專(zhuān)利名稱(chēng)：基于igbt的中頻彎管加熱設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于彎管工藝的IGBT中頻感應(yīng)加熱電源。具體是指使用 IGBT構(gòu)成串聯(lián)諧振的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備。
背景技術(shù)：
彎管用中頻感應(yīng)加熱是為石化、電力、城建等工程建設(shè)提供管件加熱的重要設(shè)備， 其工作原理是利用中頻電源對(duì)鋼管(包括低合金鋼管、不銹鋼管等)進(jìn)行加熱，同時(shí)將鋼管勻速推進(jìn)，使加熱部分的鋼管沿預(yù)設(shè)的軌道行走從而形成具有一定曲率半徑和角度的彎管。使用中頻感應(yīng)加熱設(shè)備彎出的管件具有形變小，壁厚差小，等典型優(yōu)點(diǎn)。目前傳統(tǒng)的用于彎管工藝的中頻加熱設(shè)備多為基于可控硅的中頻加熱設(shè)備。其采用的是可控硅整流調(diào)壓技術(shù)，雖然具有成本低，彎管效果好，維護(hù)簡(jiǎn)易等典型優(yōu)點(diǎn)。但該設(shè)備的缺點(diǎn)也十分的明顯由于可控硅是單向開(kāi)關(guān)，故該設(shè)備的能耗高，同時(shí)其功率因素很低 (<0.8)。會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，同時(shí)其配套使用的輸出變壓器冷卻水路多，設(shè)備的故障率也偏高。企業(yè)付出的代價(jià)較大。因此，我們需要尋求一種低能耗、高效率的中頻彎管加熱技術(shù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種低能耗、高效率的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備。本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，主要由依次連接的IGBT中頻加熱主機(jī)、輸出變壓器、感應(yīng)圈Ll構(gòu)成。所述IGBT中頻加熱主機(jī)包括IGBT中頻加熱主機(jī)機(jī)殼、以及設(shè)置在IGBT中頻加熱主機(jī)機(jī)殼內(nèi)部的IGBT電路、以及設(shè)置在IGBT中頻加熱主機(jī)機(jī)殼上的輸出接口 A和輸出接口 B構(gòu)成；所述IGBT電路包括三相整流電路，所述三相整流電路串聯(lián)有晶閘管Q5，所述晶閘管Q5還串聯(lián)有極性電容Cl ；所述極性電容Cl并聯(lián)有兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊Ql和IGBT模塊Q3，所述極性電容 Cl的正極與IGBT模塊Ql的集電極連接，極性電容Cl的負(fù)極與IGBT模塊Q3的發(fā)射極連接，所述IGBT模塊Ql的發(fā)射極與IGBT模塊Q3的集電極連接；且所述IGBT模塊Ql的發(fā)射極還與輸出接口A連接；所述極性電容Cl還并聯(lián)有兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊Q2和IGBT模塊Q4，所述極性電容Cl的正極與IGBT模塊Q2的集電極連接，極性電容Cl的負(fù)極與IGBT模塊Q4的發(fā)射極連接，所述IGBT模塊Q2的發(fā)射極與IGBT模塊Q4的集電極連接；所述IGBT電路還包括一個(gè)諧振電容C2，所述諧振電容C2的兩端分別與IGBT模塊Q2的發(fā)射極和輸出接口 B連接；所述晶閘管Q5還并聯(lián)有一個(gè)電阻Rl。[0013]所述輸出變壓器包括輸出變壓器殼體、以及設(shè)置在輸出變壓器殼體內(nèi)部的變壓器 Tl、以及設(shè)置在輸出變壓器殼體外殼上的初級(jí)連接塊和次級(jí)連接塊；所述變壓器Tl通過(guò)初級(jí)連接塊與IGBT中頻加熱主機(jī)的輸出接口 A和輸出接口 B連接，所述變壓器Tl通過(guò)次級(jí)連接塊與感應(yīng)圈Ll連接。所述初級(jí)連接塊通過(guò)水冷電纜線與輸出接口 A和輸出接口 B連接；所述初級(jí)連接塊包括初級(jí)連接塊A和初級(jí)連接塊B ；所述水冷電纜線包括水冷電纜線A和水冷電纜線B ； 所述水冷電纜線A兩端分別與輸出接口 A和初級(jí)連接塊A連接，所述水冷電纜線B兩端分別與輸出接口 B和初級(jí)連接塊B連接。