专利名称：一种用于中频电炉的串联逆变电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电炉供电电路，尤其是涉及一种用于中频电炉的 串联逆变电路。
背景技术：
目前，感应加热领域所使用的中频电源中，串联逆变技术已相当成熟，
现有感应电炉所用串联逆变器大多都釆用的是可控硅串联逆变。如图2所 示，由直流电源VDC、并接在直流电源VDC两端的滤波电容器C。、串联后 并接在滤波电容器C。上的补偿电容器Csl和Cs2、串联后并接在滤波电容器 Co上的可控硅K"和KK2以及分别并接在可控硅Ku和"2上的快恢复二极管 Di和D2组成,补偿电容器Cd和Cs2的串接点与可控硅Kn和"2的串接点之 间接负载线圈L。
由于可控硅的单向导电性，为了给反向电流提供通路还必须给可控硅 反并联快恢复二极管，这样增加了半导体器件，降低了电路的可靠性。则 由于可控硅是半控型器件，因而釆用负载换相，不仅需要关断时间，而且 可靠性也降低了。另外，该技术还有一个不足，即其工作频率只能低于谐 振频率，工作频率范围小，对负载适应性差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种用于中频电炉的串联逆变电路，其电路简单合理、性能可靠且使用 操作灵活方便，能有效克服现有串联逆变电路工作频率范围小、负载适应 性差等不足。
为解决上述技术问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种用于中频电炉的串联逆变电路，包括直流电源VDC、并接在所述直流电源VDC两端的 滤波电容器C。、补偿电容器C^和Cs2以及并接在滤波电容器C。两端的两个 相串接的控制元件，所述补偿电容器Csl和Cs2串接后并接在滤波电容器Co 两端，补偿电容器Csl和Cs2的串接点A与两个控制元件的的串接点B分别 接负载线圈L,其特征在于所述两个控制元件为IGBT模块一与IGBT模 块二，IGBT模块一与IGBT模块二均由一 IGBT管以及一反并接在所述IGBT 管上的快速恢复二极管组成。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点，1、所用串联逆变电路简 单合理且性能可靠，操作使用灵活方便。2、使用效果好，通过并接在滤 波电容器C。两端的两个相串接的IGBT模块一与IGBT模块二能有效解决
现有串联逆变电路工作频率范围小、负载适应性差等不足，能有效提高中 频电炉的工作频率具体由于IGBT模块由一 IGBT管和一反并接在所述 IGBT管上的快速恢复用二极管组成，IGBT管(即绝缘栅双极晶体管)具 有自关断能力，通过对其基极进行控制，可在任何时候令其瞬时通断，不 像可控硅那样需要关断时间，因此电路结构简单、可靠且负载功率因数高。 由于IGBT模块组成的半桥串联逆变电路工作频率可高于固有谐振频率， 因而其工作频率范围宽，这样，在冷料熔化或空炉加料时可提高工作频率， 使电炉效率提高，加热速度加快。3、本实用新型的工作原理是当IGBT 模块正向导通时，电流流入串联逆变电路，负载线圈L得到有功功率；当 IGBT模块反向导通时，电流流出逆变器，串联逆变电路中的能量回送到滤 波电容器C。中进行保存，也就是说，即负载线圈L中实际得到的功率是 IGBT模块正向导通期间直流电源送出的能量和IGBT模块反向导通期间串 联逆变电路回送的能量之差。实际应用过程中，通过改变IGBT模块中IGBT 管的触发频率，就会改变正向电流和反向电流的时间比。当触发频率接近 谐振频率时，正向电流时间变长，反向电流时间变短，负载线圈L的功率 就增大。当触发频率远离谐振频率时，情况相反。因此，对于本实用新型 来说，只需改变IGBT模块的触发频率就可以改变负载线圈L上的功率。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为现有中频电炉所用可控硅串联逆变电路的电路原理图。
图2为本实用新型的电路原理图。 图3为本实用新型在0—tl时刻的电流流通方向示意图。 图4为本实用新型在tl一t2时刻的电流流通方向示意图。 图5为本实用新型在t2—t3时刻的电流流通方向示意图。 图6为本实用新型在t3—t4时刻的电流流通方向示意图。 附图标记说明
1一IGBT模块一； 2 — IGBT模块二。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型包括直流电源VDC、并接在所述直流电源VDC 两端的滤波电容器C。、补偿电容器C^和Cs2以及并接在滤波电容器C。两端
的两个相串接的控制元件，所述补偿电容器C"和Cs2串接后并接在滤波电
容器C。两端，补偿电容器Csl和Cs2的串接点A与两个控制元件的的串接点 B分别接负载线圈L，所述两个控制元件为IGBT模块一 1与IGBT模块二 2， IGBT模块一 1与IGBT模块二 2均由一 IGBT管以及一反并接在所述 IGBT管上的快速恢复二极管组成。
实际应用过程中，负载线圈L中的电流lL-补偿电容器C"和Cs2中的
电流之和。以下对本实用新型的工作过程进行具体分析
