Porovnanie spotreby energie rôznych obvodov používaných v stredofrekvenčnom (MF) indukčnom vykurovacom systéme na kovanie

Napísal pán Zeng xiaolin zo spoločnosti CHENGDU DUOLIN ELECTRIC CO., LTD

Tento článok analyzuje nevýhody súčasného indukčného vykurovacieho systému SCR MF a predstavuje nový typ indukčného vykurovacieho systému MF pre kovanie s výkonovými zariadeniami IGBT. Je to rezonančný obvod série s charakteristickými vlastnosťami výrazného energeticky úsporného účinku a je možné ho ľahko spustiť za akýchkoľvek podmienok zaťaženia.

V súčasnosti používa väčšina výrobcov Paralelný rezonančný obvod LC a SCR ako invertor pre ich MF Indukčný vykurovací systém. Takáto invertorová technológia SCR bola vyvinutá na začiatku 70. rokov minulého storočia. Prosím pozriDdiagram 1!

. Paralelný rezonančný obvod SCR LC

Ddiagram 1

V tomto type okruhu vykonáva opravná časť dve úlohy:

1. T.o prevádzajte striedavý prúd na jednosmerný prúd šiestimi SCR (silikónom riadený usmerňovač).

2. To nastaviť výkon stroja.

Nevýhoda tohto obvodu:

1. Dodatočné investícia do kompenzačného kondenzátora účinníka Kabinet (PFCCC).

Úprava výkonu sa dosiahne nastavením uhla vedenia SCR a zmenšením uhla vedenia sa zníži účinník elektrickej siete. Používatelia si teda musia kúpiť kompenzačnú skrinku kompenzátora účinníka. A potom sa náklady zvýšia.

2. Nízka účinník

Účinník je iba 0,8 až 0,85 v sekcii meniča kvôli vypínacej vlastnosti SCR.

3. Vysoká energie spotreba

l Po rektifikácii sa DC filtrácia vykonáva pomocou veľkého jednosmerného reaktora. TedaStrata energie 1%-3% sa generuje v tejto sekcii.

l Invertorový obvod spĺňajú štyri tyristory (SCR), takže o 5% energie strata sa generuje v sekcii meniča.

l Výstupná časť je paralelný rezonančný obvod, ktorý je tvorený indukčnou cievkou a kondenzátorom. Obmedzené poruchovým napätím SCR, napäťový výstup ≤750V. Oscilačný prúd na indukčnej cievke je Q (5 až 10) násobok jednosmerného prúdu (Q je faktor kvality rezonančného obvodu.). Na indukčnej cievke je teda veľká strata energie. Takže s paralelným rezonančným obvodomstrata energie je približne 25% až 30% výkonu stroja.

Tpreto je účinnosť SCR MF indukcie Hjesť Systém je približne 60% až 70%.

Je zrejmé, že zvýšte napätie na indukčnej cievke a znížte hodnotu oscilačného obvodu Q, čo môže zvýšiť účinnosť stroja. Ale v paralelnom rezonančnom obvode sú oba konce indukčnej cievky priamo spojené s tyristorom, ak sa zvýši napätie indukčnej cievky, musí sa zvýšiť poruchové napätie tyristorov. Preto zvýšenie nárazového napätia tyristorov zvýši výrobné náklady, ale bude obmedzené aj poruchovým napätím tyristora.

Tyristor je výkonné zariadenie s polokontrolovaným typom, pri ktorom má oscilačný obvod hodnotu Q <10, ľahké zastavenie oscilácie alebo poruchu oscilácie.

Ľudia, ktorí používajú indukčný vykurovací systém SCR MF, poznajú pravdu, ak vykurovacia stanica plní studený materiál; je ťažké začať s osciláciou. Aby sa zvýšila účinnosťIndukcia MF kúrenie systému musí hľadať iné napájacie zariadenie a iný obvod: IGBT a LC Séria Zvučný Obvod. Prosím pozriObrázok 2 nižšie!

. IGBT LCSéria Rezonančný obvod

—–používaný v Indukčný vykurovací systém Duolin MF

Začiatkom 90. rokov sa zrodilo nové energetické zariadenie IGBT vlastnosti veľká sila, nízka strata spínača a vysoká pracovné frekvencia až 100 kHz. Technológia IGBT je po 20 rokoch vývoja pomerne vyspelá, najmä IGBT štvrtej generácie od spoločnosti INFINEON. Jeho saturačné napätie je ≤ 1,7, zatiaľ čo frekvencia pevného prepínania dosiahla 20 KHZ. IGBT je absolútnou dominanciou v oblastiach, ako sú frekvenčný menič, spínaný zdroj a indukčné vykurovanie.

