3500kW串联谐振式中频电炉系统的设计

论文摘要

感应熔炼加热作为新兴的工业方法,近30年来在我国得到了广泛应用。中频电炉熔炼需要大功率输入、连续批量输出铁水,电炉的节能指标、可靠性要求和减少谐波污染成为新的研究课题。电炉的关键技术在于中频电源,目前国内大都采用并联谐振式逆变器结构的中频电源。并联谐振式中频电源虽然结构简单且成本低,但是与串联谐振式中频电源相比,具有进线功率因数低、电能利用效率低的缺点。串联谐振式中频电源的技术比较复杂,技术源头来自国外(美国应达公司),国内电炉企业生产开发串联谐振式中频电源有一定的技术瓶颈。因此,本文在上届崔景萍同学硕士论文总结的串联节能理论基础上,对5吨容量串联谐振式中频电炉系统进行了设计。主要研究工作如下：一、分析了串联谐振式中频感应电炉的工作原理,包括感应加热原理和感应圈负载相关知识讲解；二、设计了串联谐振中频电炉系统的主电路,包括串联谐振中频电源系统的整流电路和逆变电路,进一步阐述了串联谐振中频电炉调功原理和节能原理；三、设计了串联谐振式中频电源系统的控制电路,包括逆变控制电路、整流数字移相电路和逆变强触发电路；四、设计了串联谐振中频电源的保护电路,包括进线过流保护、中频过流保护、中频过压保护,并针对晶闸管均流问题和动态保护问题进行了原理性分析；血、以节能原理为依据,研究了中频电源和感应圈(负载)的参数匹配问题,并提出了节能匹配设计基本原理；六、根据电炉实际运行数据,此套系统完成了设计任务规定的基本功能,达到了预期的节能效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 感应加热电源的发展概述
• 1.2.1 国外感应加热电源现状
• 1.2.2 国内感应加热电源技术发展与现状
• 1.3 感应加热技术先进性标志
• 1.4 中频感应加热电炉的发展趋势
• 1.5 课题研究内容
• 第二章 感应加热基本知识及中频电炉构成
• 2.1 感应加热基本知识
• 2.1.1 电磁感应加热原理
• 2.1.2 感应加热电流的三大效应
• 2的因素'>2.1.3 结合实际分析制约E₂的因素
• 2.2 负载电路
• 2.2.1 负载等值电路
• 2.2.2 负载磁场
• 2.3 中频感应加热电炉构成
• 2.4 设计系统基本结构
• 第三章 串联谐振式中频电源主电路的设计
• 3.1 串联谐振式中频电源主电路工作原理
• 3.1.1 整流电路工作原理
• 3.1.2 逆变电路工作原理
• 3.2 中频电源主电路参数的选择
• 3.2.1 可调直流电流源参数的计算
• 3.2.2 整流电路晶闸管的选择
• d的设计'>3.2.3 滤波电容C_d的设计
• d的设计'>3.2.4 限流电感L_d的设计
• 3.3 逆变主电路的参数选择
• 3.4 负载电路参数的计算
• 3.5 关于晶闸管均流、均压以及动态保护问题的探究
• 3.5.1 采用单只大功率器件时存在的问题
• 3.5.2 晶闸管串联时必须解决的问题
• 3.5.3 晶闸管并联时必须解决的问题
• 3.6 关于中频电源和感应圈负载匝数匹配问题的研究
• 第四章 串联谐振式中频电源控制电路的设计
• 4.1 系统控制电路概述
• 4.1.1 串联谐振式中频电源控制电路的基本结构和作用
• 4.1.2 整流控制模块概述
• 4.1.3 逆变控制模块
• 4.2 逆变控制电路
• 4.2.1 中频逆变同步信号采集电路
• 4.2.2 最大频率限制电路
• 4.2.3 互锁电路
• 4.2.4 逆变触发脉冲电路
• 4.3 整流触发脉冲电路
• 4.4 控制线路的改进
• 第五章 串联谐振式中频电源保护电路的设计
• 5.1 过压保护电路
• 5.1.1 中频过压保护
• 5.1.2 限压保护
• 5.2 进线过流保护电路
• 5.2.1 交流侧过流保护
• 5.2.2 中频过流保护
• 5.3 整流脉冲封锁电路
• 5.4 保护线路的改进
• 第六章 串联谐振式中频电源辅助电路的设计
• 6.1 控制电路直流辅助电源的设计
• 6.1.1 +24V电源设计
• 6.1.2 ±15V电源设计
• 6.2 系统继电控制电路
• 6.3 检测电路
• 6.4 调功电路
• 6.5 系统实验数据
• 第七章 课题总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 整流触发电路图
• 附录2 逆变控制电路图
• 附录3 中频炉主电路图
• 附件4 实物电路板