并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源，包括橋式連接的四個晶閘管，橋式連接的四個晶閘管的兩個輸出端之間依次串聯(lián)有串聯(lián)升壓電容器和爐體感應線圈，其特征在于：串聯(lián)連接的串聯(lián)升壓電容器、爐體感應線圈之間并聯(lián)有并聯(lián)升壓電容器，并聯(lián)升壓電容器的容量大于串聯(lián)升壓電容器的容量。本發(fā)明具有結構簡單、使用效果優(yōu)良、節(jié)能降耗效果明顯的優(yōu)點，電流輸出效果好，能夠恒功率輸出，大大降低了爐體感應線圈的損耗。
【專利說明】并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及感應加熱設備領域，特別是涉及一種并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源。【背景技術】
[0002]晶閘管中頻電源是感應加熱設備上常用的一種大容量電源。較大容量的晶閘管中頻電源多采用在逆變電路中多只晶閘管并聯(lián)方式，因為逆變電路中多只晶閘管串聯(lián)運行會造成諸如關斷時間配合及動態(tài)均壓等難以解決的技術問題，而多只晶閘管并聯(lián)要比多只晶閘管串聯(lián)更容易，但是這也造成了采用多只晶閘管并聯(lián)方式的中頻電源輸出電壓均不超過1000V。當這種中頻電源用于負載品質因數(shù)Q值大的系統(tǒng)中，比如熔煉負載，頻電源輸出電壓過低的問題就造成了很大的困難，為達到必須的負載功率就必須增大爐體感應線圈電流，爐體感應線圈電流太大，必須增大振蕩回路的導線截面，而且爐體感應線圈電流太大，線路損耗也就大，壓降較大。因此，業(yè)界希望有一種既不提高逆變電路的輸出中頻電壓，又能升高爐體感應線圈兩端的電壓、降低爐體感應線圈電流的晶閘管中頻電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)晶閘管中頻電源電壓較低、電流較大、線路損耗大、經(jīng)濟性差的不足之處，提供一種在不提高逆變電路的輸出中頻電壓的基礎上能升高爐體感應線圈兩端的電壓、降低爐體感應線圈電流、大大降低爐體感應線圈損耗的并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術措施來達到的:
[0005]并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源，包括橋式連接的四個晶閘管，橋式連接的四個晶閘管的兩個輸出端之間依次串聯(lián)有串聯(lián)升壓電容器和爐體感應線圈，其特征在于:串聯(lián)連接的串聯(lián)升壓電容器、爐體感應線圈之間并聯(lián)有并聯(lián)升壓電容器，并聯(lián)升壓電容器的容量大于串聯(lián)升壓電容器的容量。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，并聯(lián)升壓電容器的容量為串聯(lián)升壓電容器容量的兩倍。
[0007]理想的爐體感應線圈為純電感，實際中爐體感應線圈還具有一定的電阻，下面的原理分析將爐體感應線圈分解為純電感部分的感應線圈電感L和電阻部分的感應線圈電阻R兩部分分別進行分析，即將串聯(lián)連接的串聯(lián)升壓電容器Cs和爐體感應線圈視為串聯(lián)升壓電容器Cs、爐體感應線圈L、感應圈電阻R串聯(lián)，以方便升壓原理分析和數(shù)據(jù)推算。本發(fā)明的升壓原理:附圖1為中頻電源模型圖，參見附圖1，橋式連接的四個晶閘管Vl?V4的兩個輸出端之間的中頻輸出電壓為Ua，輸出電流為Ia;在串聯(lián)升壓電容器Cs、爐體感應線圈L、感應圈電阻R串聯(lián)電路中的電流為IL，以電流IL做參考向量，則串聯(lián)升壓電容Cs上的電壓Ucs滯后于IL90°，爐體感應線圈L上的電壓ULl超前IL90°，感應圈電阻R上的電壓UR與電流IL同相，由此可知，爐體感應線圈L和感應圈電阻R上的電壓為UL=UL1+UR，晶閘管的兩個輸出端之間的電壓也就是并聯(lián)升壓電容器Cv上的電壓為Ua=ULl+UR+Ucs;逆變電路輸出電流Ia=IL+Icp，超前于Ua角度為Oa (Oa即為功率因數(shù)角)。Ia與UL的夾角為Θ。附圖2為相量圖，由附圖2可見，串聯(lián)升壓電容器Cs使爐子電壓UL的幅值比中頻電壓Ua大得多，相位接近同相；IL > la, Icp > Ia,且IL ^ Icp,則
[0008]UL ^ Ua+Ucs
[0009]^ -Ua+{ILX (I / Cs)} / {IcpX (I / Cp)} XUa
[0010]=Ua+ (Cp / Cs) XUa=Ua (I+Cp / Cs)
[0011]= {(Cs+Cp) / Cs} XUa
[0012]當并聯(lián)升壓電容等于串聯(lián)升壓電容兩倍時，即Cp=2Cs時，上式UL~3Ua，就是說爐體感應線圈上的電壓約為中頻逆變電路輸出電壓的3倍，達到并聯(lián)諧振三次升壓目的。實際應用試驗中，本發(fā)明公開的中頻電源電流輸出效果好，能夠恒功率輸出，大大降低了感應圈的損耗。