Ddiagram 2

V tomto obvode sa rektifikácia vykonáva priamo pomocou šiestich (6) diód bez sekania, takže je minimalizovaný vplyv na účinník siete. V sériovom rezonančnom obvode je filtračná práca vykonaná kondenzátorom C1 namiesto veľkého a ťažkého reaktora, aby sa dosiahla úspora energie. SCR T1 tu funguje iba ako prepínač. Keď je kondenzátor nabitý na určité napätie, SCR T1 je pripojený.

Časť meniča obsahuje štyri (4) IGBT. Strata vedenia IGBT je rovnaká ako strata SCR, ale strata prepínača IGBT je nižšia ako strata SCR, takže strata prúdu meniča je nízka, asi 3%.

Existujú dva spôsoby nastavenia výkonu: 1. zmenou pracovnej frekvencie sekcie meniča; 2. zmenou času vedenia IGBT.

Výstupná časť je Series Rezonančné obvodyt, ktorý je tvorený induktorom (L) a kondenzátorom (C). Charakteristické pre tento obvod je, že prúd cez IGBT sa rovná prúdu cez induktor a kondenzátor, ale napätie na induktore je 3-10 (hodnota Q) krát usmerneného jednosmerného napätia. Napätie na induktore (L) ponúka priamo kondenzátor (C), takže pri zvyšovaní napätia na induktore nie je potrebné zvyšovať poruchové napätie výkonových zariadení (IGBT).

Výkon na induktore P = V (napätie na induktore) × I (prúd cez induktor). Porovnajme teraz stratu na induktore medzi Paralelné a sériové rezonančné obvod. Predpokladajme, že výkon na induktore je P.

Paralelný rezonančný obvod (prc): P = Vprc × Japrc; P = 750 × Iprc; Japrc= P/750

Rezonančný obvod série (src): P = Vsrc × Jasrc; P = 1 500 × Isrc; Jasrc= P/1500 (minimum Vsrc = 3 × 500 DC Vol)

Tak jasrc = 1/2 I prc; vieme, že strata induktora súvisí iba s odporom induktora. Odpor sa predpokladá R, potom strata výkonu je:

P = ja2R; Pprc = Japrc2R; Psrc = Jasrc2 R = (1/2 Iprc)2 R = 1/4 Iprc2 R

Výhody tohto okruhu alebo indukčného vykurovacieho systému Duolin MF:

1. Vysoká účinnosť

Preto za predpokladu rovnakého výkonu a rovnakého induktora je maximálna strata sériového rezonančného induktora štvrtina (1/4) paralelného rezonančného induktora (pozri vzorec vyššie!). Potom je strata sériového rezonančného výstupného úseku približne 5% - 10% výkonu stroja, takže účinnosť použitého indukčného vykurovacieho systému MF je rezonančný obvod série 80% - 90%.

2. Nízka spotreba energie

V sériovom rezonančnom obvode napätie na induktore nesúvisí s prierazným napätím výkonového zariadenia. Pokiaľ to izolácia induktora dovoľuje, zvýšenie napätia na induktore môže znížiť stratu induktora a ďalej zlepšiť účinnosť stroja. Princíp je rovnaký ako pri prenose energie siete vo vysokom napätí.

Pri navrhovaní preto zvoľte správnu hodnotu Q, ktorá môže zaručiť spoľahlivosť stroja, ako aj zvýšiť efektivitu stroja, a potom môže výrazne uložiť energie 10% -30% ckombinovaný s konvenčným tyristorovým (SCR) indukčným vykurovacím systémom.

3. Vysoká účinník

Indukčný vykurovací systém MF s rezonančným obvodom radu IGBT má obvykle vysoký účinník nad 0,95. Ak sa usmerňuje pomocou 12-impulzov, účinník môže byť až 0,98.

4. Jednoduché spustenie za akýchkoľvek podmienok zaťaženia

IGBT je plne riadené napájacie zariadenie. Zapnutie/vypnutie IGBT je riadené priamo bránou bez akéhokoľvek vzťahu k účinníku a hodnote Q oscilačného obvodu. Stroj je teda možné ľahko spustiť pri akomkoľvek zaťažení.

Indukčný vykurovací systém MF s rezonančným obvodom radu IGBT je každopádne najlepšou voľbou kováčskych spoločností.


Čas zverejnenia: 4. februára 2021