并联谐振式三次升压中频电源的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种并联谐振式三次升压中频电源，包括桥式连接的四个晶闸管，桥式连接的四个晶闸管的两个输出端之间依次串联有串联升压电容器和炉体感应线圈，其特征在于：串联连接的串联升压电容器、炉体感应线圈之间并联有并联升压电容器，并联升压电容器的容量大于串联升压电容器的容量。本发明具有结构简单、使用效果优良、节能降耗效果明显的优点，电流输出效果好，能够恒功率输出，大大降低了炉体感应线圈的损耗。
【专利说明】并联谐振式三次升压中频电源
【技术领域】
[0001]本发明涉及感应加热设备领域，特别是涉及一种并联谐振式三次升压中频电源。【背景技术】
[0002]晶闸管中频电源是感应加热设备上常用的一种大容量电源。较大容量的晶闸管中频电源多采用在逆变电路中多只晶闸管并联方式，因为逆变电路中多只晶闸管串联运行会造成诸如关断时间配合及动态均压等难以解决的技术问题，而多只晶闸管并联要比多只晶闸管串联更容易，但是这也造成了采用多只晶闸管并联方式的中频电源输出电压均不超过1000V。当这种中频电源用于负载品质因数Q值大的系统中，比如熔炼负载，频电源输出电压过低的问题就造成了很大的困难，为达到必须的负载功率就必须增大炉体感应线圈电流，炉体感应线圈电流太大，必须增大振荡回路的导线截面，而且炉体感应线圈电流太大，线路损耗也就大，压降较大。因此，业界希望有一种既不提高逆变电路的输出中频电压，又能升高炉体感应线圈两端的电压、降低炉体感应线圈电流的晶闸管中频电源。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服传统晶闸管中频电源电压较低、电流较大、线路损耗大、经济性差的不足之处，提供一种在不提高逆变电路的输出中频电压的基础上能升高炉体感应线圈两端的电压、降低炉体感应线圈电流、大大降低炉体感应线圈损耗的并联谐振式三次升压中频电源。
[0004]本发明的目的是通过以下技术措施来达到的:
[0005]并联谐振式三次升压中频电源，包括桥式连接的四个晶闸管，桥式连接的四个晶闸管的两个输出端之间依次串联有串联升压电容器和炉体感应线圈，其特征在于:串联连接的串联升压电容器、炉体感应线圈之间并联有并联升压电容器，并联升压电容器的容量大于串联升压电容器的容量。
[0006]作为一种优选方案，并联升压电容器的容量为串联升压电容器容量的两倍。
[0007]理想的炉体感应线圈为纯电感，实际中炉体感应线圈还具有一定的电阻，下面的原理分析将炉体感应线圈分解为纯电感部分的感应线圈电感L和电阻部分的感应线圈电阻R两部分分别进行分析，即将串联连接的串联升压电容器Cs和炉体感应线圈视为串联升压电容器Cs、炉体感应线圈L、感应圈电阻R串联，以方便升压原理分析和数据推算。本发明的升压原理:附图1为中频电源模型图，参见附图1，桥式连接的四个晶闸管Vl?V4的两个输出端之间的中频输出电压为Ua，输出电流为Ia;在串联升压电容器Cs、炉体感应线圈L、感应圈电阻R串联电路中的电流为IL，以电流IL做参考向量，则串联升压电容Cs上的电压Ucs滞后于IL90°，炉体感应线圈L上的电压ULl超前IL90°，感应圈电阻R上的电压UR与电流IL同相，由此可知，炉体感应线圈L和感应圈电阻R上的电压为UL=UL1+UR，晶闸管的两个输出端之间的电压也就是并联升压电容器Cv上的电压为Ua=ULl+UR+Ucs;逆变电路输出电流Ia=IL+Icp，超前于Ua角度为Oa (Oa即为功率因数角)。Ia与UL的夹角为Θ。附图2为相量图，由附图2可见，串联升压电容器Cs使炉子电压UL的幅值比中频电压Ua大得多，相位接近同相；IL > la, Icp > Ia,且IL ^ Icp,则
[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]当并联升压电容等于串联升压电容两倍时，即Cp=2Cs时，上式UL~3Ua，就是说炉体感应线圈上的电压约为中频逆变电路输出电压的3倍，达到并联谐振三次升压目的。实际应用试验中，本发明公开的中频电源电流输出效果好，能够恒功率输出，大大降低了感应圈的损耗。
