專利名稱：節(jié)能型大功率igbt串聯(lián)諧振中頻感應(yīng)加熱電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種加熱電源電路，具體是指一種節(jié)能型大功率IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣柵雙極型功率管)串聯(lián)諧振中頻感應(yīng) 加熱電源電路。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可控硅中頻電源在透熱領(lǐng)域內(nèi)逐漸的占 據(jù)了主導(dǎo)地位，其應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛。圖1為現(xiàn)有的可控硅并聯(lián)諧振式電流型 逆變器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可知，直流電源的一端通過電感LI后分 別與可控硅Dl和D3的一端相連接，可控硅Dl的另一端經(jīng)可控硅D2后與 直流電源的另一端相連接。可控硅D3的另一端經(jīng)可控硅D4后也與直流電源 的另一端相連接。同時，電容C3與電感L并聯(lián)后，其一端接于可控硅Dl 與D2的連接點，另一端則接于可控硅D3與D4的連接點。
由于可控硅D1 D4均為半控器件，其開關(guān)損耗非常大，因此在實際應(yīng) 用時其自身的能耗就非常大。同時，由于其他的功率器件的存在，其總的能 耗就非常大，使得每加熱一噸料就需要消耗至少400度電以上的電能，從而 極大的浪費了能源，不能很好的滿足節(jié)能的要求。因此，要提高可控硅中頻 電源的加熱效率，就只能從減少可控硅自身的能量消耗和降低其他功率器件 的損耗兩個方面著手。但是，目前所使用的這些電源的電路結(jié)構(gòu)都非常的復(fù) 雜，從而制作成本也相應(yīng)的偏高，且效果不明顯，不能從根本上解決感應(yīng)器 和功率器件的能耗問題。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種節(jié)能
型大功率IGBT串聯(lián)諧振中頻感應(yīng)加熱電源電路，該電路不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且 能有效的解決感應(yīng)器自身能耗和功率器件的損耗的問題。
本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)節(jié)能型大功率IGBT串聯(lián)諧 振中頻感應(yīng)加熱電源電路，主要由直流電源DC，電容C1、 C2、 C3，電感L， 以及IGBT模塊J1、 J2、 J3、 J4;所述直流電源DC的一端分別與IGBT模塊 Jl和J3的一端相連，IGBT模塊Jl的另一端經(jīng)IGBT模塊J2后與直流電源 DC的另一端相連，IGBT模塊J3的另一端則經(jīng)IGBT模塊J4后與直流電源 DC的另一端相連；所述的電容Cl和C2并聯(lián)后接于直流電源DC的兩端； 電容C3與電感L串聯(lián)后，其一端接于IGBT模塊Jl與J2的連接點，另一端 則接于IGBT模塊J3與J4的連接點。
所述的IGBT模塊J1、 J2、 J3、 J4均由IGBT及二極管組成，所述IGBT 的發(fā)射極與二極管的正極相連接，IGBT的集電極則與二極管的負(fù)極相連接， IGBT模塊Jl的發(fā)射極與IGBT模塊J2的集電極相連，IGBT模塊J3的發(fā)射 極與IGBT模塊J4的集電極相連。
進(jìn)一步的，所述的電容C1為電解電容；所述的二極管為快速二極管。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅結(jié)構(gòu)更為簡單，制作成本更為低廉， 而且每加熱一噸料只需要消耗350度電左右，比可控硅中頻電源加熱每噸料 能耗低50度以上。因此本實用新型不僅從根本上降低了損耗，提高了效率， 而且性能更加穩(wěn)定。

圖1為現(xiàn)有的可控硅并聯(lián)諧振式電流型逆變器的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本實 用新型的實施方式不限于此。 實施例
如圖2所示，本實用新型所述的直流電源DC是由若干的二極管形成的， 即輸入的三相電源經(jīng)這些二極管以后，形成穩(wěn)定的直流電源。為了使負(fù)載端 的負(fù)載電壓恒定，不受負(fù)載阻抗變化的影響，且波形要為矩形，因此在直流 電源DC的兩端并聯(lián)有一個大容量的電解電容Cl，而電容C2采用普通的電 容即可。在連接時，電容C1和電容C2的正極均與直流電源DC的正極相連 接，而電容Cl和電容C2的負(fù)極則均與直流電源DC的負(fù)極相連接。
由于作用在感應(yīng)器上的能耗由工式P^^^R-UI得知，在R(即感應(yīng)器) 不變的情況下，只有提高電壓，降低電流才能降低作用于感應(yīng)器上的能耗P 耗，從而降低能量損失。由于并聯(lián)諧振為電流型，串聯(lián)諧振為電壓型，因此本 實用新型將現(xiàn)有的并聯(lián)諧振式電流型逆變器改為串聯(lián)諧振式電流型逆變器， 以達(dá)到提高電壓，降低電流的目的；同時，由于現(xiàn)有的可控硅為半控器件， 其開關(guān)損耗大，而IGBT為全控器件，其開關(guān)損耗小，因此，本實用新型還 將可控硅器件改為IGBT器件。由于考慮到負(fù)載功率因素不是1的時候，負(fù) 載的無功電流需要流過開關(guān)器件，因此為了給無功電流提供通路，本實用新 型的IGBT都必須反并聯(lián)快速二極管，即將每個IGBT的發(fā)射極與快速二極管的正極相連，將IGBT的集電極與快速二極管的負(fù)極相連接，以形成四個 結(jié)構(gòu)完全相同的IGBT模塊J1、 J2、 J3和J4，從而使得IGBT的驅(qū)動就可以
