KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较解析
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较解析
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较一、新型IGBT中频电源的特点IGBT（绝缘栅双极晶体管）是MOSFET（双极型晶体管）与GTR（大功率晶体管）的复合器件。
因此，它既具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大，阻断电压高等多项优点，是取代GTR和SCR( 可控硅)的理想开关器件。
从1996年至今，尤其是最近几年来IGBT发展很快，目前已被广泛地应用于各种逆变器中。
（1）IGBT控制是采用导通宽度及频率来实现对输出功率进行无级调节的中频电源，且采用串联谐振，无需加启动电路及前级调压装置，因此启动相当方便，启动成功率百分之百，调节输出功率极为方便。
（2）整流部分采用二极管三相全桥整流，使得控制电路极为简单，维修技术量降低。
（3）目前大部分厂家采用德国西门子公司产品作逆变器，中频电源寿命在3万次以上，采用了限压过流过压保护电路，使得故障率极低，并且过流过压保护动作时报警器马上报警显示且保护停机。
综上所述，IGBT中频电源作为铸造熔炼中频感应加热电源，是电力电子技术发展的必然趋势，它将成为二十一世纪铸造行业现代化的重要标志。
二、一拖二感应电炉系统一拖二感应电炉系统即功率共享电源系统的感应电炉，。
即一台中频电源能同时向二台电炉供电，并能在额定功率范围内自由分配向各台电炉的输入功率。
它从上世纪90年代初在国外问世，恰好遇到我国经济改革开放的大发展年代，因此这种电炉系统几乎同步进入我国的铸造业，并且得到铸造界的青睐和认同。
但碍于当时国内电炉制造商尚未开发出该项技术，而进口设备的昂贵价格又使许多铸造厂望而怯步，限制了它在我国铸造业的广泛应用。
据相关资料介绍，从我国1993年引进第一台一拖二电炉系统起到目前为止，全国现有一拖二电炉系统大约共计有近100套左右，其中功率最大的一套为6000kW功率共享电源配置二台8吨电炉。
一拖二电炉的优点采用中频感应电炉可以配置比工频感应电炉更大的功率密度（例如可以配置比工频电炉的极限配置功率密度300kW/t大3倍左右的功率密度，即达到900kW/t以上），并可实现批料熔化法。
KGPS—C型中频感应炉常见故障分析
KGPS—C型中频感应炉常见故障分析KGPS-C型全集成化可控硅中频炉是利用可控硅把50HZ的工频电流变换成某一种频率中频电流的半导体变频装置，代替了大多数燃料加热的燃烧炉。
具有清洁、节能、高效、生产率高、损耗小、无污染等优点。
该设备维护与检修工作十分重要。
能及时发现各种隐患，避免重大事故并保证长期安全生产。
标签：感应圈；电力电容器；中频感应炉；故障分析1 中频炉工作原理及电气原理1.1 中频炉的工作原理1.2 中频炉电气原理通过由6只晶闸管元件组成的三相桥式全控整流电路，把50HZ的工频交流电流整流成直流，再经过一个过滤器（直流电抗器）进行滤波，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成为具有一定频率的单相中频电流。
供给感应线圈（负载），所以这种逆变器实际上是一只交流-直流-交流变换器，其基本线路如图2：2 中频炉常见故障及处理方法中频感应炉故障主要分为控制部分和主电路部分，其中包括补偿电容器，感应器在内的谐振回路、水冷、母排等部分。
按故障种类来说可分为过流、过压、失压、欠压、水压低以及输出的中频功率低等。
其中故障发生较频繁的主要有可控硅击穿、电容击穿、控制板故障、感应圈的匝间短路等。
2.1 开机不能正常启动的处理首先检查冷却水是否打开或水压不够，这将造成电接点水压表内的常开接点未接通，中频柜内的整流电源板没有电，即没有整流电压输出，造成不能开机，打开冷却泵或调节水压至1.5-2KG即可解决上述问题。
如与上述问题无关，应检查缺相指示灯是否亮，灯亮则说明缺相，而缺相会导致开机不能启动，然后，再查看控制板的电源是否正常，如果电源有17V，说明工作正常，如果不是17V，则应检查电源的变压器进线端是否为220V，出线端是否为17V，如果不是，就应当更换电源变压器。
2.2 启动后，听到中频声音，随即逆变失败，此故障多为过流引起，产生过流的主要原因有：（1）感应圈发生对地短路或匝间短路。
此故障大多数是由于炉衬渗漏铁液，铁液冷却后感应圈与地连通及匝间连通造成短路过电流。
KGPS晶闸管变频装置使用说明书
调节器电路的工作过程可以分为两种情况:一种是在直流电压没有达到最大值的
时候,阻抗调节器和综合调节器的反馈基本上相同,限压限流对二者均起作用,由于阻
抗调节器的反馈系数稍大于综合调节器，此时对应的为最小逆变Θ角,系统完全是一个
标准的电压、电流双闭环系统;另一种情况是直流电压已经达到最大值,由于数字移相
的特点——在移相顶端（α＝0 处）存在一个移相死区，直流电压到最大值后，再增
Q2
B
C10
A
1
2
3
4
R4
D
D13
L E D3
G1
D16
C2
K1
C
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D24 LED4 C9
B
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A
3
4
整流触发自诊断系统：由上图可看出脉冲指示灯串联在输出回路上，当整流硅控
制极内部开路，或控制极走线发生断路时，脉冲灯将不能正常点亮。当整流硅控制极
内阻过大或过小脉冲灯亮度将发生变化。当然，当主控板发生故障时相应的脉冲灯也
锦州华新电力电子有限公司
KGPS 系列晶闸管变频装置使用说明书
为了使控制电路能够更可靠准确的运行，整流触发回路还设置了上电延时、上电 复位、欠压保护、缺相保护等检测线路。
