一种感应加热炉用逆变装置的制作方法
本实用新型涉及感应加热炉逆变电路技术领域，尤其涉及一种感应加热炉用逆变装置。
背景技术：
目前，国内外的感应加热炉，逆变部分一般有2组或4组开关管构成。有2组开关管构成的称为推挽逆变系统，如图1、2、3、4、5、6；有4组开关管构成的称为桥式逆变系统，如图7、8、9；每组开关管有一个或若干个开关管构成。一组中有一条电流通路的用一个电感线圈，如图1、2、3、4、7、8，一组中串接一个电感线圈；一组中有两条或多条电流通路并联的用两个或多个电感线圈，如图5、6、9，一组中串接两个电感线圈；利用和开关管串接电感线圈的电感，来限制开关管导通时的电流上升率，从而避免开关管导通时因电流上升率过高而损坏；逆变部分各组开关管按一定的规律导通或关断，把zl+和zl-之间的直流电压转变成交流电压，通过逆变输出线接到感应加热负载的输入点4.1、4.2上，感应加热负载对放在其中的金属材料进行加热。
1、每组开关管的构成，有一个或若干个开关管通过串联构成、也可以有两个或若干个开关管通过并联构成、也可以有若干个开关管同时通过串联和并联构成。
1.1根据逆变输出最高峰值电压及电流、开关管耐压及额定电流、开关管预留安全电压是多少伏及预留安全电流多少安，选择一个或若干个开关管通过串联或并联或串联后再并联构成一组。如：
a.一组开关管有且只有一个开关管，如图1、2、7所示，如逆变输出1、2之间的最高峰值电压小于或等于1000v，逆变输出最大电流为600a，开关管耐压1400v，开关管额定电流800a，每组开关有一个开关管构成，开关管预留安全电压是：1400v（开关管耐压）-1000v（逆变输出最高峰值电压）=400v（开关管预留安全电压）；开关管预留安全电流是：200a=800a（开关管的额定电流）-600a（逆变输出最大电流）。
b.一组开关管有两个可控硅通过串联构成，如图3、4、8所示，如逆变输出最高峰值电压小于或等于1800v，逆变输出最大电流为900a，开关管耐压1600v，开关管额定电流1200a；每组开关管有两个开关管通过串联构成，两个开关管预留安全电压是：1400v=3200v（两个开关管耐压）-1800v（逆变输出最高峰值电压），一个开关管预留安全电压是700v（1400v/2）。开关管预留安全电流是：300a=1200a（开关管的额定电流）-900a（逆变输出最大电流）。
1.2根据逆变输出最高峰值电压及电流、开关管耐压及额定电流、开关管预留安全电压是多少伏及预留安全电流多少安，选择两个或若干个开关管通过并联构成一组，也可选择四个或若干个开关管，分成两队或若干队，每队分别串联后，再将每队并联，构成一组，如：
一组开关管总共有六个开关管构成，如图5、6、9所示，三个开关管串联为一队，另外三个开关管也串联为另外一队，然后把这两队并联构成一组。
如逆变输出最高峰值电压小于或等于2800v，逆变输出最大电流为1800a，开关管耐压1600v，开关管额定电流1000a；这样一组开关管需要有六个开关管构成，三个开关管串联为一队，另外三个开关管也串联为另外一队，然后把这两队并联构成一组。三个开关管预留安全电压是：2000v【4800v（三个开关管耐压）-2800v（逆变输出最高峰值电压）】。一个开关管预留安全电压大约是666v（2000v/3）.两对并联开关管预留安全电流是：200a【2000a（两队并联开关管的额定电流）-1800a（逆变输出最大电流）】。
以上方法有以下弊端：
1.保护开关管的电感线圈加工难度大，成本高。
2.保护开关管的电感线圈一般采用空心铜管绕制，由于是空心的，导电截面积非常小，自身电阻大，工作时电能损耗大。
3.保护开关管的电感线圈需要通水散热，维护保养麻烦，故障率高。
4.如果保护开关管的电感线圈烧坏，将导致价格昂贵的开关管击穿，造成更大的损失。
5.逆变输出线由于自身存在电感，它们的电感会造成逆变部分启动性能的下降。
技术实现要素：
为克服现有技术的弊端，本实用新型的目的是提供一种感应加热炉用逆变装置。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种感应加热炉用逆变装置，装置包括有开关管驱动控制部分和感应加热炉的开关管逆变电源部分；所述的开关管逆变电源部分包括有开关管推挽逆变系统或开关管桥式逆变系统；
所述开关管推挽逆变系统包括两组开关管；每组开关管分别由一个开关管或串联的两个或多个开关管构成；两组开关管的一端分别与整流电源的正极、负极相连，两组开关管的另一端分别通过各自的一条逆变输出线与负载的同一接线端相连，负载的另一端与整流电源的负极或正极相连；或每组开关管包括有多列并联的开关管，且每列开关管为一个或串联的多个开关管；两组开关管每一列的一端分别与整流电源的正极、负极相连，两组开关管每一列的另一端分别通过各自的一条逆变输出线与负载的同一接线端相连，负载的另一接线端与整流电源的负极或正极相连；
所述开关管桥式逆变系统包括四组开关管；同时导通或截止的两组开关管的一端分别与整流电源的正极、负极相连，同时导通或截止的两组开关管的另一端分别通过各自的一条逆变输出线与负载的不同接线端连接。
所述开关管桥式逆变系统包括四组开关管；每组开关管分别由一个开关管或串联的两个或多个开关管构成。
所述开关管桥式逆变系统包括四组开关管；每组开关管包括有多列并联的开关管，且每列开关管为一个或串联的多个开关管。