所述次級(jí)連接塊包括次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B，所述次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B均與感應(yīng)圈Ll連接，且所述次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B均連接有噴水圈，且所述感應(yīng)圈Ll和噴水圈焊接呈一體。所述次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B與初級(jí)連接塊A和初級(jí)連接塊B、以及變壓器 Tl構(gòu)成單匝變壓器。所述次級(jí)連接塊包括次級(jí)連接塊K和次級(jí)連接塊L、次級(jí)連接塊M ；所述次級(jí)連接塊K和次級(jí)連接塊L、次級(jí)連接塊M均與感應(yīng)圈Ll連接，且次級(jí)連接塊K和次級(jí)連接塊L、 次級(jí)連接塊M均連接有噴水圈，且所述感應(yīng)圈Ll和噴水圈焊接呈一體。所述次級(jí)連接塊K、次級(jí)連接塊L和次級(jí)連接塊M與初級(jí)連接塊A和初級(jí)連接塊 B、以及變壓器Tl構(gòu)成2匝變壓器。所述感應(yīng)圈Ll的直徑小于1000mm。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有中頻彎管加熱技術(shù)方面的高能耗、低效率等方面的不足。 設(shè)計(jì)了一種基于IGBT雙向可控、串聯(lián)諧振技術(shù)的感應(yīng)加熱方案，以達(dá)到彎管工藝中的提高效率、降低能耗的目的。企業(yè)付出的代價(jià)較小，成本降低。本實(shí)用新型主要由IGBT中頻加熱主機(jī)、水冷電纜線、輸出變壓器、初級(jí)連接塊、次級(jí)連接塊、感應(yīng)圈Ll和噴水圈等幾部分組成。IGBT中頻加熱主機(jī)，其主要作用是提供高壓中頻交變電流。IGBT中頻加熱主機(jī)提供的高壓交變電流通過(guò)水冷電纜線傳輸?shù)捷敵鲎儔浩?，?jīng)變壓器Tl隔離后輸出低壓大電流交變電流通過(guò)感應(yīng)圈到達(dá)管件。本實(shí)用新型與現(xiàn)有傳統(tǒng)的基于可控硅的中頻彎管加熱技術(shù)相比，具備的優(yōu)點(diǎn)為 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加熱相同直徑和壁厚的管件功率消耗少20%。即假設(shè)目前加熱直徑711mm， 壁厚20mm的管件，可控硅需要400KW。而本實(shí)用新型設(shè)備只需要320KW即能達(dá)到要求。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的電路連接圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的電路連接圖。圖3為本實(shí)用新型IGBT電路的工作原理圖。圖4為本實(shí)用新型的主回路工作原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例一如圖1和3、以及圖4所示，基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，主要由依次連接的IGBT中頻加熱主機(jī)、輸出變壓器、感應(yīng)圈Ll構(gòu)成。所述IGBT中頻加熱主機(jī)包括IGBT中頻加熱主機(jī)機(jī)殼、以及設(shè)置在IGBT中頻加熱主機(jī)機(jī)殼內(nèi)部的IGBT電路、以及設(shè)置在IGBT中頻加熱主機(jī)機(jī)殼上的輸出接口 A和輸出接口 B構(gòu)成；所述IGBT電路包括三相整流電路，所述三相整流電路串聯(lián)有晶閘管Q5，所述晶閘管Q5還串聯(lián)有極性電容Cl ；所述極性電容Cl并聯(lián)有兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊Ql和IGBT模塊Q3，所述極性電容 