可控硅中頻電源裝置是感應(yīng)加熱用一種電源裝置，是冶金鑄造業(yè)、熱加工業(yè)、金屬熱處理行業(yè)的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備?？煽毓柚蓄l電源裝置有并聯(lián)電路型和串聯(lián)電路型。

  一、串聯(lián)電路可控硅中頻電源裝置的原理概述：

  串聯(lián)電路可控硅中頻電源裝置的原理是從電網(wǎng)輸入三相工頻交流電，經(jīng)可控硅三相整流橋，全波整流成為脈動(dòng)的直流電，又經(jīng)Ld、Cd濾波成平滑的直流電，送入由可控硅元件組成的半橋式逆變器，逆變成所需的交流電，逆變橋的輸出端接向由感應(yīng)器L與補(bǔ)償電容器C組成的串聯(lián)振蕩電路。本裝置的輸出頻率由主控電路的調(diào)控頻率f1控制，f1與LC串聯(lián)振蕩電路的固有振蕩頻率fo有關(guān)，當(dāng)f1=fo時(shí)，即能輸出所需最大功率。當(dāng)負(fù)載參數(shù)變化時(shí)，主控電路自動(dòng)控制f1使其gen蹤fo的變化，以保證時(shí)刻輸出最大功率。本裝置的功率調(diào)節(jié)是通過(guò)主控電路調(diào)節(jié)逆變橋的工作狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)整方便、靈活。

  二、整流橋的基本工作原理：

  圖1是可控硅三相橋式全控整流電路?？煽毓鑄1和T4接A相，T3和T6接B相，T5和T2接C相。T1、T3、T5組成共陰極組，T4、T6、T2組成共陽(yáng)極組。它們的觸發(fā)順序依次是T1-T2-T3-T4-T5-T6。三相可控硅整流就是將三相交流電壓uA、uB、uC經(jīng)三相可控整流橋變換為直流電壓Ud。啟動(dòng)時(shí)，前移可控硅的導(dǎo)通角α，使α=0°使直流電壓漸漸升到額定值，并保持恒定。停機(jī)或保護(hù)動(dòng)作時(shí)，自動(dòng)后移可控硅的導(dǎo)通角α，致α=150°使直流電壓拉逆變到零。

  三、對(duì)電網(wǎng)諧波的防治：

  中頻電源對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波有2種：電壓諧波和電流諧波。

  ①電壓諧波的防治。可控硅中頻電源有串聯(lián)電路型和并聯(lián)電路型。如用并聯(lián)電路型，它的調(diào)功是通過(guò)調(diào)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)壓時(shí)出現(xiàn)的電壓換向缺口，給電網(wǎng)注入電壓諧波，而且，會(huì)造成對(duì)電網(wǎng)功率因數(shù)低。這樣，就要增設(shè)功率因數(shù)校正裝置和諧波濾波裝置。增加了投資和運(yùn)行費(fèi)用。

  如果，選擇串聯(lián)電路可控硅中頻裝置。首先，串聯(lián)電路的調(diào)功是通過(guò)調(diào)節(jié)輸出頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，工作全過(guò)程多相整流橋是全開放整流，不構(gòu)成電壓換向缺口，也就不出現(xiàn)電壓諧波。而且，裝置在運(yùn)行全過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)的功率因數(shù)為0.97以上。這樣，就不要增設(shè)功率因數(shù)校正裝置和諧波濾波裝置了。

  ②電流諧波的防治。理論和實(shí)踐證明，不論是并聯(lián)電路或是串聯(lián)電路，采用6相12脈整流時(shí)，可消失幅值較大的5次、7次諧波電流，剩下主要的11次及以上的諧波電流的幅值大小，都在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之內(nèi)。

  建議，單機(jī)容量在500kW以上中頻電源，要采用6相12脈整流。

  四、串聯(lián)與并聯(lián)設(shè)備的比較

  4.1串聯(lián)逆變中頻感應(yīng)熔煉爐特點(diǎn)

  圖1為串聯(lián)逆變中頻感應(yīng)熔煉爐(以下簡(jiǎn)稱串聯(lián)電路)主回路電路圖。該種供電方式是l臺(tái)電源可以同時(shí)向2臺(tái)電供電熔煉，亦可以1臺(tái)爐子熔煉，另1臺(tái)保溫。以無(wú)錫市華業(yè)電爐電器有限公司生產(chǎn)的一拖二串聯(lián)電路中頻感應(yīng)電爐為例，由圖1可知，逆變部分是由2個(gè)半橋式逆變電路相串聯(lián)。這種串聯(lián)電路在使用過(guò)程中，整流電路一直處于全導(dǎo)通狀態(tài)，所以功率因數(shù)不小于0.95(整流輸出電壓Ud恒定不變)，串聯(lián)電路功率輸出是通過(guò)調(diào)節(jié)逆變導(dǎo)通角大小來(lái)控制的。這里所指的功率因數(shù)是：COS￠=P/S 式中：P有功功率。S視在功率.COS￠電路中電壓與電流之間相位差。

