晶閘管線控整流法

有關(guān)于感應(yīng)加熱電源的功率調(diào)節(jié)方式，目前我們可以將其分為兩大類：直流調(diào)功方式和逆變調(diào)功方式。直流調(diào)功是對(duì)逆變器直流側(cè)的輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱電源的輸出功率的目的。直流調(diào)功主要有晶閘管相控整流調(diào)壓調(diào)功和直流斬波調(diào)壓調(diào)功兩大類。逆變調(diào)功是指通過(guò)對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)管的控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出功率的調(diào)節(jié)。

在了解了這幾種主要的調(diào)功方法后，本文主要為大家簡(jiǎn)單介紹的是晶閘管相控整流技術(shù)，下面就來(lái)看這種方法都有哪些優(yōu)缺點(diǎn)。眾所周知，PFM、PS-PWM是移相逆變調(diào)功最為常見(jiàn)的一種方式，其中PFM又被叫做脈沖頻率調(diào)制調(diào)功，PS-PWM則指的是移相脈沖寬度調(diào)制調(diào)功。感應(yīng)加熱系統(tǒng)通常采用的是三相橋式控制整個(gè)電流。晶閘管相控整流技術(shù)是指通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，使其輸出電壓值連續(xù)可調(diào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)，如下圖所示。


這種使用晶閘管相控整流技術(shù)進(jìn)行感應(yīng)加熱電源調(diào)功的方法具有成本低的優(yōu)勢(shì)，技術(shù)也相對(duì)比較成熟。唯一美中不足的是，晶閘管相控整流調(diào)壓電路在控制角較大的情況下，輸入功率因數(shù)很低，輸入電流波形為尖峰脈沖，諧波含量很高，對(duì)電網(wǎng)形成了較大的污染。而且晶閘管整流調(diào)壓電路的EMI非常大，對(duì)周邊的電氣設(shè)備以及自身的控制電路將產(chǎn)生較大干擾。因此，晶閘管相控整流電路一般應(yīng)用在早期的感應(yīng)加熱系統(tǒng)中。

直流斬波調(diào)功法

在加熱電源的調(diào)功過(guò)程中，直流斬波調(diào)壓調(diào)功法是一種比較常見(jiàn)的調(diào)功技術(shù)。運(yùn)用這種方法調(diào)功的原理是在直流母線側(cè)采用降壓斬波電路，通過(guò)改變占空比的大小來(lái)調(diào)節(jié)直流輸出電壓Ud，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出功率的調(diào)節(jié)。下圖所示即為采用直流斬波調(diào)壓調(diào)功的感應(yīng)加熱電源的主電路。


從采用直流斬波調(diào)壓調(diào)功方案的電路圖中，我們可以比較清楚的看出，這種調(diào)功方式采用的是二極管不可控整流電路，和以前的晶閘管相控整流電路相比提高了電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，減小了對(duì)電網(wǎng)的污染，因此這種調(diào)功方法在工業(yè)系統(tǒng)中是比較常見(jiàn)的。

但是這種調(diào)功方法也有其自身的缺陷，比較明顯的一個(gè)缺點(diǎn)就是當(dāng)Buck電路中的功率開(kāi)關(guān)器件在接通和斷開(kāi)時(shí)，在其器件上同時(shí)存在電壓和電流，由此所造成的損耗比較大，所以不適于應(yīng)用在高頻及大容量系統(tǒng)中。此外，由于感應(yīng)加熱電源需要增加額外的斬波電路及其相應(yīng)的控制回路，采用這種方法進(jìn)行調(diào)功也容易造成成本的提高，這是工程師和生產(chǎn)商都需要注意的一個(gè)問(wèn)題。

移相脈沖寬度法

在感應(yīng)加熱電源的調(diào)功過(guò)程中，作為一種比較實(shí)用的技術(shù)，移相脈沖寬度調(diào)功法在基礎(chǔ)的加熱電源調(diào)整方面應(yīng)用范圍比較廣泛。其操作原理是通過(guò)改變電角度Φ調(diào)節(jié)輸出電壓，從而調(diào)節(jié)輸出功率。這種調(diào)功方式是控制主電路中逆變器四個(gè)開(kāi)關(guān)器件VT1—VT4驅(qū)動(dòng)脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如下圖所示。


從上圖的控制觸發(fā)脈沖波形圖中，我們可以比較清楚的看到，圖中的VT1、VT3不同時(shí)導(dǎo)通，VT1先導(dǎo)通而VT3后導(dǎo)通，兩者相差電角度Φ，VT4、VT2分別滯后于VT1、VT3180O。通過(guò)調(diào)節(jié)電角度Φ。實(shí)現(xiàn)功率的連續(xù)調(diào)節(jié)，并有較寬的功率調(diào)節(jié)范圍，并且開(kāi)關(guān)器件損耗小。

盡管使用移相脈沖寬度調(diào)功法進(jìn)行感應(yīng)加熱電源的調(diào)功操作，具有損耗小、簡(jiǎn)便易行等優(yōu)勢(shì)，但是不可忽視的一點(diǎn)是，使用該種方法容易造成諧波干擾嚴(yán)重的情況。因?yàn)樵谳p載狀態(tài)時(shí)，電角度增大，輸出電壓脈沖寬度變小，輸出電流變成近似三角波，進(jìn)而會(huì)使諧波成分嚴(yán)重。除此之外，使用該方法調(diào)功的加熱電源在正常工作時(shí)，由于該電路需要通過(guò)鎖相電路使逆變器工作在諧振狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤有一定難度，因此容易發(fā)生失鎖的現(xiàn)象。這也是工程師需要在平時(shí)多加注意的一個(gè)問(wèn)題。

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