IGBT并联谐振中频电源

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。

IGBT中频、超音频感应加热电源

IGBT 中频、超音频感应加热电源IGBT 中频、超音频感应加热电源
IPS 系列中频、超音频电源是清华大学自行研制的新产品，该电源的逆变电路采用新型大功率电力电子器件IGBT
简介：
IPS 系列中频、超音频电源是清华大学自行研制的新产品，该电源的逆变电路采用新型大功率电力电子器件IGBT。

本产品具有体积小，噪音低，整机效率高，维护方便等优点。

频率范围2.5kHz～100kHz。

最大功率可达
500kW，可完全替代高耗能的电子管式超音频电源，中频机组和晶闸管中频电源。

主要应用于金属热处理、热加工，如淬火、透热、熔化、焊接等。

特点：。

电力电子课程设计-晶闸管并联谐振感应加热中频电源主电路的设计

《电力电子设计技术报告》题目：晶闸管并联谐振感应加热中频电源主电路的设计目录1．课程设计目的 (1)2．课程设计题目描述和要求 (1)2.1. 课程设计题目描述 (1)2.2.课程设计题目要求及技术指标 (2)3.课程设计报告内容 (3)3.1 设计方案的选定与说明 (3)3.2论述方案的各部分工作原理及计算 (4)3.3设计方案图表及其电路图 (6)4．总结 (9)5．参考书目 (10)引言晶闸管交流功率控制器是国际电工委员会（IEC）命名的“半导体交流功率控制器”（Semiconductor AC Power Controller）的一种，它以晶闸管（可控硅SCR或双向可控硅TRIAC）为开关元件，是一种可以快速、精确地控制合闸时间的无触点开关，是自动控制温度系统高精度及高动态指标必不可少的功率终端控制设备。

晶闸管交流调功器是在一个固定周期或变动周期里，以控制导通的交流电周波数来控制输出功率的大小。

晶闸管在正弦波过零时导通，在过零时关断，输出为完整的正弦波。

晶闸管交流调功器主要用于各种电阻炉、电加热器、扩散炉、恒温槽、烘箱、熔炉等电热设备的温度自动、手动控制。

一．晶闸管并联谐振感应加热中频电源主电路的设计要求主要技术数据：（1）输入交流电源：线电压有效值UL =380V、电网波动范围AV=0.95～1.1、频率f=50Hz（2）中频电源：额定输出功率PH =100kw、最大输出功率PHm=110kw、频率f=1000Hz、负载基波位移角φ1=300。

二．整流电路的设计1.整流电路的选择很明显，单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小、功率因数高和变压器利用率高等特点。

然而值得注意的是，在大电感负载情况下，当控制角α接近π/2时，输出电压的平均值接近于零，负载上的电压太小，且理想的大电感负载是不存在的，故实际电流波形不可能是一条直线，而且在α=π/2之前电流就会出现断续。