缺相保护，当三相交流同步发生缺相时，由 D23、D40、D55 组成的缺相保护电路 输出高电平，驱动 IC20 发出保护信号。
欠压保护由 R85、DW7、D58 等组成，当电源+15V 电压低于 12V 时 IC20 的高触发 阀值电平将由原来的 10V 变为 8V 以下，而 D58 阴极电位受稳压二极管 DW7 稳压作用， 被箝位于 8.0V 电位上，此时， IC20-6 电位大于 IC20-5 的阀值电平，IC20 发生反转，
KGPS晶闸管中频电源保护电路的设计
过对 Ｋ Ｐ Ｇ Ｓ品 闸 管 中频 电源 产 生 故 障 的原 因 进 行 分析 ， 计 了相 应 的保 护 电路， 其在 发 生 故 障 时 能及 时保 护 电源 设 备 。 设 使 关 键 词 ： 品 闸管 中 频 电源 过 电压保 护 过 电流保 护
中 图分 类 号 ：Ｔ ６ 文献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １７．８ １（ ０ ８ ３６ ．２ Ｎ８ ６ ２４ ０ ２ ０ ）０ ．２０
１ 引 言
品 闸管 中频 电源 以其 效 率高 、制造 周 期短 、 安装 维 修方便 、操作 简便 、 占地 面积 小 、容 易 实 现 自动控 制 、环保 等 突 出的优 点，得 到 了越 来越 广泛 的 应用 。然而 ，由于 品闸管 中频 电源装 置 的
工 作受 供 电电 网及 负 载的 影响较 大 ，而且 晶 闸管 元件 的超 载 能力又 较 小 ，故 要使 装置 可靠］ 作 ，
３ＫＧＰ Ｓ晶 闸 管 中频 电源 的常 见故 障
Ｋ Ｓ 品闸管 中频 电源 常见 的故 障类型 有 ： ＧＰ
保护 电路 。限流 限压 电路设 计如 图 ２所 示 ，电流 、 电压 检 测 电路 分别 取 出负载 的 电流 和 电压信 号 ， 经过 桥式整 流 电路后 ，分 别从 Ｒ ５ Ｒ ６ Ｐ 和 Ｐ 上得 出
缘 被击 穿而造成相 间短 路等等 。在 Ｋ Ｓ晶闸管 ＧＰ
中频 电源装 置 中，整流 桥 的某个 品 闸管若 由于某
必须 要有 完备 的保护措 施 。本 文分析 了 Ｋ Ｐ Ｇ Ｓ品 闸管 中频 电源 产 生故 障的 原因 ，设计 了相应 的保 护 电路 ， 使其 在发 生故障 时能及 时保护 电源 设备 。
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维普资讯
KGPS中频电源检查与调试
1引言某放射性固体废物处理设施设置了两台中频感应炉用于低放射性污染金属熔炼去污作业，其配备的KGPS中频电源主要是为熔炼炉的炉体部分提供符合运行要求的中频交流电，使炉体内低放射性金属废物在电磁感应作用下加热熔化。
为保证中频炉能够安全、稳定、可靠运行，确保熔炼去污工作顺利完成以及现场工作人员的安全，在熔炉运行前须对电源部分进行检查调试。
2中频电源组成、工作原理中频电源型号为KGPS-1000/0.5s，额定功率1000kW，频率500Hz，由整流电路、逆变电路、滤波电抗器、炉体及控制电路组成，采用水冷方式对炉体进行冷却[1]。
如图1所示，三相全控桥式整流电路（V1-V6）将输入工频交流电整流为直流电，经电抗器Ld滤波后，成为一个恒定的直流电送往并联型逆变电路（V7-V10），把直流电流逆变成频率为500Hz中频电流提供给感应线圈L，在线圈内通过电磁感应产生的热量使炉体内的低放射性金属废物金属R 熔化。
感应线圈为感性负载会产生大量无功功率，电容器C为电路提供无功补偿[2]。
V1V3LdV5V7V8LR CUcUbUaV4V6V2V9V10图1中频电源主电路整流电路为三相全控桥式整流，电源的功率设定以及调节都是通过对整流桥可控硅晶闸管的控制角的控制来实现（根据公式Ud=2.34UCosα）[3]，Ud是整流输出电压，α是整流可控硅晶闸管的控制角，U是输入电压。
从公式可知，在输入电压一定情况下，通过调整可控硅晶闸管控制角就可以调整输出电压，从而实现对功率的调整。
逆变电路中的两对起逆作用的可控硅晶闸管交替开通与关断，实现了直流电与交流中频电的转换。
KGPS中频电源检查与调试Checking and Debugging of KGPS Intermediate Frequency Power Supply贺长安屾，何莉莉，薛亮，何（四川省核工业辐射测试防护院，成都610061）HE Chang-an，HE Li-li，XUE Liang，HE Shen(SichuanRadiationDetection&Protection Institute ofNuclearIndustry,Chengdu610061,China)【摘要】为确保某放射性废物处理设施中频炉安全稳定运行，在熔炉投入运行前需要对其电源部分进行检查和调试。
KGPS中频感应加热电源常见故障及检修方法研究
KGPS中频感应加热电源常见故障及检修方法研究摘要：文章首先简要阐述了KGPS中频感应加热电源的电子元件构造原理，而后从加热电源的工作实况入手，阐述了其重点部位可能出现的故障问题以及检修思路。
最后结合以往的检修维护工作经验，对排查KGPS中频感应加热电源运行故障的检修方法进行了分析总结，希望可以为相关运维单位技术人员带来一定的理论帮助。
关键词：KGPS中频感应加热电源；检修维护；常见故障前言：KGPS中频感应加热电源具有体积小、重量轻、效率高的特点，它可将50Hz三相工频交流电逆变成1kHz-10kHz单相中频电能。
从电子工件的工作原理来看，KGPS中频感应加热电源的非接触式加热单元中含有大量易损易耗类型的元件，所以只有掌握科学的检修维护方法，才能确保KGPS中频感应加热电源工作运行稳定可靠。
1.KGPS中频感应加热电源的工作原理与构造KGPS中频感应加热电源本质上是一个利用电磁感应原理产生交变次的逆变电源，在由于电源导体在交变磁场中会产生“电流-涡流”的感应效应，因此它可以使内部的导体将电能转化为熔化、淬火、焊接或其它热处理工艺的高效率热能。
