源正极与所述第一平波电抗器相连，所述第二电压源的负极与所述第二平波电抗器相连。作为本技术的一个实施例，还包括所述第一功率器件和第二功率器件附加的第 一反并联续流二极管和第二反并联续流二极管。作为本技术的一个实施例，还包括所述第一功率器件和第二功率器件附加的反并联可控第三功率器件和第四功率器件，其中所述可控第三功率器件的阳极与所述可控第四功率器件的阴极相连。作为本技术的一个实施例，所述第三功率器件在所述第一功率器件应关断的半周期不开启，所述第四功率器件在所述第二功率器件应关断的半周期不开启。作为本技术的 一 个实施例，在所述可控第三功率器件和所述可控 第四功率器件之间具有第六节点，所述中频电源电路还包括连接在所述第 五节点和所述第六节点之间的第三电感。其中，所述第三电感大于所述第一功率器件和第二功率器件桥臂的分布电感和均流电感。在上述实施例中，所述功率器件为晶闸管、IGBT、 GTO、 IGCT、 GTR、 SITH、或SIT。本技术提出的中频电源电路具有谐振系统的Q值越高，其输出功 率越大的特性，从而可将炉壁做厚，极大地提高了炉体的有效工作时间， 降低生产成本，在金属熔炼和感应透热等领域具有非常重要的意义。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从 下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术上述的和/或附加的方面和优点从以下结合附图对实施例 的描述中将变得明显和容易理解，其中图1为现有技术中并联补偿中频电源电路示意图； 图2为现有技术中一种串联补偿中频电源电路示意图； 图3为现有技术的另一种串联补偿中频电源电路示意图； 图4为本技术第一实施例的中频电源电路结构图； 图5为本技术第二实施例的中频电源电路结构图； 图6-图8为对本技术图5的等效电路图9为本技术实施例包括第一反并联续流二极管Dl和第二反并联 续流二极管D2的电^各图10为本技术另一实施例的中频电源电路示意图； 图11为本技术优选实施例的中频电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中频电源电路，其特征在于，包括：　串联的第一电压源和第二电压源，其中，在第一电压源和第二电压源之间具有第一节点；　分别与所述第一电压源和第二电压源连接的第一平波电抗器和第二平波电抗器；　分别与所述第一平波电抗器和第二平 波电抗器连接且相互串联的第一谐振电容和第二谐振电容，其中，在第一谐振电容和第二谐振电容之间具有第二节点，且所述第一节点和第二节点连接；　阳极与所述第一平波电抗器和第一谐振电容相连的第一功率器件，和阴极与所述第二平波电抗器和第二谐振电容 相连的第二功率器件，且所述第一功率器件的阴极与所述第二功率器件的阳极相连，其中，在所述第一功率器件和所述第二功率器件之间具有第五节点；和　连接在所述第二节点和第五节点之间的炉体感应线圈。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗马，傅强，杨艳，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：实用新型
国别省市：95[中国|青岛]