电感量越小，电流开始断续的α值就越小。

IGBT并联解决方案

IGBT并联解决方案引言概述：IGBT并联解决方案是一种常见的电力电子器件应用技术，它能够提高功率电子设备的效率和可靠性。

本文将介绍IGBT并联解决方案的原理和应用，并详细阐述其在电力系统、工业控制和新能源领域的三个方面的应用。

一、IGBT并联解决方案在电力系统中的应用1.1 提高电力系统的稳定性IGBT并联解决方案可以将多个IGBT器件并联使用，通过分担电流负载，提高了系统的稳定性。

并联的IGBT器件能够均衡分配电流，减少了单个器件的负载压力，降低了温度和热损耗，从而提高了系统的可靠性和寿命。

1.2 提高电力系统的效率IGBT并联解决方案可以将多个高功率IGBT器件并联使用，以增加系统的功率容量。

并联的IGBT器件能够分担电流负载，降低电流密度，减少了电流的损耗和电压降，从而提高了系统的效率。

此外，IGBT并联解决方案还可以降低开关损耗和开关频率，进一步提高了系统的效率。

1.3 提高电力系统的响应速度IGBT并联解决方案可以通过并联多个IGBT器件，提高系统的响应速度。

并联的IGBT器件能够分担电流负载，减少了电流上升和下降的时间，从而提高了系统的响应速度。

这对于电力系统的快速开关和控制非常重要，可以提高系统的可调性和稳定性。

二、IGBT并联解决方案在工业控制中的应用2.1 提高工业设备的控制精度IGBT并联解决方案可以通过并联多个IGBT器件，提高工业设备的控制精度。

并联的IGBT器件能够分担电流负载，减少了电流波动和电压降，从而提高了系统的稳定性和控制精度。

这对于需要高精度控制的工业设备非常重要，如机床、机器人等。

2.2 提高工业设备的可靠性IGBT并联解决方案可以通过并联多个IGBT器件，提高工业设备的可靠性。

并联的IGBT器件能够均衡分配电流负载，减少了单个器件的负载压力，降低了温度和热损耗，从而提高了系统的可靠性和寿命。

这对于需要长期运行和高负载的工业设备非常重要。

2.3 提高工业设备的能效IGBT并联解决方案可以通过并联多个高效的IGBT器件，提高工业设备的能效。

IGBT中频电源原理

IGBT 中频电源的原理工频加热技术与其它各种物理加热技术相比，确实具有较高的效率，但存在一些明显的不足。

在现代工业的金属熔炼、热处理、焊接等过程中，感应加热被广泛应用。

感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量进行加热的，它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热[1]。

随着电力电子技术的不断成熟，感应加热技术得到了迅速发展。

本文设计的70KW /500HZ 中频感应加热电源采用IGBT 串联谐振式逆变电路，能够实现频率自动，电路结构简单，高效节能。

2.1 整流电路的设计中频电源采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担[2]。

根据设计要求：额定输出功率P =70KW ，输出频率f =500HZ ，进线电压U IN =380V ，取逆变器的变换效率η=0.9。

1）确定电压额定值U RRM考虑到其峰值、波动、雷击等因I T(AV)=0.368×I d额定电压1600V ，额定电流200A 的整流模块。

2.2 逆变电路的设计逆变电路是由全控器件IGBT 构成的串联谐振式逆变器，两组全控器件V 1、V 4和V 2、V 3交替导通，输出所需要的交流电压。

IGBT 的主要参数有最高集射极电压（额定电压）、集射极电流等[3]。

1）确定电压额定值U CEPIGBT 的输入端与电容相并联，起到了缓冲波动和干扰的作用，因此安全系数不必取得很大，一般取安全系数α=1.1平波后的直流电压：E d =380V ×2×α=590V关断时的峰值电压：U CESP =(590×1.15+150)×α=912V式中1.15为电压保护系数， 150为L t i d d 引起的尖峰电压。

令U CEP ≥U CESP ,并向上靠拢IGBT 等级，取U CEP =1200V 。

IGBT中频电源维修手册

IGBT中频电源维修手册伴随着铸造行业的发展，IGBT中频电源在今年得到迅速的推广销售，这就需要一只技术力量强的售后队伍，以下是IGBT维修记录，现针对特别维修案例编制此维修手册。

方便大家共同交流学习IGBT中频电源维修技术，以更好的维护使用好设备。

一、现场维修需要测试的步骤：第一步，在中频电源未接通任何电源的情况下，使用万用表欧姆档位（*1档）检测电热电容两端的阻值、模块小板GE两端的端子阻值、模块CE两端阻值、充电二极管两端正反向阻值，整流可控硅和整流二极管两端阻值，充电电阻50W/100Ω阻值，断路器输出三相母排之间的阻值，正常情况下以上阻值为∝。

如果阻值为1欧姆很小的阻值说明此器件有可能击穿，如果发现击穿现象将器件从设备电路上断开测量进一步判断此器件的好坏。

使用万用表*10档测量IGBT输出端子对地之间的阻值（以此判断是否有漏炉造成感应圈和地之间的接通）。

第二步，将“2P断路器”及“控制开关”合上（即只通弱电不通强电的情况下），使用万用表直流电压DCV10V档位测量所有模块GE两端的负压，正常情况下有-7.8V到-8V左右的负压，在测试所有模块负压正常的情况下按下“中频启动”，此时使用示波器检测模块小板GE两端的波形，正常情况下为一个频率为1KHz~2KHz的方波信号，波形平滑方正，不能有任何变形。