它的内部构造主要分为如下几个部分：一是晶闸管元件与电抗器，其主要作用是将三相工频交流电整流为直流电，再由电抗器负责平波形成恒定的直流电流输出至下一单元；二是单相逆变桥，它的功能是将输出的直流电再逆变为负载段所需要的单相中频电流；三是负载单元，由一个补偿电容器作为并联谐振电路的端口，再与一个感应线圈连接组成，负责将单相中频电流转换为生产所需的特定中频电能；四是电流互感器，工作电流被其识别后，会被自动处理为控制电路板可识别的电信号，主要用于电路的短路保护以及过流保护[1]。
在KGPS中频感应加热电源实际投入应用的过程中，为了避免SCR换相以及开关操作所产生的瞬间过电流、“毛刺”带来的不良工况问题，还需要在电源进相线部位安装设置一个压敏电路或阻容滤波电路来吸取电源的异常信号。
洛阳海特 ＫＧＰＳ中频电源装置 ＳＣＲ系列控制板 使用说明
２）适用频率范围 ４００Ｈｚ－８０００Ｈｚ
３）起动方式
零电压软起动
４ ） 起 动 成 功 率 :轻 载 不 小 于 １ ０ ０ ％ ,重 载 不 小 于 ９ ５ ％
５）调整方式
电流、电压双闭环调节
６）整流触发脉冲移相范围
０－１５０°
７）整流触发脉冲形式及脉宽 双窄脉冲列１８°
８）整流触发脉冲最大触发电流 大于８００ｍＡ
我公司生产的ＳＣＲ系列中频电源控制板具有以下优点： 1． 控制 板 采用 了 先进 的集 成 电路 作 为控 制系 统 的核 心 ，控 制能 力 极强 ，集
成度 高 ，整个 控 制 电路 安 装在 一 块 280*220mm 左 右的 印 刷 电路 板 上 ，与 主电路的连线只用四五十条，简单而且可靠，却具有强大的控制功能。 2． 控制板采用三相电源同步直接输入，省去了体积较大的同步变压器等， 使整机电路进一步简化，设备体积减少，安装调试简单而且维修方便， 控制系统如有故障，只要将备用板换上即可，省时省力，不影响生产。 3． 该 控 制 板 采 用 内 置 固 态 继 电 器 代 替 了 外 设 的 中 间 继 电 器 ，进 行 起 动 和 停 止的控制，不仅节省了成本与设备体积，而且使连线变得更加简单。 4． 该控制板具有完善的过流、过压、限流、限压等多路保护系统，一旦电 路出 现 故障 ，保 护 系统 能 在短 时 间内 动作，可 靠地 保 护 晶闸 管 和中 频电 容 等 贵 重 元 件 ，以 免 损 坏 ，造 成 不 必 要 的 损 失 。该 控 制 板 还 具 有 保 护 动 作 后 ，功 率 调 节 电 位 器 反 时 针 旋 到 底 时 ，保 护 系 统 自 动 复 位 ，有 效 地 防 止 了 误 操 作 且 在 大 功 率 状 态 下 电 源 系 统 快 速 启 动 ，有 大 的 冲 击 而 造 成 元 器件的损坏。 5． 该 控 制 系 统 采 用 零 电 压 软 起 动 和 慢 起 动 的 功 能 ，并 采 用 了 先 进 的 双 闭 环 调 节 系 统 ，在 实 际 使 用 中 能 100%可 靠 起 动 ，并 且 起 动 无 冲 击 。设 备 在 实 际运行中，负载变化较大的情况下，也能够稳定可靠地工作。 6． 该 控 制 系 统 调 整 点 少 ，控 制 板 安 装 好 后 ，用 户 只 需 将 过 流 、过 压 、限 流 、 限压调整好即可。 7． 该控制板控制的电源设备对各种负载的适应性强，可广泛应用于煅造、 冶炼、精密铸造、热处理、焊接、弯管等工业领域。 我公司生产的ＩＧＢＴ高频电源控制板除具有ＳＣＲ系列中频电源控制板 类似优点外，还设有水压．温度等保护，设备频率范围可从３ＫＨｚ－５０Ｋ
IGBT与可控硅区别
请问，在整流器中，应用IGBT整流与用可控硅整流有什么差别？另外，功率器件IGBT与可控硅的整流有什么区别？谢谢努力工作，多多挣钱2008-3-2 13:23:48 IP: 保密8355335等级:光明使者权限:普通用户积分:753金钱:4819声望:16经验:2193发帖数:2135注册时间:2006-5-8编辑删除引用第2楼可控硅整流器能够均匀调节输出电压，绝对珍藏：《深入浅出西门子S7-200PLC第二版》电子版变频器与PLC资料下载，天天更新2008-3-2 21:31:25 IP:保密99618等级:权限:普通用户积分:3445金钱:2946声望:-22经验:1901编辑删除引用第3楼看看这个摘要：本文对历年来得到广泛应用的可控硅全桥并联逆变固体电源以及近几年得到快速发展的IGBT半桥串联逆变固体电源的各项性能及它们的适用配套对象(电炉)进行了详细的比较分析。
它将有助于用户根据各自的工艺要求正确、合理、经济地选用合适的供电电源。
关键词：可控硅;IGBT;中频固体电源，感应电炉The performance comparison between MF power supply with SCR and IGBTYan Wenfei Yin Jingxing ( Xi’an Mechanical and Electric Research Institute 710075)Abstract: The performan ce and it’s application for the SCR solid state MF power当电炉的功率在1500 kW以下时，如果需要高性能，能耗低，可以选择IGBT中频感应电炉。
如果要求低价格，则可选择SCR全桥中频感应电炉。
当电炉的功率在1500 kW以上时，通常应该选择SCR全桥中频感应电炉，它具有更高的稳定性和可靠性。
对于熔化电炉而言，因为电炉经常工作在满功率状态，所以功率因数已不是主要问题。
IGBT和可控硅的中频炉比较及优点
• 可控硅具有体积小、效率高、稳定性好、 工作可靠等优点。多用来作可控整流、逆 变、变频、调压、无触点开关等。家用电 器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视 机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、 声光电路、定时控制器、玩具装置、无线 电遥控、摄像机及中频炉等工业控制等都 大量使用了可控硅器件。
• IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝 缘栅双极型功率管，是由BJT和MOS组成的复合 全控型电压驱动式电力半导体器件, 兼有 MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方 面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱 动电流大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快， 但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两 种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常 适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如 交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引 传动等领域。
IGBT和可控硅的中频炉比 较
• 可控硅整流元件的简称,亦称为晶闸管。是 一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半 导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它 的功用不仅是整流，还可以用作无触点开 关以快速接通或切断电路，实现将直流电 变成交流电的逆变，将一种频率的交流电 变成另一种频率的交流电等等。
KGPS使用说明书
KGPS系列中频固态电源使用说明书西安迪利捷机电科技发展有限公司电话：（办）传真：网址：E-mail：公司简介西安迪利捷机电科技发展有限公司（西安迪利捷科技\DeLiJayst），是以研发、设计、制造及销售感应加热设备及控制线路为主的企业。
公司人员配备合理，其中工程技术人员占公司人数的40%以上，具有自主研发电子、自控、机械等多方面的能力。
在不断吸收国內外先进科技技术的同时，长期与西安电炉研究所、交通大学、西安石油大学、浙江大学等多家科研单位合作，已成功开发出用于淬火、透热、熔炼、钎焊、烧结等多领域的高、中、低频成套先进设备，特别是近两年来开发出的大功率Insulated Gate Bipolar Transistor 电源，填补了国内大功率超音频感应加热用电源的空白；为了适应行业发展需要，公司技术人员经过多年的不懈努力，相继开发出DLJ-3；DLJ-6；DLJ-7；DLJ-88；DLJ-24；DLJ-G3用于高、中、低频感应加热设备的控制主板，其市场占有率达到感应加热控制板行业的60%以上。
在开发新产品的同时我公司时刻遵循“依靠科技进步诚信务实发展”的原则，依靠强大的技术力量，为客户提供高品质、高性能的产品，公司产品以其可靠的质量与良好的售后服务在广大客户中赢得较高的赞誉。
公司自创立以来，就确立了“我们的信誉和客户的满意是最好的财富”为目标，以项目带动企业发展、以产品创新来提升企业竞争力的战略，公司坚持以人为本、和谐发展，从而增强了企业的凝聚力和向心力，不断推动企业发展。
目录1.概述―――――――――――――――――――――――（3）2.技术要求―――――――――――――――――――――（4）3.技术数据―――――――――――――――――――――（5）4.变频器工作原理――――――――――――――――――（5）5.调试―――――――――――――――――――――――（12）6.安装―――――――――――――――――――――――（15）7.维护与保养――――――――――――――――――――（16）8.操作方法及注意事项――――――――――――――――（17）9. 控制电路板各故障显示灯――――――――――――――（18）一、概述KGPS系列感应加热晶闸管变频装置，是利用晶闸管将三相工频交流电能变换成几百或几千HZ的单相交流电能。
可控硅中频电炉与IGBT晶体管模块中频电炉经济效益的比较
可控硅中频电炉与IGBT晶体管模块中频电炉经济效益的比较
可控硅中频电炉在经济效益方面存在的缺点：
可控硅中频电炉故障率很高，逆变侧可控硅经常被击穿，电容器需要经常性的更换，电抗器线圈经常烧毁，每年材料费直接损失达数千元，另外在修理过程中，钢水冷却凝固，修好后重新熔炼，造成重复用电，浪费了电能，影响产量，直接造成经济损失。
可控硅中频电炉在使用一年后，就会出现水路堵塞、结垢，工作时发现水路不通，就必须停车修理；而在处理过程中，同意存在重复用电的问题，导致电能和产量的损失。
可控硅中频电炉是并联谐振电路，也是电流谐振电路，它会使铜排、电缆、感应圈温度急剧升高，冷缺水池需要经常排热水冷水来保持水温在35度左右，以保证熔炼的正常运行。
目前，可控硅中频电炉生产厂家为了迎合用户的要求，要产量、要速度，采用将感应圈匝数减少，增大了电源功率，增大变压器容量，导致在同样的0.5吨300千瓦可控硅中频电炉，每熔炼一炉钢水，它的功率必须达到400~450千瓦。
IGBT晶体管模块中频电炉是串联谐振电路，也是电压谐振电路，它的谐振电压高、电流小、铜排、电缆、感应圈温度升高有限，冷却水池也无需频繁加放冷水降温，节约了大量的水资源。
IGBT晶体管模块中频电炉之需要使用315KV A变压器即可正常工作，如果可控硅中频电炉使用同样容量的变压器（315KV A），就必须使用强制风冷，或者将变压器放入冷却水池中，否则变压器将会被烧毁。
变压器每千伏安基本电费18元，相当于每月增加1800元电费，每年增加电费达到21600元。
以上内容由河北恒远电炉()提供。
KGPS-1中频电源控制线路原理分析
KGPS-1中频电源控制线路原理分析田志明王斌摘要：本文较全面的对西安科技人员设计，行业流行最广的中频电源KGPS-1恒功率控制线路原理进行了分析。
