感应加热电源经历了20世纪20年代的发电机组与真空发生器,60年代初的晶闸管(SCR)发生器,80年代初的晶体管发生器,直到90年代中期的现代功率晶体管(IGBT /MOSFET等)发生器这样一个发展过程。自20世纪60年代后期生产出了额定电流达300A的快速开关型晶闸管SCR(silicon controlled rectifier)之后,使得在技术和经济性方面的障碍得以解决,从而为提供SCR中频感应加热电源成为可能,并导致了中频发电机式中频电源的淘汰。20世纪80年代中期,已开发出适合于新一代感应加热电源的新型功率元器件,其中包括:①具有功率大,开关速度快,损耗低的功率半导体器件MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)和IGBT(Insulated Gate Bipilar Transistor);②能满足高额、大容量、低损耗、很小电感、体积小,以及容易水冷的电容器;③能够承受大电流、变比抽头灵活及容易实现负载匹配的高频(达300kw)铁氧体磁芯变压器,这使得研制和生产中、大功率的超音频和高频感应加热电源成为可能。
现代感应加热电源就是指以各类功率晶体管,如MOSFET、IGBT等为功率器件的感应加热电源,也称之为(全)固态感应加热电源来说的。现代感应加热电源具有如下特点:
1.所涉及的电路基本理论不大,由于新型功率器件的问世,其电路及实现技术有了很快的发展。
2.功率整流及逆变电路的器件多采用模块器件代替单只功率器件。为了扩大输出功率,采用了功率器件的串联、并联或串并联。
3.控制电路及保护电路所采用的器件由原来主要采用晶体三极管等模拟器件,而改为大量采用数字器件(如比较器、触发器、计数器、定时器、光电隔离器、锁相环等);专用集成电路的采用也是现代感应加热电源的又一特点;集成芯片的采用简化了控制电路,提高了可靠性;比例积分电路,数字锁相环路频率自动跟踪电路,单片机算技术的采用提高了控制品质及电源装置的性能,系统实现了智能控制。
4.频率范围广,从0.1-400khz,覆盖了中频、超音频、高频的范围;输出功率1.5-2000kw,可满足不同的热处理工艺的要求。
5.转换效率高,节能明显。整装置结构紧凑、外形尺寸小、节省空间、与真空管电源比可节省66%-84%。
6.保护电路完善,可靠性高。
正是由于固态感应加热电源体积小、低损耗、逆变器转换效率高、以控制和安全性好,已经完全取代了中频发电机机式电源,在某些领域也取代了真空管式感应加热电源。但是,是否取代要做全面的考虑,例如:感应加热工艺要求、生产率、效率、安全姓、费用、可靠性及维护等。因此,在感应加热行业我们应继续努力,推动科技的创新,核心技术的改进。
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