正常的话然后测量模块小板2W/6.8Ω栅极电阻两端的波形，正常情况下为一个上下都有毛刺的波形，如果出现方波信号说明栅极电阻坏了或模块GE短路了，如果没有波形说明模块GE两端开路烧坏。

依次测量所有的模块小板的波形。

使用示波器检测整流脉冲版的KG和KK信号，正常为方波信号，以上检测正常后进行下一步。

第三步，试充一点强电来启动设备：将以上“控制开关”和“2P断路器”关掉，然后按照开机顺序合上“2P”开关，按下“储能”，再按一下“主回路通”，看到直流电压充到300V左右将主回路断，合上“控制开关”，按下中频启动，此时示波器看到设备的起振波形，然后波形慢慢消失。

600kwIGBT串联谐振式节能中频电炉主电路的设计

摘要就目前来说，中频感应加热的加热速度快并且控制起来十分方便，已经在诸多行业中得到了广泛的应用。

本文对600kwIGBT串联谐振式节能中频电炉主电路系统进行了设计，主要工作如下：一．高压10kV进线开关柜的设计，高压10kV系统为小电流接地系统，设计过电压和过电流保护，设计电压、电流和电能计量。

二．设计整流电路、滤波电路以及逆变电路，说明其原理。

三．说明元件工作原理和电路设计原理及依据，说明降低谐波和节能原理。

本设计阐述了串联谐振中频感应电炉的主电路整体结构，并且给予了基本电路的理论分析，推导了主电路的计算公式，阐述了经过整流桥和谐振负载改造后优点，完成了逆变电路、整流电路以及电抗器的设计。