关键词：中频电源感应加热中频炉控制板KGPS-11 前言KGPS-1恒功率晶闸管中频电源控制线路板是华明公司的系列产品之一，行业内也称为恒功率中频电源控制板，该控制线路最早由西安科技人员设计于上世纪90年代后期，至现在有十几年的历史，是一个划时代的产品，它在我国和出口中频产品中装机率最高，至今仍在大量装机。
它对我国中频电源技术应用和感应加热领域的产品普及和推广功不可没！此后的许多中频电源控制线路基本都是以它的设计思想为基础改进和重新设计。
KGPS-1恒功率中频电源控制线路（见所附线路图）主要由电源、调节器、移相控制电路、保护电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。
电路除调节器外，其余均实现数字化，整流触发器部分不需要任何调整，具有可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点，又由于有相序自适应电路，无需同步变压器，所以，现场调试中免去了调相序、对同步的工作，而且整机调试非常方便，对调试人员技术要求较低。
2 整流触发工作原理这部分电路由三相同步信号、压-频（V/F）转换、脉冲产生计数、脉冲选择和整形和末级驱动等电路组成。
触发部分采用的是数字触发电路。
2.1 整流触发原理框图图1 整流触发原理框图图2 整流触发电路整流触发电路的控制来自整流输出调节电压Vk，Vk的大小经压-频（V/F）电路转换形成不同频率的数字信号，数字信号经过计数器根据设定值（256）计满溢出后向脉冲通道选择电路发出脉冲，脉冲通道选择电路再将脉冲分为两路输出，两路脉冲的相位差为180°。
分相后的两路脉冲经整形放大后，可以通过脉冲变压器去触发三相全控整流桥路中对应的晶闸管。
与其它形式的移相触发电路一样，数字触发电路也有一个移相参考点，这个点取自三相电压过零处。
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较一、新型IGBT中频电源的特点IGBT（绝缘栅双极晶体管）是MOSFET（双极型晶体管）与GTR（大功率晶体管）的复合器件。
因此，它既具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大，阻断电压高等多项优点，是取代GTR和SCR( 可控硅)的理想开关器件。
从1996年至今，尤其是最近几年来IGBT发展很快，目前已被广泛地应用于各种逆变器中。
（1）IGBT控制是采用导通宽度及频率来实现对输出功率进行无级调节的中频电源，且采用串联谐振，无需加启动电路及前级调压装置，因此启动相当方便，启动成功率百分之百，调节输出功率极为方便。
（2）整流部分采用二极管三相全桥整流，使得控制电路极为简单，维修技术量降低。
（3）目前大部分厂家采用德国西门子公司产品作逆变器，中频电源寿命在3万次以上，采用了限压过流过压保护电路，使得故障率极低，并且过流过压保护动作时报警器马上报警显示且保护停机。
综上所述，IGBT中频电源作为铸造熔炼中频感应加热电源，是电力电子技术发展的必然趋势，它将成为二十一世纪铸造行业现代化的重要标志。
二、一拖二感应电炉系统一拖二感应电炉系统即功率共享电源系统的感应电炉，。
即一台中频电源能同时向二台电炉供电，并能在额定功率范围内自由分配向各台电炉的输入功率。
它从上世纪90年代初在国外问世，恰好遇到我国经济改革开放的大发展年代，因此这种电炉系统几乎同步进入我国的铸造业，并且得到铸造界的青睐和认同。
但碍于当时国内电炉制造商尚未开发出该项技术，而进口设备的昂贵价格又使许多铸造厂望而怯步，限制了它在我国铸造业的广泛应用。
据相关资料介绍，从我国1993年引进第一台一拖二电炉系统起到目前为止，全国现有一拖二电炉系统大约共计有近100套左右，其中功率最大的一套为6000kW功率共享电源配置二台8吨电炉。
一拖二电炉的优点采用中频感应电炉可以配置比工频感应电炉更大的功率密度（例如可以配置比工频电炉的极限配置功率密度300kW/t大3倍左右的功率密度，即达到900kW/t以上），并可实现批料熔化法。
中频电源使用说明书(KGPS)
恒功率中频电源使用说明书一. 概述1．KGPS系列晶闸管恒功率恒功率中频电源是我厂最新开发研制的第六代数字化恒功率中频电源,与其它类型的恒功率中频电源相比较，其优点主要表现在以下几个方面：2．由于控制电路采用数字化结构，具有相序自适应功能，可自动实现与电网的同步，使得电源的三相交流输入可不区分相序。
结构简单，控制电路的外围器件及连线大大减少，整个系统的可靠性也有较大提高。
3．逆变电路采用扫频式零压启动方式，并设有自动重复启动电路，只要负载的品质因数Q≥2.5，启动成功率便可达到100%，无需任何附加的启动电路。
信号取样只需中频电压信号，省去了中频电流互感器，因此，电源与负载回路的连接无需区分极性。
4．电源具有完善的保护功能，主电路与控制电路的合闸、分闸次序以及使用人员的误操作等，均不会对系统产生任何不良影响。
具体功能有：缺相(OP)、过电压(OV)、过电流(OC)、水压低(WPL)、控制电源欠压(LV)等。
二．使用条件1．海拔不超过2000米。
2．环境温度-5℃～+35℃。
3．相对湿度不超过90%（25℃时）。
4．没有导电和易燃、易爆尘埃，没有腐蚀金属和损坏绝缘气体的场合。
5．无剧烈振动和冲击的室内。
6．电网电压波动不大于±10%。
四．系统原理图参见附图五．外形尺寸(供参考)1.功率小于等于50KW450（宽）×800（厚）×1200（高）2.功率大于,等于100KW1400（宽）×815（厚）×1970（高）六．原理及调试步骤1.控制电路原理整个控制电路除逆变末级触发单元外，做成一块印刷电路板结构。
功能上包括电源、整流触发、调节器、逆变、启动演算等，除调节器为模拟运算电路外，其余均为数字电路。
