Сравнение энергопотребления различных схем, используемых в среднечастотной системе индукционного нагрева для ковки

Автор г-н Цзэн Сяолинь из CHENGDU DUOLIN ELECTRIC CO., LTD.

В этой статье анализируются недостатки существующей системы индукционного нагрева SCR MF и вводится новый тип системы индукционного нагрева MF для ковки с силовыми устройствами IGBT. Это последовательная резонансная схема со значительным энергосберегающим эффектом, которая может быть легко запущена при любых условиях нагрузки.

В настоящее время большинство производителей используют Параллельный резонансный контур LC и тиристор как инвертор для своего MF Система индукционного нагрева. Такая технология инвертора SCR была разработана в начале 70-х годов прошлого века. Пожалуйста, посмотриDiagram 1!

. Параллельный резонансный контур SCR LC

Diagram 1

В схеме этого типа секция выпрямления выполняет две задачи:

1. Тo преобразовать переменный ток в постоянный с помощью шести тиристоров (кремниевый выпрямитель).

2. К отрегулируйте мощность машины.

Недостаток этой схемы:

1. Дополнительный инвестиции в конденсатор компенсации коэффициента мощности Кабинет (PFCCC).

Регулировка мощности достигается регулировкой угла проводимости SCR, а уменьшение угла проводимости снижает коэффициент мощности энергосистемы. Таким образом, пользователи должны покупать шкаф конденсаторов компенсации коэффициента мощности. И тогда стоимость увеличивается.

2. Низкий фактор силы

Коэффициент мощности всего 0,8 до 0,85 в секции инвертора из-за свойства отключения SCR.

3. Высокая энергия потребление

l После выпрямления фильтрация постоянного тока осуществляется большим реактором постоянного тока. Таким образом1% -3% потери энергии создается в этом разделе.

l Инверторная цепь выполнена на четырех тиристорах (SCR), поэтому примерно 5% энергия потеря генерируется в инверторной секции.

l Выходная секция представляет собой параллельный резонансный контур, состоящий из индукционной катушки и конденсатора. Ограничено напряжением пробоя SCR, выходное напряжение ≤750 В. Ток колебаний индукционной катушки в Q (5-10) раз превышает постоянный ток (Q - добротность резонансного контура). Таким образом, в индукционной катушке возникают большие потери энергии. Таким образом, при параллельном резонансном контурепотеря энергии примерно От 25% до 30% мощности машины.

Tпоэтому эффективность SCR MF Induction Hпринимать пищу Система составляет примерно от 60% до 70%.

Очевидно, увеличьте напряжение на индукционной катушке и уменьшите значение Q колебательного контура, что может повысить эффективность машины. Но в параллельном резонансном контуре оба конца индукционной катушки напрямую подключены к тиристору, если повышается напряжение индукционной катушки, напряжение пробоя тиристоров должно быть увеличено. Следовательно, повышение напряжения пробоя тиристоров приведет к увеличению производственных затрат, но также будет ограничиваться напряжением пробоя тиристора.

Тиристор представляет собой силовое устройство полууправляемого типа, когда значение колебательного контура Q <10, легко остановить колебание или отказ от колебания.

Люди, использующие систему индукционного нагрева SCR MF, знают правду, если тепловая станция заполняет холодным материалом; колебание запустить сложно. Итак, чтобы повысить эффективностьMF Индукция обогрев система надо искать другое силовое устройство и другую схему: IGBT и LC Ряд Резонансный Схема. Пожалуйста, посмотриДиаграмма 2 ниже!

. IGBT LCРяд Резонансная цепь

—–используется в Система индукционного нагрева Duolin MF

В начале 90-х годов появилось новое силовое устройство IGBT с особенности высокое напряжение, низкие потери переключения и высокая работающий частота до 100 кГц. После 20 лет разработки технология IGBT стала достаточно зрелой, особенно IGBT четвертого поколения производства INFINEON. Его напряжение насыщения составляет ≤ 1,7, в то время как частота жесткого переключения достигла 20 кГц. IGBT является абсолютным лидером в таких областях, как преобразователи частоты, импульсные источники питания и индукционный нагрев.