不受負(fù)載功率因數(shù)的限制。
從圖中還可以看出，直流電源DC的正極還分別與IGBT模塊Jl的集電 極和IGBT模塊J3的集電極相連。同時，IGBT模塊Jl的發(fā)射極還與IGBT 模塊J2的集電極相連，而IGBT模塊J2的發(fā)射極則與直流電源DC的負(fù)極相 連接。同理，IGBT模塊J3中的發(fā)射極則與IGBT模塊J4的集電極相連接， 而IGBT模塊J4的發(fā)射極也與直流電壓DC的負(fù)極相連接。電容C3與電感 L串聯(lián)后，其一端接于IGBT模塊Jl與J2的連接點，另一端則接IGBT模塊 J3和J4的連接點，從而使這四個IGBT模塊形成上、下橋臂。
在本實用新型中，為了避免開關(guān)器件因電容Cl的短路電流而損壞，在 開關(guān)器件換流過程中，上、下橋臂的IGBT模塊必須遵守先關(guān)斷后開通原則， 即應(yīng)留有死區(qū)時間(Ts)。由于負(fù)載電路是采用品質(zhì)因數(shù)為Q的LC串聯(lián)諧 振電路，因而加在電感L和電容C3上的電壓是逆變器輸出基波電壓的Q倍， 從而提高了感應(yīng)器L上的電壓，負(fù)載電流則與逆變器的輸出電流相同，從而 使得串聯(lián)諧振電路的自身成了電流源。因此，逆變器的輸出電壓與負(fù)載無關(guān)， 其值等于由電容C1保持恒定的電壓。
而圖1中的電流型逆變器的直流電源中串聯(lián)了大電感L1，因而負(fù)載電流 是恒定的，不受負(fù)載阻抗變化的影響。由于可控硅的門極只能控制開通不能 控制關(guān)斷，因并聯(lián)諧振電路屬于恒流源可控硅關(guān)斷時必須提供一定大小的反
向電壓才能關(guān)斷，可控硅的關(guān)斷損耗由公式^ = [//^ ("，「為該過程中的平 均電壓與平均電流，At為關(guān)斷時間)可知關(guān)斷損耗隨"的增大而增加，并且At在uS級；由于IGBT為全控器件，關(guān)斷時由于設(shè)備工作在諧振狀態(tài)，/極 小，則其損耗也非常小，大大降低了 IGBT的關(guān)斷損耗，并且At在nS級。
從上得知IGBT比可控硅的開關(guān)損耗更低。
如上所述，便可較好的實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求1、節(jié)能型大功率IGBT串聯(lián)諧振中頻感應(yīng)加熱電源電路，主要由直流電源DC組成，其特征在于，還包括有電容C1、C2、C3，電感L，以及IGBT模塊J1、J2、J3、J4；所述直流電源DC的一端分別與IGBT模塊J1和J3的一端相連，IGBT模塊J1的另一端經(jīng)IGBT模塊J2后與直流電源DC的另一端相連，IGBT模塊J3的另一端則經(jīng)IGBT模塊J4后與直流電源DC的另一端相連；所述的電容C1和C2并聯(lián)后接于直流電源DC的兩端；電容C3與電感L串聯(lián)后，其一端接于IGBT模塊J1與J2的連接點，另一端則接于IGBT模塊J3與J4的連接點。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型大功率IGBT串聯(lián)諧振中頻感應(yīng)加熱電 源電路，其特征在于，所述的IGBT模塊J1、 J2、 J3、 J4均由IGBT及二極 管組成，所述IGBT的發(fā)射極與二極管的正極相連接，IGBT的集電極則與二 極管的負(fù)極相連接，IGBT模塊Jl的發(fā)射極與IGBT模塊J2的集電極相連， IGBT模塊J3的發(fā)射極與IGBT模塊J4的集電極相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型大功率IGBT串聯(lián)諧振中頻感應(yīng)加熱電 源電路，其特征在于，所述的電容C1為電解電容。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能型大功率IGBT串聯(lián)諧振中頻感應(yīng)加熱電 源電路，其特征在于，所述的二極管為快速二極管。
專利摘要本實用新型公開了一種節(jié)能型大功率IGBT串聯(lián)諧振中頻感應(yīng)加熱電源電路，主要由直流電源DC組成，其特征在于，還包括電容C1、C2、C3，電感L，以及IGBT模塊J1、J2、J3、J4。所述直流電源DC的一端分別與IGBT模塊J1和J3的一端相連，IGBT模塊J1的另一端經(jīng)IGBT模塊J2后與直流電源DC的另一端相連，IGBT模塊J3的另一端則經(jīng)IGBT模塊J4后與直流電源DC的另一端相連；電容C1和C2并聯(lián)后接于直流電源DC的兩端；電容C3與電感L串聯(lián)后，其一端接于IGBT模塊J1與J2的連接點，另一端則接于IGBT模塊J3與J4的連接點。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，每加熱一噸料只需要消耗350度電左右。
文檔編號H05B6/04GK201345751SQ200920078558
公開日2009年11月11日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者曾曉林 申請人:成都多林電器有限責(zé)任公司