IGBT变频电源在工频有芯炉上的应用

吴小渊

(铜陵金威铜业有限公司，安徽铜陵244000)

工频有芯感应炉具有加热速度快、生产效率高、金属烧损少、操作方便等优点，被有色金属熔炼铸造行业广泛使用。该设备需提供功率可调节的单相工频电源，以满足熔化或保温时的温度控制。目前，国内制造商普遍采用抽头式变压器，通过电容电感平衡三相电流，分级输出电压调节功率，但其功率调节档数较少，不易实现温度精确控制，存在三相电流很难平衡、维护量大等问题。近年来国外制造商已开始采用并联谐振式逆变电源，通过调节整流电压改变输出功率，但缺点是熔沟内部发生变化时，容易引起输出交流侧与直流侧的干扰，造成逆变失败而跳闸，且功率低时功率因素低下，产生的高次谐波引起整流变压器发热等问题。而串联谐振电源具有功率因素高，功率调节方便，高次谐波干扰较小，且易实现浇铸期间的温度精确控制。我公司在铜板带项目筹备期间，经多方调研论证，引进西安机电研究所工频有芯炉，用于22t黄铜熔化及保温。该有芯炉的感应器采用全新的IGBT变频电源供电，功率调节范围10～900kW，频率50～150Hz，输出功率无级可调，功率因数达0.95以上。

1 IGBT变频电源

该电源采用交－直－交方式变频，由整流、滤波、逆变三部分组成。二极管组成三相桥式整流器，整流角始终全开放。直流电压Ud=1.35UAB，因此无论电源输出功率的高低，其电网侧功率因数始终接近于1。

滤波采用水冷式电热电容，容量大换热可靠。

IGBT作为逆变部分换流元件，它是一种可关断器件，当逆变器出现故障时IGBT可以在几微秒内快速关断，迅速切断故障电流，避免自身和其它电气元件损坏，提高了电路的工作可靠性。……