《中频感应加热设备逆变控制和故障分析》
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摘 要 本文根据实践经验,主要分析了现用中频感应加热设备的逆变控制方法,及如何解决在维修中遇到的难题,提高设备维修质量.
关键词 中频电源;感应加热;维修
概述
可控硅中频电源装置是一种利用可控硅把50Hz的工频电流变换成某一种频率的中频电流的半导体变频装置.随着电力半导体技术发展,高耐压,大电流的晶闸管不断上台阶,关断恢复时间达到几微秒,而且成本逐渐降低,为中频感应加热设备的普及创造了条件.
1逆变器控制
由于中频加热或熔炼时负载的谐振参数是个时变参数,因此逆变器的控制系统必须能够反映负载频率变化,才能保证逆变成功,为此要采用自激的控制方式,触发信号来自负载端,使触发频率跟随负载频率的变化,使控制系统始终保证.为保证上面公式成立,一般有定角和定时两种方法.下面分析两种方法的实际电路图[1].
（1）定角方法能保证恒定的功率因数,但在负载频率升高时,对逆变晶闸管的关断时间要求增高,否则因为晶闸管的关断时间不够而造成逆变失败.中频电流,中频电压合成的调频方式,是将中频电压Um,中频电流Ic,通过互感器从负载端取样,并通过电阻R,电位器W合成,当调节电位器时,合成的正旋波的相位会前后移动,从而设定引前角的位置.利用二极管D的非线性,增大启动时的电阻,保证足够的引前角.比较器V1,V2使正旋波过零时,产生互差180度的逆变脉冲.
（2）另一种定时方法,是使关断时间保持恒定,是一种充分发挥晶闸管潜力的一种方法,相对来说是一种更合理的方法,但是控制电路复杂些,而且对控制电路的稳定性、可靠性要求更高.关断时间调节器的反馈信号是通过互感器将晶闸管的工作波形取样,经过D1整流得到晶闸管的换相后到过零这段波形,在这个关断期间,T1保持导通,T3也一直导通,电容器C1经R1充电.关断时间越长,R1、R2结合处的电压越高.二极管D2在换相区起作用,C2、C3井R2和阻抗变换器充电到峰值电压,经电位器W1给到放大器V1.在关断时间末期T3封锁电压随之上升,使电流经过R3、D2流到T4、T5,C1,通过T4、T5放电,在这时间内T6封锁,C2保持原充电电压.关断时间由电位器W2给定.V1输出的电压通过呀控振荡器,来调节逆变器的触发频率,直到达到稳定状态.这样W2就可以确定晶闸管的关断时间,保证晶闸管的可靠运行.同样负载谐振频率发生变化时,自动跟踪W2的给定时间,使得设备触发频率自动跟踪.
2中频维修中的问题
（1）由于逆变器是负载逆变,负载匹配好坏关系到逆变器能否正常启动和满功率输出.例如在给弹簧棒料加热时,由于棒料较长,感应器分为多节串联,而且在给不同棒料加热时,又要更换不同的感应器,造成负载的谐振频率发生较大的变化,不能与电源匹配,从而影响设备的启动.为了能尽快排除负载接触造成的设备不能启动故障,可以用带功率输出的低频频率发生器,检查负载的LC谐振频率是否在中频电源的工作范围内,当指针表打到最大时,此时的频率为槽路的谐振频率.
（2）逆变器核心部分是由4只逆变晶闸管组成,逆变管往往很高,逆变管的损坏,直接关系到维修成本.为此当出现逆变管损坏时,应仔细检查设备.
1）为了提高逆变晶闸管电流上升率的数值,一般进行强触发,因此要检查逆变脉冲的波形,为满足强触发要求,脉冲前沿要陡,不能大于2微妙,幅值大于8V,后沿大于4V,宽度大于10微妙,触发电流大于300MA.检查逆变晶闸管的控制极电阻是否在10-30欧姆范围内.
2）阻容吸收是为减小晶闸管载流子积蓄效应造成的危害.逆变晶闸管换相时,正向电流下降到电流过零以后,由于晶闸管内部积蓄着大量载流子,在外界反电压的作用下形成反向电流,也叫恢复电流,随着反向电压的建立,恢复电流迅速衰减下来,其di/dt值可高达上千安培,会在线路上的电感上产生极高的电压,虽然过电压时间极短,但幅值却很大,极易使晶闸管反向击穿.因此应检查逆变晶闸管的阻容吸收元件是否正常.由于阻容参数理论计算复杂,而且计算的数值实用性差;我们通过计算机仿真得到,电阻用5欧姆的无感的电阻,电容一般当中频1KHz时,C取4uF、2.5%Hz时,C取3uF、8Hz时,C取1.5uF.并用示波器检查逆变晶闸管的反压的吸收效果.
3）逆变晶闸管的冷却水是否通畅.其回水温度应小于35度,當冷却水在50度时,管路就会产生软垢,当冷却水大于70度时,管路就会产生硬垢,并产生恶性循环,恶化逆变晶闸管的散热条件.应在冷却水回路多增加流量检测,并进行报警,可大幅减少次类故障.
4）当逆变颠覆时,短路峰值电流与平波电抗值、短路时刻有关,最坏情况是短路发生在α等于0换相时刻.计算公式如下：
检查过流、过压保护回路否是起作用.应定期（3个月）检查.主回路是否有短路、虚接打火等现象.
5）对逆变晶闸管的质量、型号,要严格把关,对逆变晶闸管的通态平均电流选择,应注意考虑逆变晶闸管在较高频率下工作时的开关损耗,多留余量,可减少故障率.
3结束语
本文就中频感应加热设备进行了逆变控制以及故障的分析,为在中频维护方面提供了帮助.
4实验验证
通过实践并按照上述的方法进行分析,指导了维修,提高了生产效率,节省了维修工时,减少了故障率,保证生产正常进行.
参考文献
[1] 黄俊.半导体变流技术[M].北京：机械工业出版社,1990：73.
上文总结:此文为关于经典感应加热专业范文可作为故障分析方面的大学硕士与本科毕业论文感应加热论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
感应加热引用文献:
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[3] 加热器论文范文 加热器类研究生毕业论文范文2万字
