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串联半桥在中频熔炼炉中的原理剖析

时间:2021-02-25   访问量:1236

中频炉的主电路为并联谐振式.主电路为半桥逆变串联谐振式的感应炉我国大部分使用的系统是吸收国外先进技术开发的,通过电路分析和数字仿真,得出感应圈的电流为W波形,调节晶闸管的触发周期可达到交流PWM的效果,使得感应圈的电流频率变化,从而实现功率调节。

1、逆变主电路

串联逆变电路可分为全桥逆变电路和半桥逆变的电路,半桥逆变电路如图1所示.C。、C:为补偿电容器,R、L是感应线圈的电阻和电感.在触发晶闸管前,C。、C:已被充电到直流电1压的一半即为一晶闸管(以V,导通为例 厶通时,流过感应圈的都有两部分组成:一是:经过V1、L、R、C。的振荡电流;二是:经过经过V-、L、尺向

  C:充电的充电电流.两路的振荡频率相同.图2中在t。时刻,电容器C。已放电完毕,即U。。=0,同时C。充电到直流电压仉发,所以t-时

刻,流经电路感应器的电流最大.在换流电感的作用下,流经感应圈的两个回路继续流通.一是给电容C。反向充电,二是给电容C。继续充电,直到电感中的能量释放完毕的t:时刻,即i,.一0时.这时C。的电压为负的U。。,保证了晶闸管V,能可靠的关断;此时电容C:的电压达到最大值.在电容C-、Cz电压的作用下,两回路都通过D,管放电,电流方向为由左向右,直到t。时刻,放电电流变为零,这时C,又正向1充电到寺仉,同时触发y:管卧],重复上面的过程.

2 RLC串联电路的零输入响应‘5] 在RLC串联电路中,指定电流、电压的参考方向,根据KVL可德得 
假设u,=Aez得方程(1)的特征根为 
当R、L、C选不同的参数时特征根可能为(a)两个不等的负实根;(b)一对实部为负的共轭复根(c)一对相等的负实根.

因半桥逆变工作在谐振状态,对应方程有一对共轭复根,所以我们只讨论R 过程.若令 根据晶闸管串联谐振半桥逆变电路的触发控制原理川,感应圈电流过零同步信号后,经过数字触发电路延时一定换相控制角度口,发出换相触发信号.谐振电容上电压落后于电流90。,如图4所示.对于电容来说,电容两端的电压滞后电流90。,电压的幅值为专仉,当电流过=虿1Udc。黝£,这样电容电压的表达式(2)进一步可表示为 需要进行保温时,就要降低系统的输出功率.口角增大时,触发脉冲后移,电容初始电压减小,使谐振电压幅值下降,谐振频率也下降.电1容c。又正向充电到寺Ud,即t。时刻时,不要立即触 厶发晶闸管V。,如图6所示,延时丁。到t:时刻再给V。管发触发脉冲,这样晶闸管的触发频率就降低了,从而减小了逆变的输出功率. 感应电炉触发脉冲前移时,换相频率上升,电容上换相初始电压增大,谐振电压幅值提高.从图2中可以看出,在tz~£。区间内的负载电流是反方向的,它与电压UAn的方向相反.此时能量是由负载反馈回电源,而不是电源为负载提供能量.因此应该尽快缩短这

1段时间.图5中,C。正向充电还未到寺u。时,触发 厶晶闸管Vz,缩短了二极管续流时间,提高了晶闸管的触发频率,从而增大了输出功率,提高了系统的效率.
   当

的参数配置,选取C。=Cz=900e一6F;L一0.57e一4H;Ud=1 200V对半桥逆变主电路在中频250Hz下进行仿真,仿真电路如图7所示.中频电炉
4  半桥串联逆变电路的仿真
    根据5kg

 得到通过炉子感应圈的电流波形,电容C。、C:两端的电压波形分别图9所示.

5结论
 1)在半桥逆变中频电源中,流过感应圈的电流每组都是正弦波反相位连接,只要改变连接时刻即改变触发脉冲周期,就能实现功率调节.
  2)电流W波形倍增了感应圈的频率,当相邻两组波形连续时频率250Hz,加到感应圈的单个正弦波形频率实际是500Hz.

中频熔炼炉

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