目前为止，串联谐振中频电炉仍具有大量的使用空间，使得该课题具有其现实意义。

关键词：感应加热；串联谐振；晶闸管；逆变；整流AbstractFor now, the rate of heating of the medium frequency induction heating, fast and control is very convenient, has been widely used in many industries. This article 600KwIGBT series resonant energy-saving intermediate frequency electric furnace main circuit system design, the main work is as follows:One. The design of high voltage 10KV line switchgear, high voltage 10KV system for small current grounding system, the design of overvoltage and overcurrent protection, design voltage, current and power measurement.Two. The design phase into the 10KV six line rectifier transformer wiring, selection of the rated voltage and the voltage drop, low pressure outlet overvoltage and overcurrent protection, indicating that reducing the harmonic principle.Thire. Description of the components working principle and circuit design principles and basis of the lower harmonics and energy conservation principle.The design described the overall structure of the main circuit, the series resonant medium frequency induction furnace and give a theoretical analysis of the basic circuit, the main circuit is derived formula on the advantages of the transformation after the bridge rectifier and the resonant load inverter circuit is completed, design of the rectifier circuit, reactor, and the line inductance. So far, the series resonant intermediate frequency electric furnace still has a lot of use of space, the subject has its practical significance.Keywords: induction heating; series resonance; thyristor, inverter;rectifier目录摘要 (I)Abstract........................................................................................................................ I I 目录 ......................................................................................................................... I II 第一章概论 .......................................................................................................... - 1 -1.1 选择课题的背景及意义 ............................................................................ - 1 -1.2 串联谐振中频电炉主电路结构的设计 .................................................... - 2 -1.3 该课题的研究目标 .................................................................................... - 3 - 第二章中频电炉的工作原理 .............................................................................. - 4 -2.1 中频电炉的内部结构 ................................................................................ - 4 -2.2 电磁感应原理 ............................................................................................ - 4 -2.3 感应加热效应 ............................................................................................ - 5 -2.3.1集肤效应 ........................................................................................... - 6 -2.3.2邻近效应 ........................................................................................... - 7 -2.3.3端部效应 ........................................................................................... - 8 -2.3.4圆环效应 ........................................................................................... - 8 -2.4 中频电炉负载 ............................................................................................ - 9 -2.4.1负载磁场 ........................................................................................... - 9 -2.4.2负载电阻 ......................................................................................... - 10 -2.4.3负载参数 ......................................................................................... - 11 - 第三章中频电源和小电流接地系统 ................................................................ - 13 -3.1 中频电源系统 .......................................................................................... - 13 -3.2 小电流接地系统 ...................................................................................... - 15 -3.2.1 10kV进线开关柜的选择 ............................................................... - 15 -3.2.2 电压、电流和电能计量 ................................................................ - 17 -3.2.3 10kV线路过电压和过电流保护 ................................................... - 18 - 第四章整流电路 ................................................................................................ - 19 -4.1 中频电源整流电路的条件 ...................................................................... - 19 -4.2 整流电路原理分析 ................................................................................ - 20 -4.3 阻感负载时的工作情况 .......................................................................... - 20 -4.4 十二脉进线消除谐波 .............................................................................. - 22 -4.4.1 串联谐振主电路 ............................................................................ - 22 -4.4.2 谐波分析 ........................................................................................ - 23 -4.5 滤波电路原理分析 .................................................................................. - 23 - 第五章逆变电路 ................................................................................................ - 25 -5.1 中频电源逆变电路的条件 ...................................................................... - 25 -5.2 逆变电路原理分析 .................................................................................. - 25 -5.2.1 串联逆变器原理分析 .................................................................... - 25 -5.2.2 逆变器与谐振负载电路原理分析 ................................................ - 27 -5.3 逆变系统控制电路 .................................................................................. - 28 -5.3.1 调功电路 ........................................................................................ - 28 -5.3.2 压控振荡器 .................................................................................... - 29 - 第六章 IGBT串联谐振式节能中频电炉及其保护 ........................................... - 30 -6.1 IGBT简介................................................................................................. - 30 -6.1.1 IGBT的概念................................................................................... - 30 -6.1.2 IGBT与晶闸管............................................................................... - 30 -6.2 串联中频电炉的节能原理 ...................................................................... - 30 -6.2.1串联谐振与并联谐振的关系 .......................................................... - 30 -6.2.2节能原理 .......................................................................................... - 31 -6.3 中频电炉的保护系统 .............................................................................. - 31 -6.3.1过电流保护 ...................................................................................... - 31 -6.3.2过电压保护 ...................................................................................... - 32 -6.3.3晶闸管保护 ...................................................................................... - 32 - 结论 .................................................................................................................... - 35 - 参考文献 ................................................................................................................ - 36 - 致谢 .................................................................................................................... - 37 - 附录1：串联谐振式中频电炉主电路图 ............................................................. - 38 -附录2：串联谐振式中频电炉设计总图 ............................................................. - 39 -第一章概论1.1 选择课题的背景及意义目前，在先进技术的指引下，我国研制出了串联谐振式的中频感应电源，并且可以提供相当可观的容量。

中频感应加热电源的设计

近邻效应——当两根通有交流电的导体靠得很近时，在互相影响下，两导体中的电流要重新分布。当两根导体流的电流是反方向时，最大电流密度出现在导体内侧；当两根导体流的电流是同方向时，最大电流密度出现在导体外侧，这种现象称为近邻效应。
圆环效应：若将交流电通过圆环形线圈时，最大电流密度出现在线圈导体的内侧热电源的大容量化，可将大容量化技术分为二大类：一类是器件的串、并联，另一类是多台电源的串、并联器件的均流问题，由于器件制造工艺和参数的离散性，限制了器件的串、并联数目，且串、并联数越多，装置的可靠性越差。多台电源的串、并联技术是在器件串、并联技术基础上进一步大容量化的有效手段，借助于可靠的电源串、并联技术，在单机容量适当的情况下，可简单地通过串、并联运行方式得到大容量装置，每台单机只是装置的一个单元或一个模块。感应加热电源逆变器主要有并联逆变器和串联逆变器，串联逆变器输出可等效为一低阻抗的电压源，当二电压源并联时，相互间的幅值、相位和频率不同或波动时将导致很大的环流以致逆变器器件的电流产生严重不均，因此串联逆变器存在并机扩容困难；而对并联逆变器，逆变器输入端的直流大电抗器可充当各并联器之间的电流缓冲环节，使得输入端的AC/DC或DC/AC环节有足够的时间来纠正直流电源的偏差，达到多机并联扩容。
①高频率
目前，感应加热电源在中频频段主要采用晶闸管，超音频频段主要采用IGBT，而高频频段，由于SIT存在高导通损耗等缺陷，主要发展MOSFET电源。感应加热电源谐振逆变器中采用的功率器件利于实现软开关，但是，感应加热电源通常功率较大，对功率器件，无源器件，电缆，布线，接地，屏蔽等均有许多特殊要求，尤其是高频电源。因此，实现感应加热电源高频化仍有许多应用基础技术需要进一步探讨。
金属中产生的功率为：
（1-5）
感应电势和发热功率不仅与频率和磁场强弱有关，而且与工件的截面大小、截面形状等有关，还与工件本身的导电、导磁特性等有关。

