低压进线并联谐振中频感应电炉系统及其节能的研究

论文摘要

中频感应加热设备的加热速度快、排放小,在铸造行业中已基本取代传统的冲天炉。目前,国内多数电炉厂家主要以生产并联谐振式中频电炉为主,且以低压380V进线小型电炉居多,优点是整流变压器输出的三相380V电压可与其它设备共用,制造成本低；其缺点为能耗较高,变压器进线电流5、7次谐波含量多,功率因数较低。针对低压进线并联谐振电炉的缺点,本文通过研究传统三相进线的并联谐振电炉,改进了整流主电路与保护、控制电路,完成了380V进线800kW整流串联升压式低谐波节能电炉的设计,并进行了样机组装与调试,取得了较好的节能效果。主要工作如下：一、分析研究传统的三相低压进线并联谐振电炉系统,并对整流电路进行仿真分析。分析得出：三相整流电路进线电流谐波含量高、功率因数低。二、分析并联谐振逆变电路的工作原理。研究分析了并联谐振电炉的扫频启动电路。三、根据并联谐振电炉的能耗分布特点,重点研究如何降低感应圈电流损耗。分析感应圈匝数与中频电压的参数匹配关系、感应圈空载电流与负载电流等影响要素。提出利用12脉整流串联电路间接提高逆变输出的中频电压,在相同的功率条件下,降低感应圈电流,降低损耗。四、利用MATLAB/SIMULINK软件仿真研究12脉整流串联升压电路,分析12脉整流电路的升压特性及进线电流的谐波问题。根据主电路的变化,设计相应的整流控制、逆变控制、扫频启动与保护电路,完成了12脉整流并联谐振电炉保护控制原理图的设计,组装了电源柜体,并调试、交付用户使用。五、节能与谐波对比试验。与传统的低压进线三相整流并联谐振电炉相比,12脉整流并联谐振电炉节能达10～15%。进线电流的5、7等6n±1次谐波大大降低,并在一定程度上提高了功率因数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 感应加热技术概述
• 1.2 感应加热技术发展现状
• 1.2.1 国外感应加热技术发展现状
• 1.2.2 国内感应加热技术发展现状
• 1.3 感应加热技术的优越性及应用领域
• 1.3.1 感应加热技术的优越性
• 1.3.2 主要应用领域
• 1.4 中频感应电炉的发展趋势
• 1.5 课题研究的意义及主要内容
• 1.5.1 课题研究的意义
• 1.5.2 课题研究的主要内容
• 第二章 感应加热原理与并联谐振电源系统分析
• 2.1 感应加热的基本知识
• 2.1.1 感应加热原理
• 2.1.2 感应加热电流的三大效应
• 2.1.3 感应圈负载电路
• 2.1.4 负载补偿电路
• 2.2 并联谐振电源系统总体结构
• 2.3 整流电路
• 2.3.1 三相桥式全控整流电路
• 2.3.2 整流电路产生的谐波分析
• 2.3.3 变压器漏感对整流电路的影响
• 2.3.4 整流电路小结
• 2.4 滤波电路
• 2.4.1 滤波电抗的作用
• 2.4.2 滤波电抗的设计
• 2.5 逆变电路
• 2.5.1 并联谐振逆变主电路
• 2.5.2 换流过程
• 2.5.3 中频电压与中频电流
• 第三章 并联谐振式电炉节能原理与主电路升压特性研究
• 3.1 并联谐振电炉能耗分布
• 3.2 并联谐振电炉节能原理分析
• 3.2.1 感应圈等效模型
• 3.2.2 感应圈空载电流与负载电流
• 3.2.3 中频电压与感应圈匝数的匹配
• 3.2.4 具有升压功能的负载电路
• 3.3 12脉整流串联升压电路
• 3.3.1 12脉整流串联主电路
• 3.3.2 主电路特性分析
• 3.4 线路仿真
• 第四章 12脉整流串联升压并联谐振中频电源控制电路的设计
• 4.1 整流触发电路
• 4.1.1 对触发电路的要求
• 4.1.2 触发电路的设计
• 4.2 并联逆变控制与扫频启动电路
• 4.2.1 逆变控制电路
• 4.2.2 并联谐振电源的启动问题
• 4.2.3 扫频启动电路
• 4.3 保护电路的设计
• 4.3.1 限流及过流保护电路
• 4.3.2 限压及过压保护电路
• 4.3.3 欠水压保护电路
• 4.3.4 相序保护电路
• 第五章 现场波形测试与能耗对比试验
• 5.1 现场测试波形
• 5.2 能耗试验对比
• 5.3 各种整流方案的对比
• 5.4 12脉整流并联谐振电源柜体及线路板
• 第六章 课题总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录