Cl的正極與IGBT模塊Ql的集電極連接，極性電容Cl的負(fù)極與IGBT模塊Q3的發(fā)射極連接，所述IGBT模塊Ql的發(fā)射極與IGBT模塊Q3的集電極連接；且所述IGBT模塊Ql的發(fā)射極還與輸出接口A連接；所述極性電容Cl還并聯(lián)有兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊Q2和IGBT模塊Q4，所述極性電容Cl的正極與IGBT模塊Q2的集電極連接，極性電容Cl的負(fù)極與IGBT模塊Q4的發(fā)射極連接，所述IGBT模塊Q2的發(fā)射極與IGBT模塊Q4的集電極連接；所述IGBT電路還包括一個(gè)諧振電容C2，所述諧振電容C2的兩端分別與IGBT模塊Q2的發(fā)射極和輸出接口 B連接；所述晶閘管Q5還并聯(lián)有一個(gè)電阻Rl。所述輸出變壓器包括輸出變壓器殼體、以及設(shè)置在輸出變壓器殼體內(nèi)部的變壓器 Tl、以及設(shè)置在輸出變壓器殼體外殼上的初級(jí)連接塊和次級(jí)連接塊；所述變壓器Tl通過(guò)初級(jí)連接塊與IGBT中頻加熱主機(jī)的輸出接口 A和輸出接口 B連接，所述變壓器Tl通過(guò)次級(jí)連接塊與感應(yīng)圈Ll連接。所述初級(jí)連接塊通過(guò)水冷電纜線與輸出接口 A和輸出接口 B連接；所述初級(jí)連接塊包括初級(jí)連接塊A和初級(jí)連接塊B ；所述水冷電纜線包括水冷電纜線A和水冷電纜線B ； 所述水冷電纜線A兩端分別與輸出接口 A和初級(jí)連接塊A連接，所述水冷電纜線B兩端分別與輸出接口 B和初級(jí)連接塊B連接。所述次級(jí)連接塊包括次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B，所述次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B均與感應(yīng)圈Ll連接，且所述次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B均連接有噴水圈，且所述感應(yīng)圈Ll和噴水圈焊接呈一體。所述次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B與初級(jí)連接塊A和初級(jí)連接塊B、以及變壓器 Tl構(gòu)成單匝變壓器。感應(yīng)圈Ll的直徑小于300mm。從IGBT中頻加熱主機(jī)輸出的高壓恒流交變電流Iin通過(guò)水冷電纜線輸入到輸出變壓器。輸出變壓器的初級(jí)匝數(shù)N1為15到M匝可調(diào)，次級(jí)匝數(shù)N2為1到2匝可調(diào)。高壓恒流交變電流經(jīng)過(guò)變壓器Tl后輸出低壓大電流I。ut。且1_和Iin具有以下關(guān)系
權(quán)利要求1.基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，其特征在于，主要由依次連接的IGBT中頻加熱主機(jī)、輸出變壓器、感應(yīng)圈Ll構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，其特征在于，所述IGBT中頻加熱主機(jī)包括IGBT中頻加熱主機(jī)機(jī)殼、以及設(shè)置在IGBT中頻加熱主機(jī)機(jī)殼內(nèi)部的IGBT 電路、以及設(shè)置在IGBT中頻加熱主機(jī)機(jī)殼上的輸出接口 A和輸出接口 B構(gòu)成；所述IGBT電路包括三相整流電路，所述三相整流電路串聯(lián)有晶閘管Q5，所述晶閘管Q5 還串聯(lián)有極性電容Cl ；所述極性電容Cl并聯(lián)有兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊Ql和IGBT模塊Q3，所述極性電容Cl的正極與IGBT模塊Ql的集電極連接，極性電容Cl的負(fù)極與IGBT模塊Q3的發(fā)射極連接，所述IGBT模塊Ql的發(fā)射極與IGBT模塊Q3的集電極連接；且所述IGBT模塊Ql的發(fā)射極還與輸出接口A連接；所述極性電容Cl還并聯(lián)有兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊Q2和IGBT模塊Q4，所述極性電容Cl 的正極與IGBT模塊Q2的集電極連接，極性電容Cl的負(fù)極與IGBT模塊Q4的發(fā)射極連接， 所述IGBT模塊Q2的發(fā)射極與IGBT模塊Q4的集電極連接；所述IGBT電路還包括一個(gè)諧振電容C2，所述諧振電容C2的兩端分別與IGBT模塊Q2 的發(fā)射極和輸出接口B連接；所述晶閘管Q5還并聯(lián)有一個(gè)電阻Rl。