IGBT驱动模块应用到高频感应加热机电源电路解析

2019-10-04 17:16:46 Westpac Electronics
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高频感应加热机已广泛应用于小量贵重金属熔炼熔化、烧红透热、熔接焊接、加热后弯管、表面淬火等热加工和热处理行业。对于不同工件、不同加热工艺,高频电源工作频率和输出功率也会相对应的要求不同。高频电源按其工作频率的不同,10~50KHz/IGBT超音频系列,100~400KHz/Mosfet高频系列和30-100KHz/IGBT高频系列。应用到高频感应加热机的IGBT驱动模块最早出现在20世纪80年代初,是新一代全控型电力半导体驱动器件。IGBT同时具有MOSFET的高速、易驱动的特性和功率晶体管GTR的低通态压降等综合性能。目前,IGBT高频电源以其频率和功率覆盖范围面广,对其负载适应性强,启动敏捷方便,控制自由灵活,有节能省电效果等优点,得到了越来越广泛的应用和使用,尤其近几年发展较快。其中,频率范围在1~400KHz,单机容量在3~500KW的IGBT高频感应加热机已在各大加工工厂担任其主要的加热热处理工作。
高频感应加热机的电路控制
      在分析比较高频感应加热机应用电流型和电压型两种基本逆变器的基础上, 根据IGBT的工作特点,选用电流型逆变器100KHz的IGBT高频感应加热电源来进行电路设计的解析,实验结果证明:并联逆变器(电流型逆变器)比串联逆变器(电压型逆变器)具有结构简单,电源运行可靠,对负载适应能力强及过流保护容易等优点。加之GBT具有自关断能力,我们更优先地选用了并联逆变器结构,构成的三相全控整流电路,用以实现电源的功率调节和过载保护;如上图所示:平波电抗器Ld,由VD1 ̄VD4及VI1 ̄VI4构成的逆变器,用以实现将直流电能转化为高频交流电能送入由LC组成的并联负载中。

       为了进行高频感应加热电源的并联谐振逆变器的负载换相,逆变器开关的工作频率必须大于负载的自然谐振频率,即必须运行在相位超前状态。然而,由于IGBT具有自关断能力,其逆变器既能大于自然谐振频率进行负载换流,也能小于于自然谐振频率进行强迫换流。所以,IGBT逆变器的启动可通过激转自激方式实现:采用鉴相、滤波、压控振荡器,以及延时构成锁相环电路。当输出电压低于某一值的输入电压时,逆变器为开环控制,工作在他激状态;而当输出电压高于输入电压时,进行自动切换,逆变器工作在自激闭环状态。由于控制电路及隔离驱动电路存在时延,故控制电路既可使逆变器工作在容性状态,即相位超前状态;也可使其工作在感应加热电源逆变器按其负载补偿电容所处位置的不同,可分为并联逆变器(电流型逆变器)感性状态,即相位滞后状态。为防止高频感应加热机的逆变桥开路引起的过电压,电流型逆变器上、下桥臂模块的驱动信号需一重叠导通时间,本系统中这一重叠导通时间由驱动电路产生。这不仅简化了高频感应加热机的控制电路,更重要的是大大提高了高频电源系统的抗干扰性。


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高速速IGBT模块 1200V级

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PackageIc1200V
High Speed IGBT
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2-Pack 650V、1200V、1700V级

第7代 X系列

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