IGBT并联解决方案

IGBT并联解决方案一、引言IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高性能功率半导体器件，广泛应用于电力电子领域。

在某些高功率应用中，单个IGBT可能无法满足需求，因此需要采用IGBT并联解决方案。

本文将详细介绍IGBT并联解决方案的设计原理、优势和实施步骤。

二、设计原理IGBT并联解决方案的设计原理主要包括以下几个方面：1. 电流平衡：IGBT并联时，为了保证各个器件之间电流的平衡，需要在设计中考虑电流分配的均衡性。

可以通过合理的电流检测和控制电路来实现。

2. 热量分散：由于IGBT工作时会产生较大的热量，为了保证各个器件的温度均衡，需要在设计中考虑热量的分散。

可以通过散热器的设计和布局来实现。

3. 电压分配：IGBT并联时，为了保证各个器件之间电压的分配均衡，需要在设计中考虑电压分配的均衡性。

可以通过合理的电压检测和控制电路来实现。

三、优势IGBT并联解决方案具有以下几个优势：1. 提高系统功率：通过并联多个IGBT，可以将系统的功率提升到更高的水平，满足高功率应用的需求。

2. 提高系统可靠性：由于并联的IGBT能够相互分担负载，当其中一个器件出现故障时，其他器件仍然可以正常工作，从而提高了系统的可靠性。

3. 提高系统效率：通过并联多个IGBT，可以减小每个器件的负载，降低导通和开关损耗，从而提高系统的效率。

4. 提高系统响应速度：通过并联多个IGBT，可以减小每个器件的电流和电压波动，提高系统的响应速度。

四、实施步骤IGBT并联解决方案的实施步骤如下：1. 系统需求分析：根据实际应用需求，确定系统的功率、电流和电压等参数。

2. 选型和设计：根据系统需求，选择合适的IGBT器件，并进行电流平衡、热量分散和电压分配等设计。

3. 电流检测和控制：设计合适的电流检测和控制电路，实现各个器件之间电流的平衡。

4. 热量分散设计：设计合适的散热器，并合理布局各个IGBT器件，实现热量的分散。

IGBT并联解决方案

IGBT并联解决方案背景介绍：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种常见的功率半导体器件，广泛应用于电力电子领域。

在某些高功率应用中，单个IGBT的能力可能无法满足需求，因此需要采用IGBT并联的解决方案来提高功率和可靠性。

本文将详细介绍IGBT并联解决方案的标准格式文本。

一、解决方案概述：IGBT并联解决方案是通过将多个IGBT器件并联连接，以提高整体功率和可靠性。

并联的IGBT器件共享负载电流，从而分担单个器件的负载压力，提高系统的容量。

IGBT并联解决方案通常包括IGBT模块、驱动电路、散热系统和保护电路等组成部份。

二、IGBT并联的优势：1. 提高功率容量：通过并联多个IGBT器件，整体功率容量得到提高，满足高功率应用的需求。

2. 提高可靠性：并联的IGBT器件共享负载电流，减少单个器件的热量和电流压力，降低故障风险。

3. 增强系统冗余：在某个IGBT器件发生故障时，其他并联的器件仍然可以继续工作，保证系统的稳定性和可用性。

4. 提高效率：通过并联多个高效的IGBT器件，系统的整体效率得到提高。

三、IGBT并联解决方案的设计要点：1. 电流均衡：在IGBT并联解决方案中，确保每一个并联的IGBT器件承担相同的电流，避免因电流不均衡而导致器件损坏或者系统故障。