本实用新型把传统技术中,影响启动性能的逆变输出线自身的电感，转换成限制开关管电流上升率的电感，开关管不再需要串接电感线圈，同样可以避免开关管导通时因电流上升率过高而损坏，因此本实用新型具有如下优越性：
一种感应加热炉用逆变装置，对推挽逆变系统、桥式逆变系统的电路进行了改进，开关管不再需要串接电感线圈，降低了加工难度、节约了成本高；由于电感线圈一般采用空心导电管绕制，自身电阻大，工作时电能损耗大，省去电感线圈后，不但节能，还不需要通水散热装置，省去了维护保养的麻烦，降低故了障率，克服了因电感线圈缺水烧坏后，导致价格昂贵的开关管击穿，避免造成更大的损失。
附图说明
图1、图2、图3、图4、图5、图6为现有技术中由2组开关管构成的推挽逆变系统的电路示意图。
图7、图8、图9为现有技术中由4组开关管构成的推挽逆变系统的电路示意图。
图10为本实用新型实施例1的结构示意图。
图11为本实用新型实施例2的结构示意图。
图12为本实用新型实施例3的结构示意图。
图13为本实用新型实施例4的结构示意图。
图14为本实用新型实施例5的结构示意图。
图15为本实用新型实施例6的结构示意图。
图16为本实用新型实施例7的结构示意图。
图17为本实用新型实施例8的结构示意图。
图18为本实用新型实施例9的结构示意图。
图中：1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2、4-1、4-2、开关管，3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、逆变输出线，4、负载，4.1、4.2、接线端。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图，对本实用新型做进一步的详细描述。实用新型仅涉及感应加热炉的开关管逆变电源部分的改进，不涉及开关管驱动控制部分及其他部分，开关管驱动控制部分及其他部分采用现有技术。
图10给出本实用新型实施例1的结构示意图，一种感应加热炉用逆变装置，包括有开关管驱动控制部分和感应加热炉的开关管逆变电源部分；所述的开关管逆变电源部分包括有开关管推挽逆变系统或开关管桥式逆变系统；
所述开关管推挽逆变系统包括两组开关管；每组开关管分别由一个开关管或串联的两个或多个开关管构成；该实施例中，ⅰ组开关管有且只有一个开关管1-1，ⅱ组开关管有且只有一个开关管2-1，所述开关管1-1的+端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.1与负载4的接线端4.1相连。
所述开关管2-1的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端+通过逆变输出线3.2与负载4的接线端4.1相连。
负载4的接线端4.2通过逆变输出线3.3与整流电源的负极zl-相连。
图11给出本实用新型实施例2的结构示意图。该实施例中，所述开关管推挽逆变系统包括两组开关管；每组开关管分别由一个开关管或串联的两个或多个开关管构成；该实施例中，ⅰ组开关管只有一个开关管1-1，ⅱ组开关管只有一个开关管2-1，所述开关管1-1的+端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.1与负载4的接线端4.1相连。
所述开关管2-1的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端+通过逆变输出线3.2与负载4的接线端4.1相连；
负载4的另一接线端4.2通过逆变输出线3.3与整流电源的正极zl+相连。
图12给出本实用新型实施例3的结构示意图；该实施例中，所述开关管推挽逆变系统包括两组开关管；每组开关管分别由串联的两个或多个开关管构成；该实施例中，其中ⅰ组开关管由两个开关管1-1串联而成，ⅱ组开关管由两个开关管2-1串联而成，开关管ⅰ组的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.1与负载4的接线端4.1相连；开关管ⅱ组的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端+通过逆变输出线3.2与负载4的接线端4.1相连。
负载4的另一接线端4.2通过逆变输出线3.3与整流电源的负极zl-相连。
图13给出本实用新型实施例3的结构示意图；该实施例中，所述开关管推挽逆变系统包括两组开关管；每组开关管分别由串联的两个或多个开关管构成；该实施例中，其中ⅰ组开关管由两个开关管1-1串联而成，ⅱ组开关管由两个开关管2-1串联而成，开关管ⅰ组的一端+与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.1与负载4的接线端4.1相连；开关管ⅱ组的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端+通过逆变输出线3.2与负载4的接线端4.1相连。
负载4的接线端4.2通过逆变输出线3.3与整流电源的正极zl+相连。
图14给出本实用新型实施例5的结构示意图；该实施例中，所述开关管推挽逆变系统包括两组开关管；每组开关管包括有多列并联的开关管，该实施例中，其中一组开关管由两列并联的开关管组成，一组开关管其中一列由三个开关管1-1串联而成；另一列由三个开关管1-2串联而成；