组成该控制板的核心集成电路为IC6，型号为ASIC-330，它是一块经编程处理的专用数字集成电路，有3路时钟输入口，31路输入/输出口，内部功能包括整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复起动、过流保护、过压保护、缺相保护、水压低保护、控制板欠压保护，另外还有三个0.2秒钟的定时器。
可控硅设备与igbt设备对比
目录目录 (1)第一部分：关于IGBT器件和可控硅器件的对比 (2)1. IGBT和可控硅内部原理对比 (2)第二部分：多种电路结构中频电源能耗对比 (3)1. 可控硅并联谐振电源 (3)2. IGBT串联谐振电源 (3)第三部分：IGBT串联感应加热电源对比可控硅并联感应加热电源可靠性优势 (6)第一部分：关于IGBT器件和可控硅器件的对比1. IGBT和可控硅内部原理对比IGBT 内部结构示意图可控硅内部结构示意图IGBT是栅极为MOS构造，同时兼具MOS管高速、输入阻抗高、易驱动与GTR的通态压降小、载流密度大、耐压高、热稳定性好、双极晶体管通态压降低的优点于一身。
，简化结构如上图。
工作时由于IGBT的电导调制特性，R N减小很多使得IGBT的通态电阻很低，大约为VMOS的十分之一，使得IGBT的功耗很低。
从简化等效电路上看，IGBT相当于是用双极性晶体管与MOSFET组成的达林顿结构，相当于一个MOSFET驱动的晶体管。
因此，IGBT的通态压降很低，特别是在大电流的情况下更为明显。
而由于IGBT 的栅极为MOS构造，因此IGBT的开关损耗与可控硅相比非常低。
可控硅为换流关断型，它的门极只能使管子开通，不能使其关断。
管子开通后，门极就失去了控制能力，只能依靠外部换流使流过管子的电流下降为0，或者使管子两端的电压反向而关断。
因此可控硅的开关损耗非常高，在较高的频率下使用效率很低。
第二部分：多种电路结构中频电源能耗对比1. 可控硅并联谐振电源目前国内使用的中频感应加热设备主要有三种电路形式，其中使用量最大的是上世纪80年代初发展起来的由可控硅变频的中频感应设备，主体电路如下图：(图一)D1D5D3D6D4D2T1T2L2CT4T3 L1整流部分由6只可控硅完成将三相交流电变成直流，同时担任设备的功率调节。
整流后的直流滤波由大的直流电抗器完成，此部分带来1%~3%的损耗，变频电路由4只可控硅完成，变频电路的损耗大约为5%。
一文了解可控硅与晶闸管的区别
一文了解可控硅与晶闸管的区别可控硅可控硅(Silicon Controlled Recfier) 简称SCR，是一种大功率电器元件，也称晶闸管。
它具有体积小、效率高、寿命长等优点。
在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。
它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。
可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。
双向可控硅也叫三端双向可控硅，简称TRIAC。
双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，这种可控硅具有双向导通功能。
其通断状态由控制极G决定。
在控制极G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。
这种装置的优点是控制电路简单，没有反向耐压问题，因此特别适合做交流无触点开关使用。
工作原理结构原件可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如右图所示。
双向可控硅：双向可控硅是一种硅可控整流器件，也称作双向晶闸管。
这种器件在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，具有无火花、动作快、寿命长、可靠性高以及简化电路结构等优点。
从外表上看，双向可控硅和普通可控硅很相似，也有三个电极。
但是，它除了其中一个电极G仍叫做控制极外，另外两个电极通常却不再叫做阳极和阴极，而统称为主电极Tl和T2。
它的符号也和普通可控硅不同，是把两个可控硅反接在一起画成的，如图2所示。
它的型号，在我国一般用“3CTS”或“KS”表示;国外的资料也有用“TRIAC”来表示的。
双向可控硅的规格、型号、外形以及电极引脚排列依生产厂家不同而有所不同，但其电极引脚多数是按T1、T2、G的顾序从左至右排列(观察时，电极引脚向下，面对标有字符的一面)。
晶闸管晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称，又被称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅;1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化;晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和控制极; 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
KGPS-1型恒功率晶闸管中频电源控制板
KGPS-1型恒功率晶闸管中频电源控制板使用说明书一概述KGPS-1恒功率晶闸管中频电源控制板主要由电源、调节器、移相控制电路、保护电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。
电路除调节器外，其余均实现数字化，整流触发器部分不需要任何调整，具有可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点，又由于有相序自适应电路，无需同步变压器，所以，现场调试中免去了调相序、对同步的工作，仅需把KP晶闸管的门极线接入控制板相应的接线端上，整流部分便能投入运行。
二技术要求（一）正常使用条件1海拔不超过2000米。
2环境温度不低于-10℃，不高于+40℃。
3空气最大相对湿度不超过90%（20℃±5℃时）。