可以采用电流分配电阻、电流平衡电路等方法来实现电流均衡。

2. 热量均衡：由于并联的IGBT器件共享负载电流，热量均衡也是一个关键的设计要点。

通过合理的散热系统设计和散热材料选择，确保每一个并联的器件能够均匀散热，避免热点集中导致器件失效。

3. 驱动电路设计：并联的IGBT器件需要统一的驱动信号，确保器件的开关同步和工作稳定。

驱动电路需要具备高速、高精度和高可靠性的特点，以满足并联IGBT的工作要求。

4. 保护电路设计：并联的IGBT器件需要有完善的保护机制，包括过流保护、过温保护、过压保护等。

IGBT高频感应加热逆变电源原理

IGBT高频感应加热逆变电源原理（一）摘要本文以IGBT高频感应加热电源为研究对象，首先介绍了课题的背景，国内外高频感应加热电源的发展现状及选题意义，同时对电力电子器件的发展也做了简要的介绍，并简述了本课题所做工作的主要内容。

本文从感应加热的基本原理出发，对感应加热电源中的电流型逆变器和电压型逆变器作了比较分析，对感应加热电源常用的两种拓扑结构进行了分析，重点介绍了关于串联型感应加热的特点，由于其具有结构简单、加热效率高、设备体积小等优点，得出串联型逆变器拓扑更适合高频感应加热电源的结论，因此成为本课题的选定方案，也是整机制做的理论基础。

并分析了感应加热电源的各种调功方式，对谐振槽路基本理论进行了详细的分析。

整机制做首先要选择合适的器件，在本文对主要器件的参数、结构特性、驱动要求等进行了详细的说明。

在选择合适器件的基础上，设计出了整机的结构，其中包括整流环节、逆变环节、驱动技术、保护措施等。

在现场进行了大量的试验，选定电源的控制与保护等重要环节的实现方案，并对试验波形进行了测试和分析，通过现场的应用来验证了以上理论的正确性。

论文最后，对本课题所做的工作作了一个简单的总结。

第1章绪论§1.1 选题意义由于电磁感应加热具有加热效率高、升温快、可控性好，且易于实现机械化、自动化等优点，感应加热变频电源装置已越来越广泛的应用于熔炼、透热、淬火、弯管、焊接、加热等工业领域，已取得了明显的经济效益和社会效益。

感应加热变频电源装置的发展方向是沿着大容量、高频率、高效率、智能化，并以提高可靠性、拓宽用途为目标。

80年代出现的绝缘栅双极晶体管（IGBT）因具有开关频率高、驱动功率小、通态压降小、电流密度大等优点而得到越来越广泛的应用[1]。

在此之前，晶闸管中频电源和电子管式高频电源装置是应用于感应加热的主要产品，但它们都有体积庞大，价格昂贵，能耗大，效率偏低的共同缺点。

国外市场早在九十年代初就已出现IGBT感应加热变频电源。

中频炉串联谐振与并联谐振的比较

中频炉串联谐振与并联谐振的比较目前行业内，从控制系统上主要存在两种结构：串联谐振，并联谐振。

以下就从几个方面分别进行阐述：1、原理并联谐振：谐振电压与原电压叠加，并联谐振：在电阻、电容、电感并联电路中，出现电路端电压和总电流同相位的现象，叫做并联谐振，其特点是：并联谐振是一种完全的补偿，电源无需提供无功功率，只提供电阻所需要的有功功率，谐振时，电路的总电流最小，而支路电流往往大于电路中的总电流，因此，并联谐振也叫电流谐振。

串联谐振：串联谐振装置就用运用串联谐振原理设计的最新型交流耐压试验设备。

一套串联谐振耐压试验设备，可兼顾电力变压器、交联电缆、开关柜、电动机、发电机、GIS和SF6开关、母线、套管、CT、PT等试品的交流耐压试验，是全能型的交流耐压设备。

串联谐振也较电压谐振。

2、使用并联谐振俗称一拖一，就是一台中频电源对一台中频炉进行供电。

此种用法是大众的使用方法，在设备使用过程中炉衬寿命存在周期，因此厂家在推荐用户购买时多备用一个炉体。

但是，并联谐振在工作时容易产生高次谐波：5，7，11，17次，对电网产生污染；另外功率因数也偏低，最好效果能达到0.88，达不到国家电网关于无用功的标准0.9.因此很多用户提出，并联谐振设备是电老虎。