  有功功率反映了交流電在電阻性負(fù)載上做功的大小或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问侥芰?如熱能、機(jī)械能、光能)的效率，以圖1所示的一拖二串聯(lián)電路為例，逆變橋1(10 t爐子)和逆變橋2(30 t爐子)各給一個(gè)10 V的給定輸出電壓.兩個(gè)給定輸出電壓通常以一個(gè)乘法器集成塊相互控制，在工作時(shí)：

  1)當(dāng)逆變橋l給定電壓1V時(shí).逆變橋l輸出功率為額定功率的10%，此時(shí)逆變橋2給定輸出電壓能達(dá)到9 V。逆變橋2輸出功率為額定功率的90%。

  2)當(dāng)逆變橋l給定輸出電壓10V時(shí)，逆變橋1輸出功率為額定功率的100%，此時(shí)逆變橋2輸出功率為額定功率0。

  3)當(dāng)逆變橋l給定輸出電壓6 V時(shí)，逆變橋l輸出功率為額定功率的60%，此時(shí)逆變橋2給定輸出電壓能達(dá)到4V，逆變橋2輸出功率為額定功率的40%;以此類推，逆變橋1(10 t爐體)和逆變橋2(30t爐體)兩爐體功率任意分配。

  4)當(dāng)逆變橋l給定輸出電壓3 V時(shí)，逆變橋1輸出功率為額定功率的30%，此時(shí)逆變橋2也可以停用。

  4.2并聯(lián)逆變中頻感應(yīng)熔煉爐的特點(diǎn)

  圖2為并聯(lián)電路中頻感應(yīng)電爐主回路電路圖，逆變部分為并聯(lián)電路。這種并聯(lián)電路在使用過(guò)程里。功率輸出是通過(guò)調(diào)節(jié)整流導(dǎo)通角大小來(lái)控制的，整流電路一直處于被調(diào)節(jié)狀態(tài)(整流輸出電壓現(xiàn)在不斷的變化中)。并聯(lián)電路的功率因數(shù)與整流導(dǎo)通角成正比例，當(dāng)電爐打新爐襯烘爐或新開爐時(shí)，小功率輸出時(shí)間較長(zhǎng)，整流導(dǎo)通角前移很小，功率因數(shù)嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)。影響變壓器的利用率，同時(shí)也嚴(yán)重影響生產(chǎn)率。當(dāng)用大、小中頻電源(并聯(lián)電路)加換爐開關(guān)切換的方式時(shí)，存在換爐開關(guān)的工作電流過(guò)大、換爐開關(guān)的工作電流集膚效(工作頻率50Hz)以及切換頻繁等問(wèn)題.因而難以穩(wěn)定工作。通常換爐開關(guān)的工作電流=中頻電流×Q(品質(zhì)因數(shù)系數(shù)為12)。

  4.3 串聯(lián)逆變中頻感應(yīng)熔煉爐的特點(diǎn)

  1)負(fù)載串聯(lián)諧振時(shí)，變頻電源中的整流橋工作在全導(dǎo)通狀態(tài)，系統(tǒng)功率因數(shù)始終大于0.95。

  2)功率控制與多供電分配技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。一臺(tái)變壓器對(duì)一套整流系統(tǒng)，在額定范圍可將電能無(wú)級(jí)分配給多臺(tái)逆變器，逆變器再根據(jù)工藝需要無(wú)級(jí)給感應(yīng)電爐供電。

  3)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、優(yōu)化組合功能完備。

  4)節(jié)能效果明顯

  ①采用并聯(lián)逆變技術(shù)的變頻電爐平均COS￠≥0.85;采用串聯(lián)逆變技術(shù)其COS￠≥0.95，可節(jié)能10%。

  ②與其他電路相比，負(fù)載回路的電流要小10一12倍。可節(jié)約運(yùn)行電耗3%。

  ③無(wú)需大容量濾波電抗器，又可節(jié)約電耗1%。

  ④每臺(tái)感應(yīng)熔煉爐由一組逆變器單獨(dú)供電，無(wú)需安裝大電流換爐開關(guān)切換，可節(jié)約電耗l%。

  ⑤串聯(lián)逆變器，在運(yùn)行功率特性曲線中，不存在功率凹角部分即功率損失部分，使之熔煉時(shí)間明顯縮短，既增加產(chǎn)量又節(jié)省電耗，可節(jié)能7%。

  ⑥上述5項(xiàng)共節(jié)能(電)22%。

  4.4 國(guó)際應(yīng)用情況分析

  電壓反饋串聯(lián)諧振逆由于一拖二的串聯(lián)逆變中頻感應(yīng)電爐具有以上特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，很適合于鑄造行業(yè)使用，屬于鑄造行業(yè)熔煉設(shè)備的發(fā)展方向。目前國(guó)際上鑄造行業(yè)并聯(lián)電路的中頻電爐產(chǎn)品已逐步被淘汰.國(guó)內(nèi)新上項(xiàng)目中也很少使用。