智能电磁搅拌变频器的制作方法

文档序号:7326267阅读:325来源:国知局
专利名称:智能电磁搅拌变频器的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种电磁搅拌变频器,特别是一种智能电磁搅拌变频器。
背景技术
冶金行业电磁搅拌变频电源,目前主要使用的功率器件有SCR、GT0, GTR、MOSFET, IGBT、SCR器件,虽然它具有大电流、高电压等特点,但由于它不能自关断,必须强迫关断或自然换相关断,且开关速度慢,在IOOus级,主电路复杂,控制不能实现高载波,这样就造价高、输出电流谐波含量高,波形质量不很好。GT0、GTR、M0SFET、IGBT、均是全控型器件,既能控制开通,也能控制关断,具有较高的开关速度,都在5 20us级之间,这些是实现高载波 SPWM变频控制的必要条件,同时主电路采用交一直一交变频方式时,由于不需要辅助换流电路,使逆变器的主电路大为简化,设备部件减少了,因而电路的故障率也可相对地下降, 使装置体积减小,效率提高,可靠性提高。同时,用高载波SPWM调制输出的波形几乎接近纯正弦波电流。虽然GTO也属全控型器件,但不象GTR、MOSFET、IGBT 一样,当控制极上的信号为0或为负电平时,就可实行自关断,它必须有正向控制脉冲来触发其导通,还需要有较大功率的反向脉冲来控制其关断,这不仅需要较复杂的控制电路,而且在器件关断的动态过程中,出现了一系列过电压的物理问题,这样对电路各种参数的要求就较为苛刻。GTR、 MOSFET相对SCR、GT0、虽具有一定优点,但GTR由于是电流控制型器件,对驱动电路有很高的要求,不易实现大功率装置,MOSFET虽具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、驱动电路需求功率小等优点,但却存在着导通电阻大.电流容量低等不足,在目前短期内难以制造出高耐压.大电流的MOSFET器件。智能IPM大功率模块已走向成熟阶段的第四代功率绝缘栅控双极性晶体管,它集第一代GTR、第二代MOSFET、第三代IGBT的优点于一体。该器件的输入控制级为M0SFET, 而输出极为GTR,故可用逻辑电平信号直接驱动来控制较大的功率,并且具有GTR和MOSFET 分别具有的优点输入阻抗高、为电压控制的自关断器件、开关速度快、开关损耗小、极限工作温度高、正温度系数、电流容量大、耐压高、工作稳定性和可靠性高等特点。它将IGBT与其驱动、短路、欠压、过流、过热等保护功能集成于一体,在具有IGBT优点的同时,比IGBT更易控制,克服了 IGBT无自保护功能的缺点,在运行中不易损坏。但智能IPM大功率模块主要应用于小功率变频电源中,目前很难突破100KW,主要是外部驱动电路设计尚未成熟。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种智能电磁搅拌变频器。本实用新型采用了智能IPM大功率模块,主电源部分采用AC-DC-AC变频变压方式,将380V交流电源分别整流和滤波得到直流电压,再经逆变模块,将该直流电逆变成二相VVVF (电压和频率可变)的正弦波交流电源,驱动负载本体线圈,产生行波磁场,对钢液进行搅拌。[0007]本发明的技术方案是一种智能电磁搅拌变频器,主要由整流部分、数控部分、功放部分组成,其特征在于逆变单元电路采用PM800SHA12智能模块与TLP550光藕器件; 来自直流电源MV电压经B2415S电源变送器将直流MV电源变换成15V电源,提供到 PM800SHA12智能模块;来自数控部分的15V脉冲SPWM信号采用TLP550光藕器件进行光电信号转换成5VSPWM电压信号;5VSPWM电压信号由PM800SHA12智能模块内部集成电路进行数据处理,并驱动功率模块工作。本实用新型采用PM800SHA12智能功率模块与TLP550光藕器件组合成逆变部分, 与采用IGBT功率模块相比较,具有如下优点⑴克服了 IGBT功率模快驱动组件的分布参数的不可控性,其分布电感L和分布电容C,易感应由大功率模快产生的电磁辐射干扰;⑵设备的可靠性提高,长期运行时故障率只有IGBT的1/4 ;⑶模块C极、E极连线上感应电动势 e=-LdI/dt相应大大降低。功率模快在使用时电流安全阀值提高1. 35倍;⑷逆变驱动部分采用IPM智能功率模块,开关频率高、具有开关损耗小、工作温度低;( 正弦波脉宽调制频率最高可以设定在2500HZ,载波频率高,优于IGBT功率模快(一般设定在1000HZ),输出电流高次谐波比较小,波形为理想的平滑的正弦波。