Dиграмма 2

В этой схеме выпрямление осуществляется напрямую шестью (6) диодами без прерывания, что сводит к минимуму влияние на коэффициент мощности сети. В последовательном резонансном контуре фильтрация выполняется конденсатором C1 вместо большого и тяжелого реактора для достижения экономии энергии. SCR T1 здесь работает только как переключатель. Когда конденсатор заряжается до определенного напряжения, подключается тиристор T1.

Секция инвертора состоит из четырех (4) БТИЗ. Потери проводимости IGBT равны SCR, но потери переключения IGBT ниже, чем SCR, поэтому потери тока инвертора низкие, около 3%.

Возможны два способа регулировки мощности: 1. изменением рабочей частоты инверторной секции; 2. путем изменения времени проведения IGBT.

Раздел вывода Sэри Резонансный контурt, который состоит из катушки индуктивности (L) и конденсатора (C). Особенностью этой схемы является то, что ток через IGBT равен току через катушку индуктивности и конденсатор, но напряжение на катушке индуктивности в 3-10 (значение Q) раз больше выпрямленного постоянного напряжения. Напряжение на катушке индуктивности (L) подается непосредственно конденсатором (C), поэтому нет необходимости повышать напряжение пробоя силовых устройств (IGBT) при повышении напряжения на катушке индуктивности.

Мощность на индукторе P = V (напряжение на индукторе) × I (ток через индуктор). Теперь давайте сравним потери на индукторе между Параллельный и последовательный резонансный схема. Предположим, что мощность на катушке индуктивности равна P.

Параллельный резонансный контур (prc): P = Vprc × яprc; P = 750 × Iprc; яprc= P / 750

Последовательный резонансный контур (src): P = Vsrc × яsrc; P = 1500 × Isrc; яsrc= P / 1500 (минимум Vsrc = 3 × 500 об. Постоянного тока)

Таким образом, яsrc = 1/2 I prc; мы знаем, что потери индуктора связаны только с сопротивлением индуктора. Сопротивление принимается R, тогда потери мощности равны:

P = I2Р; пprc = Яprc2Р; пsrc = Яsrc2 R = (1/2 Iprc)2 R = 1/4 Iprc2 R

Преимущества этой схемы или системы индукционного нагрева Duolin MF:

1. Высокая эффективность

Следовательно, при одинаковой мощности и одинаковой катушке индуктивности максимальные потери последовательной резонансной индуктивности составляют четверть (1/4) параллельной резонансной индуктивности (см. Формулу выше!). Тогда потери последовательной резонансной выходной секции составляют примерно 5% - 10% мощности машины, поэтому эффективность используемой системы индукционного нагрева MF составляет 80% - 90%.

2. Низкое энергопотребление.

В последовательной резонансной цепи напряжение на катушке индуктивности не связано с напряжением пробоя силового устройства. Таким образом, если позволяет изоляция индуктора, повышение напряжения на индукторе может снизить потери в индукторе, что еще больше повысит эффективность машины. Принцип такой же, как и при передаче электроэнергии по сети высокого напряжения.

Поэтому при проектировании выберите правильное значение Q, которое может гарантировать надежность машины, а также повысить ее эффективность, а затем может значительно спасти энергия 10% -30% cпо сравнению с традиционной тиристорной (SCR) системой индукционного нагрева.

3. Высокая фактор силы

Обычно система индукционного нагрева MF с последовательной резонансной схемой IGBT имеет высокий коэффициент мощности выше 0,95. При 12-импульсном выпрямлении коэффициент мощности может достигать 0,98.

4. Легкость запуска при любых условиях нагрузки.

IGBT - это полностью управляемое силовое устройство. Включение / выключение IGBT контролируется непосредственно затвором, независимо от коэффициента мощности и значения добротности колебательного контура. Таким образом, машина может быть легко запущена при любых условиях нагрузки.

В любом случае система индукционного нагрева MF с резонансным контуром серии IGBT - лучший выбор кузнечных компаний.


Время публикации: февраль-04-2021