由于电磁感应加热具有加热效率高、升温快、可控性好,且易于实现机械化、自动化等优点,感应加热变频电源装置已越来越广泛的应用于熔炼、透热、淬火、弯管、焊接、加热等工业领域,已取得了明显的经济效益和社会效益。
感应加热变频电源装置的发展方向是沿着大容量、高频率、高效率、智能化,并以提高可靠性、拓宽用途为目标。
80年代出现的绝缘栅双极晶体管(IGBT)因具有开关频率高、驱动功率小、通态压降小、电流密度大等优点而得到越来越广泛的应用[1]。在此之前,晶闸管中频电源和电子管式高频电源装置是应用于感应加热的主要产品,但它们都有体积庞大,价格昂贵,能耗大,效率偏低的共同缺点。
国外市场早在九十年代初就已出现IGBT感应加热变频电源。随着IGBT制造和应用技术的不断发展,现在国外市场上已出现功率达五六百千瓦和频率高达80KHz的感应加热变频电源,能耗降低,使用效率高。但因其价格昂贵,技术复杂,应用范围受到很大的限制。
目前我国国内的IGBT感应加热变频电源有中频(500Hz-10KHz)和高频(10K-50KHz)系列,而高频系列的感应加热变频电源仍以小功率为主导产品;80KW以上的大功率装置仍处于实验室研发阶段,市场主导产品仍然是电子管式高频电源装置。
目前国内市场的小功率IGBT感应加热变频电源在性能、价格以及可靠性和控制水平上都存在着许多方面的问题,与国外先进水平仍有相当距离的差别,有待我们去进一步研究与提高。因此,我们有必要去开发具有实用价值的IGBT感应加热高频电源装置。
为了满足广大用户的实际需要,同时为达到国内先进水平,我们准备采用简单的电路控制技术、低廉的成本,制造和开发出具有广泛的应用范围、能耗低、使用效率高的IGBT感应加热高频电源装置。当然,更大功率和更高频率IGBT感应加热高频电源装置的制造和开发仍有非常大的发展空间,有待我们进一步去研究和开发。
高频感应加热技术是二十世纪初发展起来的一项加热技术。由于它具有加热速度快、材料内部发热和热效率高、加热均匀且有选择性、产品质量好、几乎无环境污染、易于实现生产自动化等一系列优点而得到迅速推广。目前,这种加热技术在机床制造、汽车、拖拉机制造、轴承制造、量具刃具制造及一般机械零件制造中都得到了广泛应用,并且其应用范围日益扩大。
IGBT高频感应加热电源设备可比同类真空电子管式电源大幅度提高电能效率,明显降低冷却用水量,节水节能效果显著;装置体积小、无噪音、无污染,大大改善工作环境;同时可以替代国外进口电源设备,为国家节约外汇资金。
随着科学技术的发展,传统的工频加热由于耗能高、重量大、体积笨重、加热性能差等缺点已不能满足各行各业的需要,因而急待研究开发性能更好的替代产品。逆变电源体积小、重量轻、高效节能,具有优越的技术经济指标,因此成为感应加热行业最有前途的发展方向。现代电力电子技术的不断发展为研制高频逆变加热电源奠定了基础。 |