感應加熱用IGBT超音頻電源

1引言

感應加熱是將工件直接加熱，它具有效率高，作業條件好，溫度容易控制，金屬燒損小，無需預熱等優點。

傳統的感應加熱設備應用的電力電子器件是電子管和快速晶閘管。電子管電壓高，穩定性差，幅射強，效率低，已經到了淘汰的邊緣，但它頻率高，功率大，所以在市場上仍有一席之地?？焖倬чl管是目前應用的主力軍，它耐壓高，電流大，抗過流、過壓能力較強。但它只能工作在10000Hz以下，這使其使用范圍受到了限制。

IGBT是一種復合功率器件，它集雙極型功率晶體管和功率MOSFET的優點于一體，具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅動功率小，控制電路簡單，開關損耗小，通斷速度快，工作頻率較高，元件容量大。它不僅達到了晶閘管不能達到的頻率（60kHz以上），而且正在逐步取代快速晶閘管。國外1kHz～80kHz的感應加熱已廣泛應用IGBT，這是感應加熱電源的發展方向。圖1為國外各種功率器件的應用。2IGBT電源結構及工作原理

21主電路采用并聯諧振式逆變器，主電路如圖2所示。

圖1各種功率器件的應用

圖2主電路原理圖

電流源并聯諧振逆變器具有負載適應性強，抗負載短路能力強等優點，該設備的波形較好，有利于提高裝置的效率和可靠性。

主電路為三相全波不控整流加濾波，再經斬波后輸入給逆變器。由于采用IGBT斬波頻率較高（約為20kHz），輸出波形較好，電抗器尺寸將可縮小為原來的1/3。

該裝置的整流橋采用普通整流二極管，濾波電容為電解電容450V/1500μF，斬波IGBT及二極管為富士公司產品，平波電抗器為自制，逆變IGBT也是富士公司產品，諧振回路電容為特制的超音頻電容器，功率輸出變壓器為自行設計生產。

22斬波控制斬波控制采用SG3525脈寬調制型控制器，SG3525是集成PWM控制器件，控制功能比較完備用于斬波十分合適，全推挽輸出形式，其輸出峰值為±500mA，電源電壓為（8～35）V，內部設有欠壓停止電路，當電壓過低時，輸出級截止。具有5.1V，溫度系數±1％的基準穩壓電源，誤差放大器、振蕩器頻率為100Hz～400kHz（其值由外接電阻Rt，電容Ct決定）的鋸齒波振蕩器，軟起動電路，同步電路，關閉電路，脈寬調制比較器，RS寄存器及保護電路。SG3525原理框圖如圖3所示。23逆變控制

圖3SG3525原理框圖

圖4逆變控制框圖

圖5841原理框圖

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