4运行地点无导电及爆炸性尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。
5无剧烈振动和冲击。
（二）主要技术参数1主电路进线额定电压：100V~660V（50HZ）2控制供电电源：单相17V/2A。
3中频电压反馈信号：AC 12V/15mA。
4电流反馈信号：AC 12V/5mA三相输入。
5整流触发脉冲移相范围：α=0~130°。
6整流触发脉冲不对称度：小于1°。
7整流触发脉冲信号宽度：≥600μS、双窄、间隔60°。
8整流触发脉冲特性：触发脉冲峰值电压：≥12V触发脉冲峰值电流：≥1A触发脉冲前沿陡度：≥0.5A/μS9逆变频率：400HZ~10KHZ。
10逆变触发脉冲信号宽度：50μS。
11逆变触发脉冲特性：触发脉峰值电压：≥22V触发脉峰值电流：≥1.5A触发脉冲前沿陡度：≥2A/μS（逆变的触发脉冲变压器是外接的）12最大外型尺寸：295×205×40mm。
13故障信号输出：控制板在检测到故障信号时，输出一组接点信号，该接点容量为AC：5A/220V：DC：10A/28V。
三变频器工作原理1 主回路工作原理可控硅中频电源的基本工作原理，就是通过一个三相桥式整流电路，把50HZ的工频交流电流整流成直流，再经过一个滤波器（直流电抗器）进行滤波，最后经一逆变器将直流变为单相中频电流以供给负载，所以这种逆变器实际上是一只交流——直流——交流变换器。
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KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较一、新型IGBT中频电源的特点IGBT（绝缘栅双极晶体管）是MOSFET（双极型晶体管）与GTR（大功率晶体管）的复合器件。
因此，它既具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大，阻断电压高等多项优点，是取代GTR和SCR( 可控硅)的理想开关器件。
从1996年至今，尤其是最近几年来IGBT发展很快，目前已被广泛地应用于各种逆变器中。
（1）IGBT控制是采用导通宽度及频率来实现对输出功率进行无级调节的中频电源，且采用串联谐振，无需加启动电路及前级调压装置，因此启动相当方便，启动成功率百分之百，调节输出功率极为方便。
（2）整流部分采用二极管三相全桥整流，使得控制电路极为简单，维修技术量降低。
（3）目前大部分厂家采用德国西门子公司产品作逆变器，中频电源寿命在3万次以上，采用了限压过流过压保护电路，使得故障率极低，并且过流过压保护动作时报警器马上报警显示且保护停机。
综上所述，IGBT中频电源作为铸造熔炼中频感应加热电源，是电力电子技术发展的必然趋势，它将成为二十一世纪铸造行业现代化的重要标志。
二、一拖二感应电炉系统一拖二感应电炉系统即功率共享电源系统的感应电炉，。
即一台中频电源能同时向二台电炉供电，并能在额定功率范围内自由分配向各台电炉的输入功率。
它从上世纪90年代初在国外问世，恰好遇到我国经济改革开放的大发展年代，因此这种电炉系统几乎同步进入我国的铸造业，并且得到铸造界的青睐和认同。
但碍于当时国内电炉制造商尚未开发出该项技术，而进口设备的昂贵价格又使许多铸造厂望而怯步，限制了它在我国铸造业的广泛应用。
据相关资料介绍，从我国1993年引进第一台一拖二电炉系统起到目前为止，全国现有一拖二电炉系统大约共计有近100套左右，其中功率最大的一套为6000kW功率共享电源配置二台8吨电炉。
一拖二电炉的优点采用中频感应电炉可以配置比工频感应电炉更大的功率密度（例如可以配置比工频电炉的极限配置功率密度300kW/t大3倍左右的功率密度，即达到900kW/t以上），并可实现批料熔化法。
这意味着它将以很高的熔化/生产率作业。
但是在随后的浇注作业周期内以及其它非生产性作业周期期间（例如扒渣、取样、等待化验结果等），系统中没有功率输出或者仅需少量的保温功率输出，以维持一定的浇注温度。
以往的中频电源都采用并联逆变形式，其电网侧功率因数与输出功率有关。
满功率输出时，功率因数较高，输出功率降低时，功率因数随着下降。
如果中频电源经常工作在小功率保温状态，日积月累会产生较大的无功，电网侧力率降低直接涉及到电费支出。
一拖二的中频采用串联逆变器，其电网侧功率因数与输出功率无关。
无论输出功率大小，功率因数始终接近于1。
并联逆变中频电源是一种恒电压输出电源。
为了能够在负载阻抗较低（例如冷料熔化）时输出较大的功率，其工作电流会大于额定功率下的工作电流，因此需要较大的电源变压器。
通常并联逆变中频电源选用的变压器容量是其额定功率的1.25倍。
串联逆变中频电源是一种恒功率输出电源。
因为它的工作频率宽范围可调，能够匹配负载阻抗的变化，所以并不需要增加输出电流。
因此只需要与其输出功率相当的变压器即可。
通常串联逆变中频电源选用的变压器容量是其额定功率的1.1倍。
可控硅中频电炉和IGBT中频电炉的性能对比见下表（1T炉）比较项目可控硅中频电炉（并联逆变）IGBT中频电炉（串联逆变）额定功率配700KW 600KW 置变压器配置800KVA 630KVA中频频率1000Hz 1000Hz熔化率0.93t/h(铸铁1450) 1.0t/h(铸铁1450)单位电耗710KW.h/t±5% 600KW.h/t±5%冷却水耗30m3/h 20m3/h进线电压三相-380V 50Hz 三相-380V 50Hz配套电炉容量1吨1吨功率因数典型平均功率因数0.9，如果经常工作在小功率状态，功率因数会更低典型平均功率因数0.95，接近于1价格相对较低功率相同时高20%~40%缴纳电费比较基本电费：800KVA×18元×12月=172800元有功电费：700KW×8小时×340天×0.4元/度= 761600.00元/年基本电费：630KVA×18元×12月=136080元有功电费：600KW×8小时×340天×0.4元/度=652800.00元/年三、电炉容量和功率的选择电炉容量的确定要考虑许多工艺因素，但是基本上需满足二个条件，一是满足最大铸件的浇注重量需要，二是与工艺对铁水的需求量相符合。
