[實(shí)用新型]一種基于全波斬控整流電路的中頻爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420241603.6
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN203911774U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭高朋
• 申請（專利權(quán)）人: 郭高朋
• 主分類號: H02M5/42
• 分類號: H02M5/42;H02M7/217;H02M1/12
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，更具體的說，涉及一種基于全波斬控整流電路的中頻爐。

背景技術(shù)

中頻爐是一種典型的非線性負(fù)載，其采用晶閘管整流的方式將交流電整流成直流電，在其運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的諧波電流，給電力系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的污染，因此需要增加無功補(bǔ)償與濾波設(shè)備，濾除諧波電流；這大大增加了設(shè)備投資和運(yùn)行時(shí)的損耗。此外，中頻爐一般需要配備整流變壓器，用于將電壓轉(zhuǎn)換到合適的電壓等級，若中頻爐的功率較大時(shí)，就需要采用12脈波整流或是24脈波整流，由于整流變壓器比普通的變壓器昂貴的多，損耗也很大，因此由變壓器產(chǎn)生的設(shè)備投資和運(yùn)行損耗也非常大。

有的廠家用基于IGBT的可控整流電路代替晶閘管整流電路，用于向串聯(lián)型中頻爐供電，其交流側(cè)電流畸變很小，功率因數(shù)很高，不需要無功補(bǔ)償和濾波設(shè)備。但是基于IGBT的可控整流電路容量有限，且可擴(kuò)展性不強(qiáng)，設(shè)備昂貴，控制復(fù)雜，可靠性比較低，在中小功率的場合還勉強(qiáng)可以，但是在大功率的場合，便無法勝任了。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于全波斬控整流電路的中頻爐，其中全波斬控整流電路的交流側(cè)電流畸變很小，功率因數(shù)很高，其直流側(cè)輸出是一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，且在0到最大值之間任意可調(diào)。

本發(fā)明采用以下方法來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。

一種基于全波斬控整流電路的中頻爐，其特征在于：由三相交流電源，變壓器，N個(gè)全波斬控整流電路，逆變電路和感應(yīng)線圈構(gòu)成。

其中三相交流電源接變壓器的一次側(cè)線圈，變壓器的二次側(cè)線圈相互隔離，每個(gè)線圈的輸出接全波斬控整流電路的交流輸入端，N個(gè)全波斬控整流電路的直流側(cè)輸出串聯(lián)連接，然后接到直流濾波電路上，直流濾波電路的另一側(cè)接逆變電路的直流側(cè)輸入，逆變電路的交流側(cè)輸出接感應(yīng)線圈。

直流濾波電路有電容或電感構(gòu)成，其作用為抑制全波斬控整流電路輸出的電壓和電流的波動(dòng)，為逆變電路提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓和電流，同時(shí)也抑制逆變電路對全波斬控整流電路的干擾。

全波斬控整流電路包含單相全橋二極管整流電路，濾波電容，補(bǔ)償電路，多重?cái)夭娐贰?/p>

單相全橋二極管整流電路作為全波斬控整流電路的交流輸入，單相全橋二極管整流電路的直流側(cè)接濾波電容（C），多重?cái)夭娐返妮斎虢訛V波電容（C）的兩端，多重?cái)夭娐返妮敵鲎鳛槿〝乜卣麟娐返妮敵觯黄渲醒a(bǔ)償電路的作用為補(bǔ)償電容的充放電電流。

其中多重?cái)夭娐酚啥鄠€(gè)單重降壓斬波電路構(gòu)成，其中單重降壓斬波電路由IGBT（T），二極管（D）和電感（L）構(gòu)成，IGBT的集電極作為斬波電路的正極輸入，IGBT的發(fā)射極，二極管（D）的陰極和電感（L）的一端相連，二極管（D）的陽極作為斬波電路的輸入的負(fù)極和輸出的負(fù)極，電感（L）的另一端作為斬波電路輸出的正極。

多個(gè)單重?cái)夭娐返恼龢O輸入相連作為多重?cái)夭娐返恼龢O輸入，多個(gè)單重?cái)夭娐返呢?fù)極輸入相連作為多重?cái)夭娐返呢?fù)極輸入，多個(gè)單重?cái)夭娐返恼龢O輸出相連作為多重?cái)夭娐返恼龢O輸出，多個(gè)單重?cái)夭娐返呢?fù)極輸出相連作為多重?cái)夭娐返呢?fù)極輸出。

如權(quán)利要求1所述的一種基于全波斬控整流電路的中頻爐，其特征在于：所述的多重?cái)夭娐分械腎GBT的占空比為：

??(1)。

其中D為所述的直流斬波電路中IGBT的占空比，Vdc為所述的二極管整流電路直流側(cè)電壓瞬時(shí)值，I₁為直流斬波電路輸出側(cè)電流，G為等效電導(dǎo)；通過控制等效電導(dǎo)（G）的大小，便可以控制整流電路輸出電壓的大小。

其中濾波電容（C）和斬波電路可以等效為一個(gè)電導(dǎo)為G的電導(dǎo)，連接在二極管整流電路的直流側(cè)，從而使二極管整流電路的交流側(cè)電流為正弦波。

全波斬控整流電路的輸出電壓為：

???（2）。

設(shè)二極管交流側(cè)電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

（3）。

則二極管直流側(cè)電壓表達(dá)式為：

（4）。

將式（4）帶入式（2）可以得到全波斬控整流電路的輸出電壓為：

??（5）。

由式（5）可以看到，全波斬控整流電路的輸出電壓中含有直流分量和倍頻分量。

所述的變壓器的二次側(cè)由一組或多組三相交流電源構(gòu)成，假設(shè)其中一組三相交流電源的電壓為：

（6）。

根據(jù)式（5）可以得到則每個(gè)全波斬控整流電路的輸出電壓為：

（7）。

由于全波斬控整流電路的直流側(cè)串聯(lián)連接，則其直流側(cè)輸出電壓為：

（8）。