图1为本实用新型逆变单元电路图。
具体实施方式
1、对MV电源的处理方案功能提供功率模块稳定的15V直流电源。电路来自直流电源MV电压经电容CO、电感L0、电容Cl至B2415S电源变送器, 电容CO、电感L0、电容Cl为一次抑制消除干扰电路,B2415S为隔离变送模块,将直流24V 电源变换成直流15V电源,经电容C3、电阻R1、电容C2 二次抑制消除干扰电路,得到的稳定 15V直流电源提供到PM800SHA12智能模块,输入输出电路不相连,有效地抑制共模干扰信号。优点提供功率模块稳定的直流电源,不受用户电网干扰影响。2、对SP丽信号的处理方案功能提供功率模块稳定的SPWM驱动信号。电路来自数控部分的15V脉冲SPWM信号信号经电阻R3至TLP550光藕器件内部发光二极管,TLP550光藕器件进行光电信号转换输出5V调制SPWM电压信号至 PM800SHA12智能功率模快。模块内部集成电路进行数据处理,驱动功率模快工作。R3为匹配电阻,阻值1100欧姆,能有效抑制消除干扰脉冲,TLP550光藕器件起传输信号和隔离作用,能有效抑制共模干扰信号,并将控制回路与主回路隔离,阻隔主回路对控制回路的干扰信号。由于TLP550光藕器件为0.7V低电压启动,不需要繁多的放大电路,使整个电路元件大减,便于压缩驱动电路体积,减小了电磁波辐射载体,提高了电路的稳定性。优点驱动信号稳定,大功率驱动时有很好的抗干扰性能。3、对保护信号的处理方案
4[0020]功能提供开关信号给控制系统。电路PM800SHAI2智能模块内部集成电路检测功率模块参数,超出保护阀值时, 发出保护信号,经P521光藕器件、电阻R4、电容C4消噪处理后,送到控制系统处理。PM800SHAI2内部集成电路具备过流、过压、欠压、过热检测功能过电流保护可以防止负载过电流和负载短路引起的过电流;逆变部分发生桥臂直通过电流;过电压保护防止直流环节电压因负载电流回馈制动造成的过电压;欠压保护防止功率模块直流电压低于于+13V(正常时为+15V),引起模块误动作;过热保护防止功率模块过热引起损坏,大于75度时停止工作;设备运行超过上述四种保护阀值时,保护信号发出,在5uS时间内快速反应,关闭驱动信号,取保护功率模块的作用。在排除相应故障后,设备恢复使用。优点保护信号准确、快速,避免误动作发生。
权利要求1.一种智能电磁搅拌变频器,主要由整流部分、数控部分、功放部分组成,其特征在于 逆变单元电路采用PM800SHA12智能模块与TLP550光藕器件;来自直流电源MV电压经 B2415S电源变送器将直流MV电源变换成15V电源,提供到PM800SHA12智能模块;来自数控部分的15V脉冲SPWM信号采用TLP550光藕器件进行光电信号转换成5VSPWM电压信号; 5VSPWM电压信号由PM800SHA12智能模块内部集成电路进行数据处理,并驱动功率模块工作。
2.根据权利要求1所述的智能电磁搅拌变频器,其特征在于逆变单元电路采用 PM800SHA12智能模块与TCP550光藕器件;来自直流电源MV电压经电容CO、电感L0、电容C 1至B 2415 S电源变送模块变换成直流15V电源,经电容C3、电阻R1、电容C2提供到PM800SHA12智能模块;来自数控部分的15V脉冲SPWM信号经电阻R3至TLP550光藕器件内部发光二极管,TLP550光藕器件进行光电信号转换输出5V调制SPWM电压信号至 PM800SHA12智能模块;PM800SHA12智能模块内部集成电路检测功率模块参数,经P521光藕器件、电阻R4、电容C4消噪处理后,送到控制系统处理。
专利摘要本实用新型涉及一种智能电磁搅拌变频器。主要特征在于采用PM800SHA12智能模块与TLP550光藕器件组合成逆变部分,以5V电压信号驱动功率模块工作。主电源部分采用AC-DC-AC变频变压方式,将380V交流电源分别整流和滤波得到直流电压,再经逆变模块,将该直流电逆变成二相VVVF的正弦波电源,驱动负载本体线圈,产生行波磁场,对钢液进行搅拌。
文档编号H02M5/42GK202004659SQ201020663578
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者周和平, 张霞, 李祖缘 申请人:湖南岳磁高新科技有限公司
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