节能型IGBT串联逆变中频电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种节能型IGBT串联逆变中频电源装置，包括电连接的IGBT串联逆变电路、整流主电路、驱动电源电路、压控振荡电路、整流脉冲形成电路和保护信号电路，功率因数高、谐波污染小、线路损耗小，耗电量低、熔化速度快，节约了能源，避免了对电网及环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
节能型IGBT串联逆变中频电源装置
本专利技术涉及一种节能型IGBT串联逆变中频电源装置，属于变频变流技术及铸造

技术介绍
随着感应加热应用领域日益不断的扩大，以及电力半导体器技术的不断发展，同时为响应国家节能减排政策的号召，中频感应加热电源正向节能、快速、无谐波干扰方向发展。在控制系统上，则是由模拟控制转向数字化控制发展，以提高控制系统的集成度和稳定性；在智能控制方面，通过PLC及组态软件等自动控制设备，逐步实现整套设备的智能化；在逆变形式方面，则由并联逆变向串联逆变方面发展，以提高输出电压，降低槽路电流，减少线路损耗。目前国内铸造业采用的熔化形式基本为两种，一是采用焦炭冲天炉熔化，二是采用传统的并联可控硅中频电源(KGPS)熔化；焦炭冲天炉熔化形式因工作效率低、能源浪费严重、对环境污染严重，以及难以控制铸件质量等缺点，目前已被国家禁止使用；并联可控硅中频电源因其采用调压调功，负载采用并联谐振方式，所以其功率因数不能始终保持在0.93以上，低功率运行时功率因数则较低，谐波污染严重，电流畸变较高，另外并联逆变为一种电流型逆变，电压低电流大线路损耗严重。这两种加热设备工作效率低，能源浪费严重，对电网及环境污染严重。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种功率因数高、谐波污染小、线路损耗小，耗电量低、熔化速度快的节能型IGBT串联逆变中频电源装置，节约了能源，避免了对电网及环境的污染。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：节能型IGBT串联逆变中频电源装置，包括电连接的IGBT串联逆变电路、整流主电路、驱动电源电路、压控振荡电路、整流脉冲形成电路和保护信号电路。所述保护信号电路包括集成电路IC5、IC6和IC7，集成电路IC5包括IC5A和IC5B两部分，集成电路IC6包括IC6A和IC6B两部分，集成电路IC7包括IC7A和IC7B两部分。所述集成电路IC5的第5脚经串联的电阻R20、R21和R22接集成电路IC5的第6脚，集成电路IC5的第6脚接电阻R22的一端，电阻R22的另一端经电阻R26接地，电阻R22的另一端经电阻R25接集成电路IC5的第2脚，集成电路IC5的第4脚接地，集成电路IC5的第8脚经电容C20接地，集成电路IC5的第8脚接VCC，集成电路IC5的第3脚经电阻R27接VCC。所述集成电路IC5的第7脚经串联的电阻R23和二极管D12接三极管Q2的集电极，集成电路IC5的第7脚经串联的电阻R23和电阻R24接集成电路IC6的第5脚。所述集成电路IC6的第8脚接VCC，集成电路IC6的第4脚接地，集成电路IC6的第6脚经电阻R28接VCC，集成电路IC6的第6脚经电阻R29接地，集成电路IC6的第6脚接集成电路IC6的第2脚。所述集成电路IC5的第1脚经串联的电阻R30和电阻R31接集成电路IC6的第3脚，集成电路IC5的第1脚经串联的电阻R30和二极管D17接三极管Q2的集电极。所述集成电路IC6的第7脚经串联的电阻R32和发光二极管D13接地，集成电路IC6的第7脚经串联的二极管D14和电阻R34接地，集成电路IC6的第1脚经串联的二极管D15和电阻R34接地，集成电路IC6的第1脚经串联的电阻R33和发光二极管D16接地。所述集成电路IC6的第7脚经串联的二极管D14和电阻R35接集成电路IC7的第2脚，集成电路IC7的第3脚接集成电路IC7的第5脚，集成电路IC7的第1脚接电阻R36的一端，电阻R36的另一端接二极管D19的负极。所述二极管D19的正极经电容C21接地，二极管D19的正极经电阻R37接VCC，集成电路IC7的第3脚经电阻R39接地，集成电路IC7的第3脚接电阻R38的一端，电阻R38的另一端接电阻R40的一端和二极管D18的负极，电阻R40的另一端和二极管D18的正极经电阻R41接集成电路IC7的第6脚，二极管D18的正极经电容C23接地，所述集成电路IC7的第4脚接地，集成电路IC7的第8脚经电容C22接地，集成电路IC7的第7脚经电阻R42接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极极地。所述集成电路IC5、IC6和IC7均为双运算放大器LM358。