而串联谐振是针对并联谐振出现的种种问题而诞生的，在任意功率下功率因数都能达到0.95，而且5，7次谐波可以消除。

但是一拖二串联谐振设备价格昂贵，技术属于摸索阶段，调试周期长。

IGBT更是如此，国产IGBT性能不好用，国外的IGBT价格昂贵。

3、与并联谐振共存的中频炉消谐无功补偿装置并联谐振的问题确实存在，但是经过我们的研究。

消谐无功补偿装置诞生了。

他主要针对：功率因数、高次谐波而产生的。

为此，电力系统和谐波源用户都有责任和必要的对谐波装置加大限制和治理，以保证电力系统和用户的安全可靠运行，提高整个电网运行的经济效益。

从一般中频电源工作原理可知，它是通过三相桥式整流装置再进行脉冲调频来进行变频的，它的正常运行必然产生较大的谐波电流，且功率因数也达不到0.90的要求。

500kW IGBT并联谐振感应加热电源主电路参数设计

500kW IGBT并联谐振感应加热电源主电路参数设计文章给出了500kW IGBT并联谐振感应加热电源的主电路结构，其整流器采用晶闸管相控整流方式，逆变器采用全控型器件IGBT，整个感应加热系统工作在弱容性准谐振状态。

文中给出了感应加热电源控制结构，对整流侧和逆变侧的元件参数进行分析与计算。

标签：并联谐振；感应加热；电源；硬件；参数1 概述目前，作为国际上较为先进的加热技术——感应加热技术，相较于传统加热方式，具有一定程度上的优势，如高加热效率、加热速度快、可控性强和便于实现自动控制等[1]，因此在国民经济和生产生活中得到了广泛的应用。

感应加热技术的核心技术点在于感应加热电源的研究，感应加热电源的性价比对感应加热系统获得应用的速度与广度起着至关重要的作用[2]，随着电力电子器件制造技术及其控制技术的逐步成熟，以电力半导体器件为主要元件的固态电源的制造成本正在迅速下降，不断提升其性能水平是这种新技术获得最大限度推广的重要条件。

本文所研究的500kW IGBT并联谐振感应加热电源中的整流器采用晶闸管相控整流方式[3]，由全控型器件IGBT组成并联谐振式逆变器，负载槽路的谐振频率要略低于主开关器件的开关频率，整个系统工作在弱容性准谐振状态[4]，本文主要分析、计算了整流侧和逆变侧的元件参数。

感应加热电源控制结构如图1所示。

2 整流侧硬件参数分析设计2.1 整流桥晶闸管的选型整流器采用三相桥式可控整流[5]，通过改变整流控制角来改变整流器输出电压。

进线的线电压为：U1=380V整流器输出电压为：Ud=1.35U1=513V整流元件所能承受的峰值电压为：660V负载电压有效值为：U0= =1.11Ud≈575V输出电流有效值为：Id= = =870A因此，晶闸管的通态平均电流为：I= = =360A选择晶闸管型号为：KP-800A/1200V2.2 滤波电容器的分析设计系统中滤波和稳定电压的功能主要由滤波电容器C来完成，其电压纹波脉动为300Hz，滤波电容器C与直流电源的等效负载Z0的乘积等于滤波电路的时间常数[6]，其值必须是纹波中基波的周期时间的6-8倍以上[7]，即电源谐振时的阻抗为：Z0= =0.663 逆变侧硬件参数分析设计3.1 IGBT的参数分析设定IGBT所承受的正向电压值就是前端整流器的输出电压Ud，实际应用中留有一定的安全裕量，一般为2到3倍的Ud[8]，所以IGBT的额定电压为：UN=2～3Ud=1026～1539V因此可选定额定电压为1500V的SKM100GB123D IGBT。

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。

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。

IGBT并联解决方案

IGBT并联解决方案引言概述：随着电力电子技术的不断发展，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为一种重要的功率开关器件，被广泛应用于各种电力电子设备中。