另一组开关管由两列并联的开关管组成，另一组开关管其中一列由三个开关管2-1串联而成；另一列由三个开关2-2串联而成；
由三个开关管1-1串联而成的一列开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.1与负载4的接线端4.1相连；
由三个开关管1-2串联而成的一列开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.4与负载4的接线端4.1相连；
由三个开关管2-1串联而成的一列开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.2与负载4的接线端4.1相连；
由三个开关2-2串联而成的一列开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.5与负载4的接线端4.1相连；
负载4的另一接线端4.2通过逆变输出线3.3与整流电源的负极zl-相连。
图15给出本实用新型实施例6的结构示意图；该实施例中，所述开关管推挽逆变系统包括两组开关管；每组开关管包括有多列并联的开关管，该实施例中，其中一组开关管由两列并联的开关管组成，其中一列由三个开关管1-1串联而成；另一列由三个开关管1-2串联而成；
另一组开关管由两列并联的开关管组成，其中一列由三个开关管2-1串联而成；另一列由三个开关2-2串联而成；
由三个开关管1-1串联而成的一列开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.1与负载4的接线端4.1相连；
由三个开关管1-2串联而成的一列开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.4与负载4的接线端4.1相连；
由三个开关管2-1串联而成的一列开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.2与负载4的接线端4.1相连；
由三个开关2-2串联而成的一列开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.5与负载4的接线端4.1相连；
负载4的另一接线端4.2通过逆变输出线3.3与整流电源的正极zl+相连。
图16给出本实用新型实施例7的结构示意图；所述开关管桥式逆变系统包括四组开关管；同时导通或截止的两组开关管的一端分别与整流电源的正极、负极相连。该实施例中，四组开关管中ⅰ组和ⅳ组开关管同时导通或截止，ⅲ组和ⅱ组同时导通或截止；ⅰ组开关管只有一个开关管1-1，ⅳ组开关管只有一个开关管4-1，ⅲ组开关管只有一个开关管3-1，ⅱ组开关管只有一个开关管2-1；
其中ⅰ组开关管所述开关管1-1的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.1与负载4的接线端4.1相连；ⅳ组开关管所述开关管4-1的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.4与负载4的接线端4.2相连；
ⅲ组开关管所述开关管3-1的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.3与负载4的接线端4.2相连；ⅱ组开关管所述开关管2-1的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.2与负载4的接线端4.1相连。
图17给出本实用新型实施例8的结构示意图；所述开关管桥式逆变系统包括四组开关管；同时导通或截止的两组开关管的一端分别与整流电源的正极、负极相连；该实施例中，四组开关管中ⅰ组开关管与ⅳ组开关管同时导通或截止，ⅲ组开关管与ⅱ组开关管同时导通或截止；ⅰ组开关管由两个开关管1-1串联而成，ⅳ组开关管由两个开关管4-1串联而成，ⅲ组开关管由两个开关管3-1串联而成，ⅱ组开关管由两个开关管2-1串联而成；
由两个开关管1-1串联而成的ⅰ组开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.1与负载4的接线端4.1相连；由两个开关管4-1串联而成的所述ⅳ组开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.4与负载4的接线端4.2相连；
由两个开关管3-1串联而成的所述ⅲ组开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.3与负载4的接线端4.2相连；由两个开关管2-1串联而成的所述ⅱ组开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.2与负载4的接线端4.1相连。
图18给出本实用新型实施例9的结构示意图；所述开关管桥式逆变系统包括四组开关管；同时导通或截止的两组开关管的一端分别与整流电源的正极、负极相连。该实施例中，四组开关管中ⅰ组开关管与ⅳ组开关管同时导通或截止，ⅲ组开关管与ⅱ组开关管同时导通或截止；
