中頻爐并聯電源與串聯電源的區別

廠家：中頻爐并聯電源與串聯電源的區別日期：：2020-01-13 瀏覽次數： 158

中頻爐的選型對鑄件生產的經濟性至關重要，尤其是中頻電源的選型，以普通灰鐵件為例，選用不同的電源，每噸鑄件的耗電量在580~760度之間波動，相差近200度電。因此，如何選擇經濟、實用、節能、穩定的電源是鑄造企業采購中頻爐首先考慮的問題，本文詳細對比了并聯電源和串聯電源的優缺點，供鑄造企業參考。

我國主流的中頻電源采用的是并聯諧振逆變器技術。該技術來源于前蘇聯，電源對元器件的技術要求較低，配套元器件生產廠商較多，電源的制造成本較低，性能穩定，尤其是中小容量的中頻爐的普及率較高。但是，隨著節能降耗要求的不斷提高，這種技術的缺點越來越被人們所關注，其主要表現為：（1）功率因數低并聯逆變器的功率調節主要依靠改變三相全控橋的整流電壓來調節，當整流橋的控制脈沖a≤0°（直流電壓低于最大值）時，其功率因素會隨之降低，最低甚至達到0.3。只有當a＝0°（直流電壓達到最大值）時，功率因素才會達到0.9。而多數用戶在設備使用時很難始終保持最高直流電壓值，尤其是在加料和出爐時，功率因數非常低，設備的無功損耗較大，用電量也會隨之增加。我國對無功的損耗有著嚴格的要求，當無功損耗增加超過規定值后，用戶承擔不但要承擔無功帶來的經濟支出，同時也要承擔供電部門的罰款。部分用戶為了解決此問題，投入了無功補償裝置。但裝置成本較高，使用量較少。（2）有諧波污染同樣由于整流采用三相全控整流技術，設備在運行時會對電網造成諧波污染，尤其是5次、7次諧波超過國家標準6～7倍。由于諧波污染，會對其它設備的可靠運行造成損害。（3）重載啟動較困難并聯逆變器的啟動，普遍采用它激轉自激的啟動方式。設備在啟動前，它激信號要略高于負載的實際振蕩頻率，而不同的負載，其實際振蕩頻率也不盡相同，尤其是負載差異較大時，要針對不同的負載設定不同的它激頻率，因此并聯逆變器對負載適應能力較差，在低阻抗負載時啟動性能較差，尤其是冷態滿爐鋼時可能會出現設備無法啟動現象。（4）負載突變時可控硅可能被擊穿同樣由于并聯逆變器采用的是自激啟動方式，其換流方式為強迫換流，在遇到負載阻抗突然變化時（如在爐內加料時）造成換流失敗而出現過電流保護，這也是中頻在運行過程中極易出現過流保護的重要原因。在極端情況下或換流電感參數不合適時，更會造成可控硅擊穿故障。（5）冷卻水帶走較多熱量，能耗稍高并聯逆變器屬電流型逆變器，諧振電流是工作電流的Q倍，而感應器的工作電流是諧振電流，大電流產生的熱量因被冷卻水帶走而消耗。（6）負載類型單一并聯逆變器的功率調節是通過調整整流電壓的方式來調節的，逆變器是不可調整，這也就決定了1臺電源只能帶1臺爐體。

在技術特性上，并聯和串聯逆變器的工作特性是相反的，所以并聯逆變器的缺點正好是串聯逆變器的優點。串聯逆變器的功率給定是通過調整逆變器的工作頻率來調整的，其整流采用全導通二極管，無論功率高低，直流電壓Ud＝1.35Ua始終不變，功率在10％～100％的范圍內，功率因素始終恒定在0.92～0.94％。由于整流橋采用不可控全導通二極管，無延遲控制角，諧波畸變污染很少，完全符合國家相關標準。串聯逆變器的工作頻率始終受主控系統控制，不受負載阻抗高低影響，啟動時頻啟動率直接穩定在工作范圍內。啟動簡單、快速、穩定，可以在任何溫度、任何負載下直接啟動，啟動成功率均可達到99%以上。

串聯逆變器在工作時，換流過程是自然換流，不會出現因換流失敗而造成逆變可控硅擊穿或過電流保護。
串聯逆變器中頻電源，整流電壓不可控，通過控制逆變器來改變功率輸出的，因此整流器可同時給兩個或多個逆變器同時供電，各逆變器也可獨立控制。實現了一臺中頻電源雙供電或多供電輸出，實現一臺中頻電源帶兩臺或多臺感應器。

串聯諧振是電壓型逆變器，其負載電壓是輸出電壓的Q倍，在工作中諧振回路的電壓值較高，電流值較小。其效果就相當于高壓輸電，較小的電流會降低諧振回路中的熱損耗，從而節約電能。

串聯電源相對于并聯電源而言，功率因數高，節能效果明顯，能有效避免諧波對電網的沖擊，不需要增加額外的無功補償裝置，負載匹配性強，變壓器利用率高，能實現一拖二或一拖多，能有有效降低鑄件的生產成本，提高企業的競爭力。但是，串聯電源的制造成本較高，國產化的普及率相對并聯電源不是特別高，因此，鑄造企業在選擇熔煉設備時究竟選用哪種電源應根據自身情況作出選擇。