然而，单个IGBT的功率限制和可靠性问题限制了其在高功率应用中的应用。

为了解决这些问题，IGBT并联技术应运而生。

本文将详细介绍IGBT并联解决方案的原理、优势和应用。

一、IGBT并联技术的原理1.1 简介IGBT并联技术是将多个IGBT器件连接在一起，通过共享电流和电压来实现高功率应用。

并联技术通过有效地分担功率，提高系统的可靠性和效率。

1.2 功率分配IGBT并联解决方案中，每个IGBT器件都承担部分功率。

功率分配可以通过电流均分或电压均分来实现。

电流均分是指将总电流均匀分配给每个并联IGBT，而电压均分是指将总电压均匀分配给每个并联IGBT。

1.3 控制策略为了确保并联IGBT的正常工作，需要采用合适的控制策略。

常见的控制策略包括电流均分控制、电压均分控制和功率均分控制。

这些控制策略可以根据具体应用的需求来选择，以实现最佳的功率分配和系统性能。

二、IGBT并联技术的优势2.1 提高功率密度IGBT并联技术可以将多个低功率的IGBT器件组合起来，形成高功率的模块。

这样可以大大提高功率密度，减小设备体积，提高系统的集成度。

2.2 提高系统可靠性通过将多个IGBT器件并联，可以实现功率的分担，避免单个器件承担过大的功率。

这样可以提高系统的可靠性，降低单点故障的风险。

2.3 提高系统效率IGBT并联技术可以通过电流均分或电压均分来实现功率分配，使每个IGBT器件工作在较低的功率范围内，从而提高整个系统的效率。

此外，并联技术还可以减小器件的开关损耗和导通损耗，进一步提高系统的效率。

三、IGBT并联技术的应用3.1 电力传输与分配在电力传输与分配系统中，IGBT并联技术可以用于实现高功率的换流器、逆变器和变频器。

这些设备可以有效地控制电力的传输和分配，提高电力系统的稳定性和可靠性。

中频炉原理及特点

（5）恒功率输出：可控硅中频电源采用调压调功，而节能型IGBT晶体管中频电源采用调频调功，它不受炉料多少和炉衬厚薄的影响，在整个熔炼过程中保持恒
B、功率因数高，功率因数始终大于0.98，无功损耗小，此部分比可控硅中频电源节能3%-5%。由于节能型IGBT晶体管中频电源采用了半可控整流方式，整流部分不调可控硅导通角，所以整个工作过程功率因数始终大于0.98，无功率损耗小。
C、炉品热损失小，由于节能型IGBT晶体管中频电源比同等功率可控硅中频电源一炉可快15分钟左右，15分钟的时间内炉口损失的热量可占整个过程的3%，所以此部分比可控硅中频可节能3%左右。
中频炉电源原理及特点
（1）IGBT中频电源是一种采用串联谐振式的中频感应熔炼炉，它的逆变器件为一种新型IGBT模块（绝缘栅双极型晶体管，德国生产），它主要用于熔炼普通碳素钢、合金钢、铸钢、有色金属。它具有熔化速度快、节能、高次谐波污染低等优点。
（2）IGBT中频电源为一种恒功率输出电源，加少量料即可达到满功率输出，并且始终保持不变，所以熔化速度快；因逆变部分采用串联谐振，且逆变电压高，所有IGBT中频比普通可控硅中频节能；IGBT中频采用调频调功，整流部分采用全桥整流，电感和电容滤波，且一直工作在500V，所以IGBT中频产生高次谐波小，对电网产生污染工低。
（3）节能型IGBT晶体管中频电源比传统可控硅中频电源可节能15%-25%,节能的主要原因有以下几下方面：
A、逆变电压高，电流小，线路损耗小，此部分可节能15%左右，节能型IGBT晶体管中频电源逆变电压为2800V，而传统可控硅中频电源逆变电压仅为750V，电流主要来自整流部分调压时可控硅产生的毛刺电压，会严重污染电网，导致其他设备无法正常工作，而节能型IGBT晶体管中频电源的整流部分采用半可控整流方式，直流电压始终工作在最高，不调导通角，所以它不会产生高次谐波，不会污染电网、变压器，开关不发热，不会干扰工厂内其他电子设备运行。