摘 要：文章給出了500kW IGBT并聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源的主電路結(jié)構(gòu)，其整流器采用晶閘管相控整流方式，逆變器采用全控型器件IGBT，整個(gè)感應(yīng)加熱系統(tǒng)工作在弱容性準(zhǔn)諧振狀態(tài)。文中給出了感應(yīng)加熱電源控制結(jié)構(gòu)，對(duì)整流側(cè)和逆變側(cè)的元件參數(shù)進(jìn)行分析與計(jì)算。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)諧振；感應(yīng)加熱；電源；硬件；參數(shù)

1 概述

目前，作為國(guó)際上較為先進(jìn)的加熱技術(shù)——感應(yīng)加熱技術(shù)，相較于傳統(tǒng)加熱方式，具有一定程度上的優(yōu)勢(shì)，如高加熱效率、加熱速度快、可控性強(qiáng)和便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等[1]，因此在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。感應(yīng)加熱技術(shù)的核心技術(shù)點(diǎn)在于感應(yīng)加熱電源的研究，感應(yīng)加熱電源的性價(jià)比對(duì)感應(yīng)加熱系統(tǒng)獲得應(yīng)用的速度與廣度起著至關(guān)重要的作用[2]，隨著電力電子器件制造技術(shù)及其控制技術(shù)的逐步成熟，以電力半導(dǎo)體器件為主要元件的固態(tài)電源的制造成本正在迅速下降，不斷提升其性能水平是這種新技術(shù)獲得最大限度推廣的重要條件。

本文所研究的500kW IGBT并聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源中的整流器采用晶閘管相控整流方式[3]，由全控型器件IGBT組成并聯(lián)諧振式逆變器，負(fù)載槽路的諧振頻率要略低于主開關(guān)器件的開關(guān)頻率，整個(gè)系統(tǒng)工作在弱容性準(zhǔn)諧振狀態(tài)[4]，本文主要分析、計(jì)算了整流側(cè)和逆變側(cè)的元件參數(shù)。感應(yīng)加熱電源控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 整流側(cè)硬件參數(shù)分析設(shè)計(jì)

2.1 整流橋晶閘管的選型

整流器采用三相橋式可控整流[5]，通過改變整流控制角來改變整流器輸出電壓。

進(jìn)線的線電壓為：U1=380V

整流器輸出電壓為：Ud=1.35U1=513V

整流元件所能承受的峰值電壓為：660V

負(fù)載電壓有效值為：U0= =1.11Ud≈575V

輸出電流有效值為：Id= = =870A

因此，晶閘管的通態(tài)平均電流為：I= = =360A

選擇晶閘管型號(hào)為：KP-800A/1200V

2.2 濾波電容器的分析設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中濾波和穩(wěn)定電壓的功能主要由濾波電容器C來完成，其電壓紋波脈動(dòng)為300Hz，濾波電容器C與直流電源的等效負(fù)載Z0的乘積等于濾波電路的時(shí)間常數(shù)[6]，其值必須是紋波中基波的周期時(shí)間的6-8倍以上[7]，即

電源諧振時(shí)的阻抗為：Z0= =0.66

3 逆變側(cè)硬件參數(shù)分析設(shè)計(jì)

3.1 IGBT的參數(shù)分析設(shè)定

IGBT所承受的正向電壓值就是前端整流器的輸出電壓Ud，實(shí)際應(yīng)用中留有一定的安全裕量，一般為2到3倍的Ud[8]，所以IGBT的額定電壓為：

UN=2～3Ud=1026～1539V

因此可選定額定電壓為1500V的SKM100GB123D IGBT。

3.2 槽路參數(shù)分析設(shè)定

因?yàn)橹C振時(shí)阻抗為：Z0=Q2R（在此，取Q=4）[9]

所以槽路電阻為：R= =0.04

又因?yàn)镼= = ，[10]

所以，選取槽路R=0.04？贅，L=2.55？滋H，C=100

4 結(jié)束語

本文中，全控型器件IGBT組成并聯(lián)諧振式逆變器作為硬件電路的逆變器，系統(tǒng)工作在弱容性準(zhǔn)諧振狀態(tài)，通過分析比較，設(shè)定了整流側(cè)和逆變側(cè)的主要元件參數(shù)。

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作者簡(jiǎn)介：邱燕（1981-），女，漢族，陜西西安人，陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士，主要從事電力電子技術(shù)方面的研究。