IGBT新型節(jié)能中頻電源柜

IGBT新型節(jié)能中頻電源柜是一種高效節(jié)能的冶金加熱設(shè)備。它采用IGBT作為核心功率器件，兼具M(jìn)OS管和雙極晶體管的優(yōu)點(diǎn)，具有低通態(tài)電阻、低開關(guān)損耗、高耐壓和高載流密度等特點(diǎn)。在整流部分，采用二極管整流，避免了電網(wǎng)功率因數(shù)下降，同時(shí)串聯(lián)諧振電路去掉了濾波電抗器，進(jìn)一步降低了損耗。變頻電路由IGBT模塊構(gòu)成，其損耗僅約3%，功率調(diào)節(jié)可通過(guò)變頻或調(diào)寬實(shí)現(xiàn)。感應(yīng)線圈與補(bǔ)償電容串聯(lián)構(gòu)成的輸出電路，損耗低至整機(jī)功率的5%-10%，整機(jī)效率可達(dá)80%-90%，且通過(guò)提高中頻電壓可進(jìn)一步降低損耗、提升效率。此外，IGBT串聯(lián)感應(yīng)加熱設(shè)備采用逆變側(cè)調(diào)節(jié)方式，整流電路功率因數(shù)為100%，無(wú)需額外配置設(shè)備，為冶金行業(yè)提供了高效、節(jié)能、穩(wěn)定的加熱解決方案。

IGBT新型節(jié)能中頻電源柜的特點(diǎn)：

（1）GBT是柵極為MOS構(gòu)造，同時(shí)兼具M(jìn)OS管高速、輸入阻抗高、易驅(qū)動(dòng)與GTR的通態(tài)壓降小、載流密度大、耐壓高、熱穩(wěn)定性好、雙極晶體管通態(tài)壓降低的優(yōu)點(diǎn)于一身。工作時(shí)由于IGBT的電導(dǎo)調(diào)制特性，RN減小很多使得IGBT的通態(tài)電阻很低，大約為VMOS的十分之一，使得IGBT的功耗很低。從簡(jiǎn)化等效電路上看，IGBT相當(dāng)于是用雙極性晶體管與MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)的晶體管。因此，IGBT的通態(tài)壓降很低，特別是在大電流的情況下更為明顯。而由于IGBT的柵極為MOS構(gòu)造，因此IGBT的開關(guān)損耗與可控硅相比非常低?？煽毓铻閾Q流關(guān)斷型，它的門極只能使管子開通，不能使其關(guān)斷。管子開通后，門極就失去了控制能力，只能依靠外部換流使流過(guò)管子的電流下降為0，或者使管子兩端的電壓反向而關(guān)斷。因此可控硅的開關(guān)損耗非常高，在較高的頻率下使用效率很低。

（2）IGBT電源整流部分由6只二極管擔(dān)任，直接整流不斬波，不會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的功率因數(shù)下降。串聯(lián)諧振電路去掉了龐大而笨重的濾波電抗器，減小了損耗，濾波由電容擔(dān)任。變頻電路由4只IGBT模塊構(gòu)成，IGBT的導(dǎo)通損耗比可控硅低，而關(guān)斷損耗大大低于可控硅的開關(guān)損耗，因此變頻電流的損耗大約在3%。該電路的功率調(diào)節(jié)有兩種方式：

①改變變頻電路的工作頻率（變頻）


②改變IGBT的導(dǎo)通時(shí)間（調(diào)寬）。輸出電路的特征是感應(yīng)線圈與補(bǔ)償電容串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)諧振電路。此電路的特征是流過(guò)IGBT的電流與流過(guò)感應(yīng)線圈及補(bǔ)償電容的電流相等，而感應(yīng)線圈上的電壓是整流后直流電壓的3~10倍（串聯(lián)諧振電路的特征是振蕩線圈的電壓是直流電壓的Q倍）。感應(yīng)線圈上的功率P=感應(yīng)線圈上的電壓（V）×流過(guò)感應(yīng)線圈的電流（I）。在相同的功率與相同的感應(yīng)線圈的情況下，串聯(lián)諧振感應(yīng)線圈的損耗最多只有并聯(lián)諧振感應(yīng)線圈的91。因此，串聯(lián)諧振輸出電路的損耗約占整機(jī)功率的5%-10%，所以串聯(lián)諧振變頻的中頻感應(yīng)加熱設(shè)備的整機(jī)效率為80%-90%。在串聯(lián)諧振電路中，感應(yīng)線圈上中頻電壓的高低與變頻功率器件的耐壓無(wú)關(guān)，只要感應(yīng)線圈的絕緣允許，提高中頻電壓就可以進(jìn)一步降低感應(yīng)線圈的損耗，整機(jī)效率就會(huì)進(jìn)一步提高，這和輸電為什么要用高壓輸送是一個(gè)道理。

（3）IGBT串聯(lián)感應(yīng)加熱設(shè)備調(diào)節(jié)功率采用逆變側(cè)調(diào)節(jié)方式，整流電路采用二極管，整流的功率因數(shù)為100%，不需要在配電柜中另外配置設(shè)備。