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160kW/30kHz超音频感应加热电源的研究
作者：华北电力大学 张智娟，保定三伊天星电气有限公司 石新春，彭咏龙
Study on 160kW/30kHz Super-frequency Induction Heating Power Supply
ZHANG Zhi-juan, SHI Xin-chun Peng Yong-long
(North China Electric Power University, Sanyi Tianxing Electric Co., Ltd. Baoding 071003, China)
摘要 采用全控型电力半导体器件IGBT，研制了160kW/30kHz 并联逆变式超音频感应加热电源。并提出了一种新颖的零压起动限幅的他激转自激方法；设计了适用于并联谐振逆变器的IGBT驱动电路，顺利解决了驱动信号时间补偿问题。
Adopting full-controllable electric semiconductor device IGBT, a 160kW/30kHz parallel-resonance super-frequency induction heating power supply has been developed and put forward a kind of zero-voltage starting method that can realize the starting from separate excitation to self-excitation. An IGBT drive circuit that suits for the parallel-resonance inverter is designed. It solves the time compensating problem of the drive signal.
关键词 IGBT 超音频 并联谐振 感应加热 逆变器
Keywords: IGBT, super-frequency, parallel-resonance, induction heating, inverter
引言
感应加热在锻造、热处理、熔炼等方面应用非常广泛，而电源是其关键设备，由于晶闸管本身开关特性已无法达到超音频所要求的频率（10KHz~100KHz），过去大多以高频电子管作为功率器件，由于电子管本身特性的限制，使得电源不仅运行费用高，使用寿命短，而且工作效率低，产品质量难以精确保证。八十年代初出现的全控型电力电子半导体器件IGBT，以其高速、易驱动、低通态压降等综合优异特性，现已在超音频领域得到了广泛的应用。但其起动电路和驱动电路一直是研究的重点，本文在分析一般起动和驱动电路的基础上，提出了一种新颖的零压起动且限幅的他激转自激方法，并且设计了适用于并联谐振逆变器的IGBT驱动电路，顺利解决了驱动信号时间补偿问题。
1 工作原理
感应加热电源采用交——直——交变频原理，三相50Hz输入电压经过整流器成为脉动的直流电压，再经过滤波器成为平滑直流电压，而逆变器则由于开关器件的开关作用将直流电压变成不同频率的交流电压供负载使用。其整体结构框图如图1所示。 
图1 超音频感应加热系统整体结构框图
Fig.1 Sturcture of super-frequency induction heating power supply 图中以Ud
为中心分为整流电源和逆变振荡两部分，整流部分通过电流PI调节器和电压PI调节器实现了电压稳定调节和电流限制调节，并有故障检测及显示。逆变振荡部分利用单片机实现他激/自激转换及产生逆变驱动信号。 1
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