本专利技术采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：1、功率因数高，谐波污染小：节能型IGBT串联逆变中频电源装置的功率因数始终大于0.95，谐波含量小，低于国家“奇次谐波和偶次谐波之和小于5%”的要求，偶次谐波均小于2%，奇次谐波和偶次谐波之和小于5%，符合国家标准（GB/T14549-93）《电能质量公用电网谐波》的要求。2、线路损耗小，耗电量低，比同类产品节能25%-30%：本项专利技术中输出部分中频电压高（2800V），输出电流小(直流电流的2.5-3倍)，而目前其它中频电源的输出电压最高为1500V,输出电流为直流电流的5-6倍，以600KW设备为例，节能型IGBT串联逆变中频电源装置的中频电压为2800V，中频电流为3600A,而普通可控硅设备的中频电压为1500V,中频电流为6800A,假设输出部分的内阻为r,则线路损耗分别为：节能型IGBT串联逆变中频电源装置的线路损耗P1=I2r=(3600)2*r,普通可控硅中频电源的线路损耗P2=I2r=(6800)2*r,普通可控硅中频电源的线路损耗远远大于节能型IGBT串联逆变中频电源装配的线路损耗。耗电量方面，节能型IGBT串联逆变中频电源装置的吨耗电量为520-550度，而目前国内外先进可控硅熔炼设备的耗电量为650-680度，可节能25%-30%。3、恒功率输出，熔化速度快：本项专利技术中的节能型IGBT串联逆变中频电源装置，是目前唯一能实现恒功率输出的设备，以600KW设备为例，熔化一炉总共需要55分钟，其中有53分钟的时间工作在恒功率状态，恒功率时间达到96%，这是其它设备无法达到的；一方面由于节能型IGBT串联逆变中频电源装置实现了恒功率，达到96%，另外由于节能型IGBT串联逆变中频电源装置中频电源中频电压高，电磁耦合效率高，达到98%，两方面原因使得节能型IGBT串联逆变中频电源装置熔化速度特别快，150KG/300KW设备仅20分钟一炉，吨耗电量：550度，1000KG/700KW设备45分钟一炉，吨耗电量520度，其它设备均无法达到此种速度。下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。附图说明附图1是本专利技术实施例中节能型IGBT串联逆变中频电源装置的IGBT串联逆变电路原理图；附图2是本专利技术实施例中节能型IGBT串联逆变中频电源装置的整流主电路原理图；附图3是本专利技术实施例中节能型IGBT串联逆变中频电源装置的驱动电源电路原理图；附图4是本专利技术实施例中节能型IGBT串联逆变中频电源装置的压控振荡电路原理图；附图5是本专利技术实施例中节能型IGBT串联逆变中频电源装置的整流脉冲形成电路原理图；附图6是本专利技术实施例中节能型IGBT串联逆变中频电源装置的保护信号电路原理图；附图7是本专利技术实施例中节能型IGBT串联逆变中频电源装置的功率因数变化图；附图8是本专利技术实施例中节能型IGBT串联逆变中频电源装置的5次谐波含量图；附图9是本专利技术实施例中节能型IGBT串联逆变中频电源装置的7次谐波含量图；附图10是本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
节能型IGBT串联逆变中频电源装置，其特征在于：包括电连接的IGBT串联逆变电路、整流主电路、驱动电源电路、压控振荡电路、整流脉冲形成电路和保护信号电路。

【技术特征摘要】
1.节能型IGBT串联逆变中频电源装置，其特征在于：包括电连接的IGBT串联逆变电路、整流主电路、驱动电源电路、压控振荡电路、整流脉冲形成电路和保护信号电路；所述保护信号电路包括集成电路IC5、IC6和IC7，集成电路IC5包括IC5A和IC5B两部分，集成电路IC6包括IC6A和IC6B两部分，集成电路IC7包括IC7A和IC7B两部分；所述集成电路IC5的第5脚经串联的电阻R20、R21和R22接集成电路IC5的第6脚，集成电路IC5的第6脚接电阻R22的一端，电阻R22的另一端经电阻R26接地，电阻R22的另一端经电阻R25接集成电路IC5的第2脚，集成电路IC5的第4脚接地，集成电路IC5的第8脚经电容C20接地，集成电路IC5的第8脚接VCC，集成电路IC5的第3脚经电阻R27接VCC；所述集成电路IC5的第7脚经串联的电阻R23和二极管D12接三极管Q2的集电极，集成电路IC5的第7脚经串联的电阻R23和电阻R24接集成电路IC6的第5脚；所述集成电路IC6的第8脚接VCC，集成电路IC6的第4脚接地，集成电路IC6的第6脚经电阻R28接VCC，集成电路IC6的第6脚经电阻R29接地，集成电路IC6的第6脚接集成电路IC6的第2脚；所述集成电路IC5的第1脚经串联的电阻R30和电阻R3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红梅，王永华，
申请(专利权)人：潍坊市金华信电炉制造有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37