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，其特征在于，所述輸出變壓器包括輸出變壓器殼體、以及設(shè)置在輸出變壓器殼體內(nèi)部的變壓器Tl、以及設(shè)置在輸出變壓器殼體外殼上的初級(jí)連接塊和次級(jí)連接塊；所述變壓器Tl通過(guò)初級(jí)連接塊與IGBT中頻加熱主機(jī)的輸出接口 A和輸出接口 B連接，所述變壓器Tl通過(guò)次級(jí)連接塊與感應(yīng)圈Ll連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，其特征在于，所述初級(jí)連接塊通過(guò)水冷電纜線與輸出接口 A和輸出接口 B連接；所述初級(jí)連接塊包括初級(jí)連接塊A和初級(jí)連接塊B ；所述水冷電纜線包括水冷電纜線A和水冷電纜線B ；所述水冷電纜線A兩端分別與輸出接口 A和初級(jí)連接塊A連接，所述水冷電纜線B兩端分別與輸出接口 B和初級(jí)連接塊B連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，其特征在于，所述次級(jí)連接塊包括次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B，所述次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B均與感應(yīng)圈 Ll連接，且所述次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B均連接有噴水圈，且所述感應(yīng)圈Ll和噴水圈焊接呈一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，其特征在于，所述次級(jí)連接塊A和次級(jí)連接塊B與初級(jí)連接塊A和初級(jí)連接塊B、以及變壓器Tl構(gòu)成單匝變壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，其特征在于，所述次級(jí)連接塊包括次級(jí)連接塊K和次級(jí)連接塊L、次級(jí)連接塊M ；所述次級(jí)連接塊K和次級(jí)連接塊 L、次級(jí)連接塊M均與感應(yīng)圈Ll連接，且次級(jí)連接塊K和次級(jí)連接塊L、次級(jí)連接塊M均連接有噴水圈，且所述感應(yīng)圈Ll和噴水圈焊接呈一體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，其特征在于，所述次級(jí)連接塊K、次級(jí)連接塊L和次級(jí)連接塊M與初級(jí)連接塊A和初級(jí)連接塊B、以及變壓器Tl構(gòu)成2匝變壓器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4或6、8中任意一項(xiàng)所述的基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，其特征在于，所述感應(yīng)圈Ll的直徑小于1000mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了基于IGBT的中頻彎管加熱設(shè)備，主要由依次連接的IGBT中頻加熱主機(jī)、輸出變壓器、感應(yīng)圈L1構(gòu)成。本實(shí)用新型與現(xiàn)有傳統(tǒng)的基于可控硅的中頻彎管加熱技術(shù)相比，具備的優(yōu)點(diǎn)為具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加熱相同直徑和壁厚的管件功率消耗小20%。即假設(shè)目前加熱直徑711mm,壁厚20mm的管件，可控硅需要400KW。而本實(shí)用新型設(shè)備只需要320KW即能達(dá)到要求。
文檔編號(hào)B21D7/16GK202261892SQ20112039928
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者曾曉林, 汪天虎 申請(qǐng)人:成都多林電器有限責(zé)任公司