Energiförbrukning Jämförelse av olika kretsar som används i medelfrekvens (MF) induktionsvärmesystem för smide

Skrivet av Mr. Zeng xiaolin från CHENGDU DUOLIN ELECTRIC CO., LTD

Denna artikel analyserar nackdelarna med nuvarande SCR MF -induktionsvärmesystem och introducerar en ny typ av MF -induktionsvärmesystem för smide med IGBT -kraftenheter. Det är serieresonantkrets med funktioner med betydande energibesparande effekt och kan enkelt startas vid alla belastningsförhållanden.

För närvarande använder de flesta tillverkare LC Parallell Resonant Circuit och SCR som inverter för deras MF Induktionsvärmesystem. Sådan SCR -inverterteknik utvecklades i början av 70 -talet av förra seklet. Snälla seDiagram 1!

. SCR LC Parallell Resonant Circuit

Diagram 1

I den här kretsen utför Rectifying -sektionen två uppgifter:

1. To konvertera växelström till likström med sex SCR (kiselstyrd likriktare).

2. Till justera maskinens effekt.

Nackdelen med denna krets:

1. Ytterligare investering i Power Factor Compensation Capacitor Skåp (PFCCC).

Effektjustering uppnås genom att justera ledningsvinkeln för SCR och minskning av ledningsvinkeln kommer att sänka effektfaktorn för elnätet. Så användare måste köpa Power Factor Compensation Capacitor Cabinet. Och då höjs kostnaden.

2. Låg effektfaktor

Effektfaktorn är bara 0,8 till 0,85 i växelriktarsektion på grund av avstängningsegenskap hos SCR.

3. Hög energi konsumtion

l Efter rättning görs DC -filtrering med en stor DC -reaktor. Således1% -3% energiförlust genereras i detta avsnitt.

l Inverterkretsen uppfylls av de fyra tyristorerna (SCR), så ungefär 5% energi förlust genereras vid omriktarsektionen.

l Utgångssektionen är en parallell resonanskrets som består av induktionsspole och kondensator. Begränsad av nedbrytningsspänning för SCR, spänningsutgång ≤750V. Oscillationsström vid induktionsspole är Q (5 till 10) gånger DC -ström (Q är kvalitetsfaktor för resonanskrets.). Således finns det mycket energiförlust vid induktionsspolen. Så med parallell resonanskrets,energiförlust är ungefär 25% till 30% av maskinkraft.

Tdärför effektiviteten hos SCR MF Induction Häter Systemet är cirka 60% till 70%.

Höj uppenbarligen spänningen på induktionsspolen och sänk oscillationskretsvärdet Q vilket kan förbättra maskinens effektivitet. Men i parallell resonanskrets, båda ändarna av induktionsspolen direkt ansluten till tyristorn, om höjning av spänningen på induktionsspolen måste tyristornas nedbrytningsspänning höjas. Därför ökar nedbrytningsspänningen för tyristorer tillverkningskostnaderna men också begränsas av tyristorns nedbrytningsspänning.

Tyristor är en halvstyrd typ av kraftenhet, när oscillationskretsens värde Q <10, lätt att stoppa oscillationen eller sviktande i oscillationen.

Folk som använde SCR MF Induktionsvärmesystem vet sanningen om värmestationen fyllde kallt material; det är svårt att starta oscillation. Så för att förbättra effektiviteten avMF -induktion uppvärmning systemet måste söka en annan kraftenhet och en annan krets: IGBT och LC Serier Resonant Krets. Snälla seDiagram 2 Nedan!

. IGBT LCSerier Resonantkrets

—–Använd i Duolin MF Induktionsvärmesystem

I början av 90 -talet föddes en ny kraftenhet IGBT med funktioner av hög kraft, låg switchförlust och hög arbetssätt frekvens upp till 100 kHz. IGBT -tekniken är ganska mogen efter 20 års utveckling, särskilt den fjärde generationens IGBT gjord av INFINEON. Dess mättnadsspänning är ≤ 1,7 medan hårdväxlingsfrekvensen har nått 20 KHz. IGBT är absolut dominans inom områden som frekvensomriktare, växelström och induktionsvärme.

