并联中频电炉电源原理设计方案

并联中频电炉电源原理设计方案

并联中频电炉电源原理设计方案本变频电源采用电流型逆变回路，它与并联谐振回路相连，谐振回路包括加热线圈与电容组合。

逆变器在额定频率下工作，但是由于炉料特性发生变化，频率应连续、自动地得到调整，以便控制逆变器的某些运行参数，变频电源中包含可控整流器、并联桥式逆变器以及连接整流器与逆变器之间的直流电抗器。下面将对设备的各个组成部分进行简单的介绍。

1.1：设备选型参数表

名称单位

电炉额定

容量吨0.15 0.25 0.35 0.5 0.75 1.0 2.0 3.0 5.0

设备额定

功率KW 150 250 300 400 500 600-8

00

125

200

300

中频进线

电压V 380 380 380 380 380 380/6

60 660 660

100

进线相数/频率

φ

/Hz 3/50 6/50 12/50

设备功率

因数/ 0.9-0.98

设备耗水

量t/h 5 7 8 10 15 18 28 35 45

电炉额定

电压V 750 750 75

150

150

150

0/2

230

0 2500 3300

电炉额定

温度℃1600

1.2：整流电路

1.1.1：系统概述

本设备整流系统属于三相桥式全控整流电路，而三相可控整流电路一般有三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路。三相半波可控整流电路只需要三个晶闸管，若带阻感负载，则只在正半周开通。三相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次测电流中含直流分量，造成变压器铁心直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的。因此，实际中一般不采用半波整流，而采用全波整流。

三相可控整流电路中应用较多的是三相桥式全控整流电路，共六个晶闸管组成三对桥臂。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。在u2一个周期内，整流电压波形脉动6次，脉动次数多于半波整流电路，该电路属于双脉波整流电路。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器绕组的利用率也高。

1.1.2：整流电路工作原理

该模块主电路图可表示为如下：

该电路中，在每个晶闸管都并联了保护电路，由一个电容和电阻做成。

同时又在变压器二次侧上串联了一个快速熔断器，起过电流保护作用。由于我们的电路可以应用于生产实践中，而实际中，电网电压是有波动的，所以一定要加上保护电路。

在电路中变压器二次侧接成星形是为了得到零线，而一次侧接成三角形是为了避免3次谐波流入电网。阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5），称为共阴极组，这种接法为共阴极接法。阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2），称为共阳极组，这种接法为共阳极接法。而我们习惯上也希望是晶闸管是按顺序导通，即导通顺序为VT1－〉VT2－〉VT3－〉VT4－〉VT5－〉VT6。

表1 三相桥式全控整流电路晶闸管工作情况

时段I II III

VT1 VT1 VT3

共阴极组中导通的晶

闸管

VT6 VT2 VT2

共阳极组中导通的晶

闸管

整流输出电压u d u a-u b=u ab u a-u c=u ac u b-u c=u bc

时段IV V VI

共阴极组中导通的晶

VT3 VT5 VT5

闸管

VT4 VT4 VT6

共阳极组中导通的晶

闸管

整流输出电压u d u b-u a=u ba u c-u a=u ca u c-u b=u cb 从表中，我们可以总结出三相桥式全控整流电路的一些特点：

（1）每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成想负载供电的回路，其中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。

（2）对触发脉冲的要求：6个晶闸管的脉冲按VT1－〉VT2－〉VT3－〉VT4－〉VT5－〉VT6的相序，相位依次相差60度；VT1,VT3,VT5的脉冲依次相差120度，共阳极组VT4,VT6,VT2也依次相差120度；同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2脉冲相差180度。

（3）整流输出电压Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形一样，故该电路为6脉波整流电路

（4）在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。为此，可用两种方法：一种是使脉冲宽度大于60度（一般去80°-100°），成为宽脉冲触发。另一种方法是：在出发某个晶闸管时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60°，脉宽一般为20°-30°，即为双脉冲触发。

一般三相桥式全控整流电路都是给阻感负载和反电动势阻感负载比如直流电动机供电。直流电动机可以看做是阻感负载的一种，它的波形图和三相桥式全控整流电路带阻感负载的波形图基本上是一致的，以下就为三相桥式全控整流电路带阻感负载a =0 的波形图。

当a ≤60︒时，Ud波形连续，电路的工作情况十分相似，各个晶闸管的通断情况，输出整流电压Ud波形，晶闸管承受的电压波形等都是一样的。

而当a >60︒时，带阻感负载时的工作情况就和带电阻负载时有不同之处了。带阻感负载时，由于有电感L的作用，U d波形会出现负的部分。若电感L的值足够大的话，U d中正负面积可以认为基本相等，这样的话平均值就近似为零了。而电阻负载时，u d波形不会出现负的部分。所以我们可知带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为0°～90︒。

从上图我们可以看到，如果电感值等于90°时，U d中正负面积可以认为基本相等，这样的话平均值就近似为零了。而整流输出电压是不能为负的，所以带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角最大值为90°。

其实三相桥式全控整流电路带负载不同，波形的区别不是很大，主要的区别在负载的电流波形上，因为如果是阻感负载的话，电感有平波的作用，在电感为无限大时，我们可以看做输出电流波形为一条直线。但是电感不可能无限大，而且直流电动机的电感也不是很大，所以还是会有纹波，而且如果出现电流断续的