由于中频电炉的功率密度配置较大，当其配置功率密度大于600 kW/t时，其熔化能力基本上可以做到每炉次的熔化时间在一小时以内。
四、·电源类型的选择中频电源的类型主要有两类：具有并联逆变电路的固体电源及具有串联逆变电路的固体电源。
在我国的铸造行业中，习惯对配置可控硅(SCR)全桥并联逆变固体电源的中频感应电炉通常俗称为中频炉。
而对配置(IGBT)或(SCR)半桥串联逆变固体电源的中频感应电炉通常俗称为变频炉由于这两种感应电炉的逆变供电电源不同，所以它们的工作性能也有很大的区别。
两种固体电源的主要性能比较比较项目SCR全桥并联逆变固体电源（KGPS系列电源）IGBT半桥串联逆变固体电源（CA系列电源）产品规格范围160 ~ 4000 kW 50 ~ 4400 kW 电网侧功率额定功率时接近于0.90 接近于1.0因数功率减小时功率因数降低谐波干扰对电网有较大的谐波干扰能有效消除3、5、7、9、11次谐波变换效率中功率时相同, 大功率时略低中功率时相同, 大功率时略高负载适应范围一般宽广恒功率输出能力冷料启动阶段输出功率较低；改进逆变控制后可接近恒功率运行，但控制技术复杂整个熔化过程中始终可以保持恒功率运行，控制简单工作频率范围最高到2500 Hz，主要用于感应熔化和保温最高可达100 kHz，适用于感应熔化和保温，也适用于透热和淬火工作稳定性较高。
中频电流自成回路，触发可控硅必须有一定的电流，抗干扰能力差高。
中频电流通过IGBT构成回路，IGBT是电压控制器件，较强抗干扰能力器件过流容量和过流保护过流容量大，保护电路简单，维修难度大过流容量小，保护电路复杂，技术要求高，维修难度相对较小配置电源变压器的余量要求较大。
变压器配置容量约为固体电源最大输出功率的1.25倍小。
变压器配置容量约为固体电源最大输出功率的1.1倍电源功率共享可能性不能可以备件价格低较高五、两种固体电源适用范围电炉类型固体电源类型性能评价中、小功率熔化炉IGBT半桥串联逆变固体电源高性能SCR 可控硅 全桥并联逆变固体电源低价格 大功率熔化炉SCR 可控硅 全桥并联逆变固体电源 较高可靠性 DX 型双向供电电炉IGBT 半桥串联逆变固体电源 唯一选择 熔化、保温电炉IGBT 半桥串联逆变固体电源 高功率因数六、中频电源与电炉的配置 采用中频无心感应电炉实现批料熔化法可以使电源的输出功率从炉料被加热起至浇注前保持在最大的负载水平。
但是在其后的浇注作业周期及其它非生产性作业周期（例如撇渣、取样、等待化验结果等），系统中没有功率输出或者仅需少量功率输出，以保持一定的浇注温度。
为了适应各种不同的铸造工艺需要，同时也为了充分提高电源的功率利用系数，出现了以下几种中频电源与电炉的配置方案，分别介绍如下。
中频电源与电炉的配置方案 序号 配置方案 性能评价1 单台电源配单炉 简单可靠，适用于电炉内金属液熔化后迅速倒空，再重新加料熔化的作业条件，或作业不频繁的场合。
仅对小容量及较低功率的电炉适合。
该配置方案的作业功率利用系数低。
2 单台电源配二炉（通过换炉开关切换） 常见的经济性配置方案。
一台电炉熔化作业，另一台炉浇注作业或维修、筑炉。
在作小容量多次浇注作业时，可将向熔化作业电炉供电的电源短时间内切换到浇注作业的电炉作快速升温，以补偿浇注温度的下降。
二台电炉的交替作业（熔化和浇注、加料作业）保证了向浇注作业线持续供应高温合格金属液。
该配置方案的作业功率利用系数较高。
3 二台电源 （熔化电源和保温电源）配该配置方案采用SCR 全桥并联逆变固体电源，通过切换开关实现二台电炉交替与熔化电源和保温电源相连。
该二炉（通过开关切换） 方案目前被用户广泛接受并采用，它可以达到与配置方案5相同效果，但是投资却大大降低。
电源切换是借助于电动切换开关完成，操作方便、工作可靠性较高。
该方案的不足之处是，保温电源为了能与同一感应线圈匹配工作，它需要以稍高于熔化电源的频率工作。
由此导致合金化处理时的搅拌作用可能较小，有时需短时间将熔化电源切换过来以增强合金化过程。
该配置方案的作业功率利用系数较高。
4 单台双供电源配二炉 该配置方案又可以称为功率共享电源系统。
它是目前国内外被用户广泛采用的一种先进的配置方案。
该方案的优点是：1. 每台电炉可以根据各自的工况选择合适的功率；2. 无机械切换开关，工作可靠性高；3. 作业功率利用系数高，理论上可达1.00，从而大幅度地提高了电炉的生产率；4. 由于采用IGBT 半桥串联逆变固体电源，如表2所述，在整个熔化过程中始终能以恒功率运行，所以其电源功率利用系数也高；5. 单台电源仅需一台变压器和冷却装置，与方案3相比较，主变压器的总安装容量小，占用空间也小。
七、电炉熔化率与生产率（每小时出铁水量）的关系一般电炉制造商在样本或技术规格上提供的电炉熔化能力数据是熔化率。
电炉的熔化率是电炉本身的特性，它与电炉的功率大小及电源类型有关，与而生产作业制度无关。
而电炉的生产率则除了与电炉本身的熔化率性能有关外，还与熔化作业制度有关。
通常，熔化作业周期内存在一定的空载辅助时间，如：加料、撇渣、取样化验和等待化验结果（与化验手段有关）、等待浇注等。
这些空载辅助时间的存在减少了电源的功率输入，即减低了电炉的熔化能力。
八、电炉选型时对系统的各项功能的评估作为铸造车间的重要熔化设备，感应电炉的投资在铸造车间的总投资中占有不小的比例。
因此，电炉系统的选型除了上面需要考虑的各类因素外，还应结合铸造车间本身的投资规模、技术先进性、管理水平等背景对所选的电炉系统的安全性、先进性、经济性、对环保的适应性等系统的各项功能作一个全面的分析和评估。
（1）系统的安全性–系统的机械方面的完整的保护功能应该具备：闭式冷却水循环系统的采用，冷却水温度及流量的监控和报警，应急冷却水柜和管路的设置、液压系统的安全措施（软管破裂保护措施、双液压泵的配置、阻燃油的采用），炉体的钢架结构坚固性。