Diagram 2

I denna krets görs rättningen direkt med sex (6) dioder utan att hugga så att det minimeras påverkan på nätfaktorns effektfaktor. I serieresonanskretsen utförs filtreringsjobbet av en kondensator C1 istället för den stora och tunga reaktorn för att uppnå energibesparing. SCR T1 fungerar bara som en switch. När kondensatorn laddas till en viss spänning är SCR T1 ansluten.

Invertersektionen består av fyra (4) IGBT. IGBT: s ledningsförlust är lika med SCR, men IGBT: s switchförlust är lägre än SCR: s förlust av inverterström är låg, cirka 3%.

Det finns två sätt att justera effekten: 1. genom att ändra arbetsfrekvensen för växelriktarsektionen; 2. genom att ändra IGBT: s ledningstid.

Utdatasektionen är Series Resonant Circuit som består av induktor (L) och kondensator (C). Kännetecknande för denna krets är att strömmen genom IGBT lika med strömmen genom induktor och kondensator men spänningen vid induktorn är 3-10 (Q-värde) gånger av likriktad likspänning. Spänning vid induktor (L) erbjuds direkt av kondensatorn (C), så det är inte nödvändigt att höja nedbrytningsspänningen för kraftenheter (IGBT) när spänningen höjs vid induktorn.

Effekt vid induktor P = V (spänning vid induktor) × I (ström genom induktor) .Låt oss nu jämföra förlusten på induktorn mellan Parallell och serieresonerande krets. Antag att effekten vid induktorn är P.

Parallell resonanskrets (prc): P = Vprc × Iprc; P = 750 × Iprc; Iprc= P/750

Serie Resonant Circuit (src): P = Vsrc × Isrc; P = 1500 × Isrc; Isrc= P/1500 (minimum Vsrc = 3 × 500 DC Vol)

Således jagsrc = 1/2 I prc; vi vet att förlusten av induktor endast är relaterad till induktorns motstånd. Motståndet antas R, då är effektförlusten:

P = jag2R; Pprc = Jagprc2R; Psrc = Jagsrc2 R = (1/2 Iprc)2 R = 1/4 Iprc2 R

Fördelar med denna krets eller Duolins MF -induktionsvärmesystem:

1. Hög effektivitet

Under förutsättning av samma effekt och samma induktor är den maximala förlusten av serieresonantinduktor en fjärdedel (1/4) av Parallel Resonant -induktorn (se ovanstående formel!). Då är förlusten av serieresonerande utgångssektion cirka 5% - 10% av maskinkraften, så effektiviteten hos MF -induktionsvärmesystemet som används seriens resonanskrets är 80% - 90%.

2. Låg energiförbrukning

I serieresonantkretsen är spänningen vid induktorn inte relaterad till brytningsspänningen för kraftenheten. Så så länge induktorisolering är tillåten, kan höjning av spänning vid induktor minska induktorförlust, ytterligare förbättra maskineffektiviteten. Principen är densamma som kraftöverföring av nät i högspänning.

Välj därför ett rätt Q -värde vid designen som kan garantera maskins tillförlitlighet och förbättra maskins effektivitet, och sedan kan avsevärt spara energi 10% -30% cjämfört med konventionellt tyristor (SCR) induktionsvärmesystem.

3. Hög effektfaktor

Normalt har MF -induktionsvärmesystem med IGBT -seriens resonanskrets hög effektfaktor över 0,95. Om den korrigeras med 12-puls kan effektfaktorn vara upp till 0,98.

4. Lätt att starta vid alla belastningsförhållanden

IGBT är en fullstyrd kraftenhet. Tändning/avstängning av IGBT styrs direkt av grinden utan något samband med effektfaktor och Q-värde för oscillationskretsen. Så maskinen kan enkelt startas vid alla belastningsförhållanden.

Hur som helst MF -induktionsvärmesystem med IGBT -seriens resonanskrets är det bästa valet för smidesföretag.


Inläggstid: 04-04-2021