感應(yīng)加熱用IGBT超音頻電源

1引言

感應(yīng)加熱是將工件直接加熱，它具有效率高，作業(yè)條件好，溫度容易控制，金屬燒損小，無(wú)需預(yù)熱等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱設(shè)備應(yīng)用的電力電子器件是電子管和快速晶閘管。電子管電壓高，穩(wěn)定性差，幅射強(qiáng)，效率低，已經(jīng)到了淘汰的邊緣，但它頻率高，功率大，所以在市場(chǎng)上仍有一席之地。快速晶閘管是目前應(yīng)用的主力軍，它耐壓高，電流大，抗過(guò)流、過(guò)壓能力較強(qiáng)。但它只能工作在10000Hz以下，這使其使用范圍受到了限制。

IGBT是一種復(fù)合功率器件，它集雙極型功率晶體管和功率MOSFET的優(yōu)點(diǎn)于一體，具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅(qū)動(dòng)功率小，控制電路簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)損耗小，通斷速度快，工作頻率較高，元件容量大。它不僅達(dá)到了晶閘管不能達(dá)到的頻率（60kHz以上），而且正在逐步取代快速晶閘管。國(guó)外1kHz～80kHz的感應(yīng)加熱已廣泛應(yīng)用IGBT，這是感應(yīng)加熱電源的發(fā)展方向。圖1為國(guó)外各種功率器件的應(yīng)用。2IGBT電源結(jié)構(gòu)及工作原理

21主電路采用并聯(lián)諧振式逆變器，主電路如圖2所示。

圖1各種功率器件的應(yīng)用

圖2主電路原理圖

電流源并聯(lián)諧振逆變器具有負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，抗負(fù)載短路能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，該設(shè)備的波形較好，有利于提高裝置的效率和可靠性。

主電路為三相全波不控整流加濾波，再經(jīng)斬波后輸入給逆變器。由于采用IGBT斬波頻率較高（約為20kHz），輸出波形較好，電抗器尺寸將可縮小為原來(lái)的1/3。

該裝置的整流橋采用普通整流二極管，濾波電容為電解電容450V/1500μF，斬波IGBT及二極管為富士公司產(chǎn)品，平波電抗器為自制，逆變IGBT也是富士公司產(chǎn)品，諧振回路電容為特制的超音頻電容器，功率輸出變壓器為自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)。

22斬波控制斬波控制采用SG3525脈寬調(diào)制型控制器，SG3525是集成PWM控制器件，控制功能比較完備用于斬波十分合適，全推挽輸出形式，其輸出峰值為±500mA，電源電壓為（8～35）V，內(nèi)部設(shè)有欠壓停止電路，當(dāng)電壓過(guò)低時(shí)，輸出級(jí)截止。具有5.1V，溫度系數(shù)±1％的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源，誤差放大器、振蕩器頻率為100Hz～400kHz（其值由外接電阻Rt，電容Ct決定）的鋸齒波振蕩器，軟起動(dòng)電路，同步電路，關(guān)閉電路，脈寬調(diào)制比較器，RS寄存器及保護(hù)電路。SG3525原理框圖如圖3所示。23逆變控制

圖3SG3525原理框圖

圖4逆變控制框圖

圖5841原理框圖