ⅰ组开关管由两列并联的开关管构成，第一列开关管由三个开关管1-1串联而成，第二列开关管由三个开关管1-2串联而成；ⅳ组开关管由两列并联的开关管构成，第一列开关管由三个开关管4-1串联而成，第二列开关管由三个开关管4-2串联而成；
ⅲ组开关管由两列并联的开关管构成，ⅲ组第一列开关管由三个开关管3-1串联而成，ⅲ组第二列开关管由三个开关管3-2串联而成；ⅱ组开关管由两列并联的开关管构成，ⅱ组第一列开关管由三个开关管2-1串联而成，ⅱ组第二列开关管由三个开关管2-2串联而成。
所述ⅰ组开关管第一列开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.1与负载4的接线端4.1相连；所述ⅰ组开关管第二列开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.2与负载4的接线端4.1相连。
所述ⅳ组开关管第一列开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.7与负载4的接线端4.2相连；所述ⅳ组开关管第二列开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.8与负载4的接线端4.2相连。
所述ⅲ组开关管第一列开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.5与负载4的接线端4.2相连；所述ⅲ组开关管第二列开关管的一端与整流电源的正极zl+相连，另一端通过逆变输出线3.6与负载4的接线端4.2相连。
所述ⅱ组开关管第一列开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.3与负载4的接线端4.1相连；所述ⅱ组开关管第二列开关管的一端与整流电源的负极zl-相连，另一端通过逆变输出线3.4与负载4的接线端4.1相连。
以实施例1为例，对本实用新型的工作过程进行分析说明：
逆变部分正常工作时，两组逆变开关管按一定规律轮流导通或断开，如当ⅰ组开关管的开关管1-1导通时，ⅱ组开关管的开关管2-1断开，负载4的接线端4.1的电压和直流输入直流电压zl+基本相同；
当ⅰ组开关管的开关管1-1断开时，ⅱ组开关管的开关管2-1导通，负载4的接线端4.1的电压和直流输入直流电压zl-基本相同，而负载4的接线端4.2的电压和直流输入直流电压zl-基本相同；
因此，当ⅰ组开关管的开关管1-1导通，ⅱ组开关管的开关管2-1断开时负载4的接线端4.1的电压与直流输入电压zl+基本相同，当ⅰ组开关管的开关管1-1断开，ⅱ组开关管的开关管2-1导通时负载4的接线端4.1的电压与直流输入电压zl-基本相同，如此过程，负载4的接线端4.1和接线端4.2之间的电压不断交替变化，从而对负载中的金属进行加热。
本实用新型利用逆变输出线自身的电感，限制开关管的电流上率，避免开关管电流上升率过大击穿，限制开关管的电流上率，有两种情况，下边分析说明：
当逆变部分正常工作时，两组逆变开关管轮流导通或断开，如ⅰ组开关管的开关管1-1导通，ⅱ组开关管的开关管2-1断开时，电流从正极zl+通过第一组开关管的开关管1-1，经过逆变输出线3.1,从负载4的接线端4.1、接线端4.2，经过逆变输出线3.3流到负极zl-；
如整流电源正极zl+、整流电源负极zl-之间的电压为980v，整流电源正极zl+、整流电源负极zl-之间的最大输出电流为800a，在ⅰ组开关管1-1导通的瞬间，由于逆变输出线3.1和逆变输出线3.3自身电感的存在，而且负载是电容电感性负载，因此980v的电压基本全加在逆变输出线3.1和逆变输出线3.3的两端，电流几乎为零，随着时间的增加，电流逐渐增大，改变逆变输出线3.1和逆变输出线3.3自身电感的大小，便可以改变电流的上升速度，也就是电流上升率；开关管的额定电流上升率一般为200a/微秒至1000a/微秒，当限定电流上升率≤150a/微秒，便能够保证大多数开关管不会因电流上升率过高而损坏；电流上升率为150a/微秒，也就是开关管导通1微秒，电流由零上升到150a，按以下公式计算逆变输出线3.1和3.3需要的总电感量：
l=u×t/i，l是电感量，单位是亨利，用h表示；u是电压，单位是v，t是时间，单位是秒；根据u=980v，t=1微秒=0.000001秒，
l=u×t/i=980v×0.000001秒/150a≈0.0000065h=6.5微亨；
直线电感的计算公式：
l=μ0×l×[ln(2l/r-0.75)]/2π[h]；
l：直导线的电感[h]；l：导线长度[m]；r：导线半径[m]；μ0：真空导磁率，μ0=4π×
当ⅰ组开关管1-1关断，ⅱ组开关管2-1导通时，由于负载是电容电感性负载，负载接线端4.1上的最高电压有近980v，负载接线端4.1上的电压经过逆变输出线3.2、ⅱ组开关管2-1（已导通）、逆变输出线3.3到负载接线端4.2上，形成电流，有上叙述可知，根据上节计算逆变输出线3.1和逆变输出线3.3长度的电感量原理，设置逆变输出线3.2的长度和变输出线3.1长度相等，这样逆变输出线3.2和逆变输出线3.3的电感量之和，便可以使第二组开关管的开关管2-1的电流上升率被限制到150a/微秒之内，从而保证开关管不会因电流上升率过高而损坏。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！