中頻爐和中頻電源技術(shù)發(fā)展與趨勢

中頻爐和中頻電源的水平與半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展密切相關(guān)，因此當(dāng)前功率器件在性能上的不斷完善，使得中頻爐電源的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出以下幾方面的特點(diǎn)。

①中頻爐和中頻電源高頻率

目前，中頻爐電源在中頻頻段主要采用晶閘管，超音頻頻段主要采用IGBT，而高頻頻段，由于SIT存在高導(dǎo)通損耗等缺陷，主要發(fā)展MOSFET電源。中頻爐電源諧振逆變器中采用的功率器件利于實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，但是，中頻爐電源通常功率較大，對功率器件，無源器件，電纜，布線，接地，屏蔽等均有許多特殊要求，尤其是高頻電源。因此，實(shí)現(xiàn)中頻爐和中頻電源高頻化仍有許多應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)需要進(jìn)一步探討。

②中頻爐和中頻電源大容量化

從電路的角度來考慮中頻爐電源的大容量化，可將大容量化技術(shù)分為二大類：一類是器件的串、并聯(lián)，另一類是多臺(tái)電源的串、并聯(lián)器件的均流問題，由于器件制造工藝和參數(shù)的離散性，限制了器件的串、并聯(lián)數(shù)目，且串、并聯(lián)數(shù)越多，裝置的可靠性越差。多臺(tái)電源的串、并聯(lián)技術(shù)是在器件串、并聯(lián)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步大容量化的有效手段，借助于可靠的電源串、并聯(lián)技術(shù)，在單機(jī)容量適當(dāng)?shù)那闆r下，可簡單地通過串、并聯(lián)運(yùn)行方式得到大容量裝置，每臺(tái)單機(jī)只是裝置的一個(gè)單元或一個(gè)模塊。中頻爐電源逆變器主要有并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器，串聯(lián)逆變器輸出可等效為一低阻抗的電壓源，當(dāng)二電壓源并聯(lián)時(shí)，相互間的幅值、相位和頻率不同或波動(dòng)時(shí)將導(dǎo)致很大的環(huán)流以致逆變器器件的電流產(chǎn)生嚴(yán)重不均，因此串聯(lián)逆變器存在并機(jī)擴(kuò)容困難；而對并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大電抗器可充當(dāng)各并聯(lián)器之間的電流緩沖環(huán)節(jié)，使得輸入端的AC/DC或DC/AC環(huán)節(jié)有足夠的時(shí)間來糾正直流電源的偏差，達(dá)到多機(jī)并聯(lián)擴(kuò)容。

③中頻爐和中頻電源負(fù)載匹配

中頻爐電源多用于工業(yè)現(xiàn)場，其運(yùn)行工況比較復(fù)雜，它與鋼鐵、冶金和金屬熱處理行業(yè)具有十分密切的聯(lián)系，他的負(fù)載對象各式各樣，而電源逆變器與負(fù)載是一有機(jī)的整體，負(fù)載直接影響到電源的運(yùn)行效率和可靠性。對焊接、表面熱處理等負(fù)載，一般采用匹配變壓器連接電源和負(fù)載感應(yīng)器，對高頻、超音頻電源用的匹配變壓器要求漏抗很小，如何實(shí)現(xiàn)匹配變壓器的高輸入效率，從磁性材料選擇到繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已成為一重要課題，另外，從電路拓?fù)渖县?fù)載結(jié)構(gòu)以三個(gè)無源元件代替原來的二哥無源元件以取消匹配變壓器，實(shí)現(xiàn)高效、低成本隔離匹配。

④中頻爐和中頻電源智能化控制

隨著感應(yīng)熱處理生產(chǎn)線自動(dòng)化控制程度及對電源可靠性要求的提高，中頻爐電源正向智能化控制方向發(fā)展。具有計(jì)算機(jī)智能接口、遠(yuǎn)程控制、故障自動(dòng)診斷等控制性能的中頻爐電源正成為下一代發(fā)展目標(biāo)。??