[0013]由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是:
[0014]本发明公开了一种并联谐振式三次升压中频电源，具有结构简单、使用效果优良、节能降耗效果明显的优点，电流输出效果好，能够恒功率输出，大大降低了炉体感应线圈的损耗。[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图1是本发明并联谐振式三次升压中频电源的中频电源模型图；
[0017]附图2是本发明并联谐振式三次升压中频电源的相量图。
【具体实施方式】
[0018]实施例:如附图1和附图2所示，并联谐振式三次升压中频电源，包括桥式连接的四个晶闸管Vl~V4，桥式连接的四个晶闸管Vl~V4的两个输出端之间依次串联有串联升压电容器Cs和炉体感应线圈，串联连接的串联升压电容器Cs、炉体感应线圈之间并联有并联升压电容器Cp，并联升压电容器Cp的容量大于串联升压电容器Cs的容量。在本实施例中，并联升压电容器Cp的容量为串联升压电容器Cs容量的两倍。
[0019]附图1中将炉体感应线圈分为纯电感部分的感应线圈电感L和电阻部分的感应线圈电阻R两部分分别画出，方便进行分析，即将串联连接的串联升压电容器Cs和炉体感应线圈视为串联升压电容器Cs、炉体感应线圈L、感应圈电阻R串联，以方便升压原理分析和数据推算。本发明的升压原理:附图1为中频电源模型图，参见附图1，桥式连接的四个晶闸管V1~V4的两个输出端之间的中频输出电压为Ua，输出电流为Ia ;在串联升压电容器Cs、炉体感应线圈L、感应圈电阻R串联电路中的电流为IL，以电流IL做参考向量，则串联升压电容Cs上的电压Ucs滞后于IL90°，参见附图2，炉体感应线圈L上的电压ULl超前IL900，感应圈电阻R上的电压UR与电流IL同相，由此可知，炉体感应线圈L和感应圈电阻R上的电压为UL=UL1+UR，晶闸管的两个输出端之间的电压也就是并联升压电容器Cp上的电压为Ua=ULl+UR+Ucs ;逆变电路输出电流Ia=IL+Icp，超前于Ua角度为Oa(Oa即为功率因数角)。Ia与UL的夹角为Θ。附图2为相量图，由附图2可见，串联升压电容器Cs使炉子电压UL的幅值比中频电压Ua大得多，相位接近同相；IL>Ia，1叩>1&，且11^~ Icp，则
[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]当并联升压电容等于串联升压电容两倍时，即Cp=2Cs时，上式UL ^ 3Ua，就是说炉体感应线圈上的电压约为中频逆变电路输出电压的3倍，达到并联谐振三次升压目的。
[0025]在本实施例中，Cs选用容量为1696uF电容，Cp选用容量为884uF电容，代入上述原理计算式可知:
[0026]UL= {(Cs+Cp) / Cs} XUa
[0027]={(1696+884) / 884} XUa
[0028]=2.9 X Ua
[0029]^ 3Ua
[0030]实际应用试验中，本发明公开的中频电源电流输出效果好，能够恒功率输出，大大降低了感应圈的损耗。
【权利要求】
1.并联谐振式三次升压中频电源，包括桥式连接的四个晶闸管，桥式连接的四个晶闸管的两个输出端之间依次串联有串联升压电容器和炉体感应线圈，其特征在于:串联连接的串联升压电容器、炉体感应线圈之间并联有并联升压电容器，并联升压电容器的容量大于串联升压电容器的容量。
2.根据权利要求1所述的并联谐振式三次升压中频电源，其特征在于:并联升压电容器的容量为串联升压电容器容量的两倍。
【文档编号】H05B6/04GK103747551SQ201410020753
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月12日 优先权日:2014年1月12日
【发明者】杨启奎, 王春波 申请人:潍坊鼎晟电气科技有限公司