初始状态下即tl时刻，负载线圈L中的电流方向为从上至下(如图2 所示箭头指示方向)，关断IGBT模块一l,由于负载线圈L是电感元件， 其电流不能突变，因而负载线圈L中的电流即电炉电流全部换到IGBT模 块二 2中反并接的二极管上，即IGBT模块二 2为反导通状态。此时，补 偿电容器Cu所构成的电流回路为由补偿电容器Cd、滤波电容器C。、 IGBT模块二 2的二极管以及负载线圈L依次连通组成的电流回路；补偿电容器 Cs2所构成的电流回路为由补偿电容器"2、 IGBT模块二 2的二极管以及 负载线圈L依次连通组成的电流回路，也就是说，此时，补偿电容器Cs2 的电压为上负下正。总之，在tl时刻，关断IGBT模块一1后，IGBT模块 二 2处于反导通状态，此时负载线圈L中的电流流入滤波电容器Co中，使 滤波电容器C。中的直流电压升高，即负载线圈L中的能量回送到滤波电容 器C。进行保存。此状态一直持续至t2时刻，即负载线圈L中的电流反向。
在t2时刻，负载线圈L中的电流反向即其电流方向变为从下至上， 补偿电容器d所构成的电流回路为补偿电容器Csi、负载线圈L、 IGBT 模块二 2的IGBT管以及滤波电容器C。依次连通组成的电流回路；补偿电 容器Cs2所构成的电流回路为由补偿电容器Cs2、负载线圈L以及IGBT 模块二 2的IGBT管依次连通组成的电流回路，也就是说，此时，补偿电 容器C"的电压为上正下负。总之，此时，全部电炉电流即负载线圈L中 的电流均通过IGBT模块二 2的IGBT管。对滤波电容器C。而言，电流流出 滤波电容器C。使其直流电压降低，这时能量从滤波电容器C。送到负载线圈 L中，即电炉获得有功功率。此状态一直持续至t3时刻。
在t3时刻，负载线圈L中的电流方向与t2时刻相同即从下至上，关 断IGBT模块二2，由于负载线圈L是电感元件，其电流不能突变，因而负 载线圈L中的电流即电炉电流全部换到IGBT模块一 1中反并接的二极管 上，即IGBT模块一 1为反导通状态。此时，补偿电容器Cu所构成的电流 回路为由补偿电容器C^、负载线圈L以及IGBT模块一 1的二极管依次 连通组成的电流回路；补偿电容器"2所构成的电流回路为由补偿电容 器Cs2、负载线圈L、 IGBT模块一 1的二极管以及滤波电容器Cd依次连通 组成的电流回路。总之，在t3时刻，关断IGBT模块二2后，IGBT模块一 l处于反导通状态，此时负载线圈L中的电流流入滤波电容器C。中，使滤 波电容器C。中的直流电压升高，即负载线圈中的能量回送到滤波电容器 C。进行保存。此状态一直持续至t4时刻，即负载线圈L中的电流再次反向。
在t4时刻，负载线圈L中的电流再次反向即其电流方向变为从上至 下(与初始状态即tl时刻的电流方向相同)，补偿电容器C^所构成的电 流回路为补偿电容器C"、 IGBT模块一 1的IGBT管以及负载线圈L依次 连通组成的电流回路；补偿电容器"2所构成的电流回路为由补偿电容 器"2、滤波电容器C。、 IGBT模块一 1的IGBT管以及负载线圈L依次连通
组成的电流回路，也就是说，此时，补偿电容器Cs2的电压为上负下正。
总之，此时，全部电炉电流即负载线圈L中的电流均通过IGBT模块一 1 的IGBT管。对滤波电容器C。而言，电流流出滤波电容器Cd使其直流电压 降低，这时能量从滤波电容器C。送到负载线圈中，即电炉获得有功功率。 此状态一直持续至t5时刻，t5时刻与初始状态tl时刻电路的工作状态完 全相同。
之后，本实用新型不断依次重复tl-t4时刻的工作过程，实现中频电 炉的连续工作。
综上所述，实际应用过程中，通过改变IGBT模块的触发频率，就能 达到相应改变负载线圈L功率的目的。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限 制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更 以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种用于中频电炉的串联逆变电路，包括直流电源VDC、并接在所述直流电源VDC两端的滤波电容器C0、补偿电容器Cs1和Cs2以及并接在滤波电容器C0两端的两个相串接的控制元件，所述补偿电容器Cs1和Cs2串接后并接在滤波电容器C0两端，补偿电容器Cs1和Cs2的串接点A与两个控制元件的的串接点B分别接负载线圈L，其特征在于所述两个控制元件为IGBT模块一(1)与IGBT模块二(2)，IGBT模块一(1)与IGBT模块二(2)均由一IGBT管以及一反并接在所述IGBT管上的快速恢复二极管组成。
专利摘要本实用新型公开了一种用于中频电炉的串联逆变电路，包括直流电源VDC、并接在所述直流电源VDC两端的滤波电容器C<sub>0</sub>、补偿电容器C<sub>s1</sub>和C<sub>s2</sub>以及并接在滤波电容器C<sub>0</sub>两端的两个相串接的控制元件，补偿电容器C<sub>s1</sub>和C<sub>s2</sub>串接后并接在滤波电容器C<sub>0</sub>两端，补偿电容器C<sub>s1</sub>和C<sub>s2</sub>的串接点A与两个控制元件的串接点B分别接负载线圈L，所述两个控制元件为IGBT模块一与IGBT模块二，IGBT模块一与IGBT模块二均由一IGBT管以及一反并接在所述IGBT管上的快速恢复二极管组成。本实用新型电路简单合理、性能可靠且使用操作灵活方便，能有效克服现有串联逆变电路工作频率范围小、负载适应性差等不足。
文档编号H02M7/505GK201360227SQ20092003192
公开日2009年12月9日 申请日期2009年2月16日 优先权日2009年2月16日
发明者颜文非 申请人:西安机电研究所