[0013]由于采用了上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0014]本發(fā)明公開了一種并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源，具有結構簡單、使用效果優(yōu)良、節(jié)能降耗效果明顯的優(yōu)點，電流輸出效果好，能夠恒功率輸出，大大降低了爐體感應線圈的損耗。[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖1是本發(fā)明并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源的中頻電源模型圖；
[0017]附圖2是本發(fā)明并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源的相量圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例:如附圖1和附圖2所示，并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源，包括橋式連接的四個晶閘管Vl~V4，橋式連接的四個晶閘管Vl~V4的兩個輸出端之間依次串聯(lián)有串聯(lián)升壓電容器Cs和爐體感應線圈，串聯(lián)連接的串聯(lián)升壓電容器Cs、爐體感應線圈之間并聯(lián)有并聯(lián)升壓電容器Cp，并聯(lián)升壓電容器Cp的容量大于串聯(lián)升壓電容器Cs的容量。在本實施例中，并聯(lián)升壓電容器Cp的容量為串聯(lián)升壓電容器Cs容量的兩倍。
[0019]附圖1中將爐體感應線圈分為純電感部分的感應線圈電感L和電阻部分的感應線圈電阻R兩部分分別畫出，方便進行分析，即將串聯(lián)連接的串聯(lián)升壓電容器Cs和爐體感應線圈視為串聯(lián)升壓電容器Cs、爐體感應線圈L、感應圈電阻R串聯(lián)，以方便升壓原理分析和數(shù)據(jù)推算。本發(fā)明的升壓原理:附圖1為中頻電源模型圖，參見附圖1，橋式連接的四個晶閘管V1~V4的兩個輸出端之間的中頻輸出電壓為Ua，輸出電流為Ia ;在串聯(lián)升壓電容器Cs、爐體感應線圈L、感應圈電阻R串聯(lián)電路中的電流為IL，以電流IL做參考向量，則串聯(lián)升壓電容Cs上的電壓Ucs滯后于IL90°，參見附圖2，爐體感應線圈L上的電壓ULl超前IL900，感應圈電阻R上的電壓UR與電流IL同相，由此可知，爐體感應線圈L和感應圈電阻R上的電壓為UL=UL1+UR，晶閘管的兩個輸出端之間的電壓也就是并聯(lián)升壓電容器Cp上的電壓為Ua=ULl+UR+Ucs ;逆變電路輸出電流Ia=IL+Icp，超前于Ua角度為Oa(Oa即為功率因數(shù)角)。Ia與UL的夾角為Θ。附圖2為相量圖，由附圖2可見，串聯(lián)升壓電容器Cs使爐子電壓UL的幅值比中頻電壓Ua大得多，相位接近同相；IL>Ia，1叩>1&，且11^~ Icp，則
[0020]UL ^ Ua+Ucs[0021]^ Ua+{ILX (I / Cs)} / {IcpX (I / Cp)} XUa
[0022]=Ua+ (Cp / Cs) XUa=Ua (I+Cp / Cs)
[0023]= {(Cs+Cp) / Cs} XUa
[0024]當并聯(lián)升壓電容等于串聯(lián)升壓電容兩倍時，即Cp=2Cs時，上式UL ^ 3Ua，就是說爐體感應線圈上的電壓約為中頻逆變電路輸出電壓的3倍，達到并聯(lián)諧振三次升壓目的。
[0025]在本實施例中，Cs選用容量為1696uF電容，Cp選用容量為884uF電容，代入上述原理計算式可知:
[0026]UL= {(Cs+Cp) / Cs} XUa
[0027]={(1696+884) / 884} XUa
[0028]=2.9 X Ua
[0029]^ 3Ua
[0030]實際應用試驗中，本發(fā)明公開的中頻電源電流輸出效果好，能夠恒功率輸出，大大降低了感應圈的損耗。
【權利要求】
1.并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源，包括橋式連接的四個晶閘管，橋式連接的四個晶閘管的兩個輸出端之間依次串聯(lián)有串聯(lián)升壓電容器和爐體感應線圈，其特征在于:串聯(lián)連接的串聯(lián)升壓電容器、爐體感應線圈之間并聯(lián)有并聯(lián)升壓電容器，并聯(lián)升壓電容器的容量大于串聯(lián)升壓電容器的容量。
2.根據(jù)權利要求1所述的并聯(lián)諧振式三次升壓中頻電源，其特征在于:并聯(lián)升壓電容器的容量為串聯(lián)升壓電容器容量的兩倍。
【文檔編號】H05B6/04GK103747551SQ201410020753
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月12日 優(yōu)先權日:2014年1月12日
【發(fā)明者】楊啟奎, 王春波 申請人:濰坊鼎晟電氣科技有限公司