低压进线并联谐振中频感应电炉系统及其节能的研究

【摘要】：中频感应加热设备的加热速度快、排放小,在铸造行业中已基本取代传统的冲天炉。目前,国内多数电炉厂家主要以生产并联谐振式中频电炉为主,且以低压380V进线小型电炉居多,优点是整流变压器输出的三相380V电压可与其它设备共用,制造成本低；其缺点为能耗较高,变压器进线电流5、7次谐波含量多,功率因数较低。针对低压进线并联谐振电炉的缺点,本文通过研究传统三相进线的并联谐振电炉,改进了整流主电路与保护、控制电路,完成了380V进线800kW整流串联升压式低谐波节能电炉的设计,并进行了样机组装与调试,取得了较好的节能效果。主要工作如下： 一、分析研究传统的三相低压进线并联谐振电炉系统,并对整流电路进行仿真分析。分析得出：三相整流电路进线电流谐波含量高、功率因数低。 二、分析并联谐振逆变电路的工作原理。研究分析了并联谐振电炉的扫频启动电路。 三、根据并联谐振电炉的能耗分布特点,重点研究如何降低感应圈电流损耗。分析感应圈匝数与中频电压的参数匹配关系、感应圈空载电流与负载电流等影响要素。提出利用12脉整流串联电路间接提高逆变输出的中频电压,在相同的功率条件下,降低感应圈电流,降低损耗。 四、利用MATLAB/SIMUlink软件仿真研究12脉整流串联升压电路,分析12脉整流电路的升压特性及进线电流的谐波问题。根据主电路的变化,设计相应的整流控制、逆变控制、扫频启动与保护电路,完成了12脉整流并联谐振电炉保护控制原理图的设计,组装了电源柜体,并调试、交付用户使用。 五、节能与谐波对比试验。与传统的低压进线三相整流并联谐振电炉相比,12脉整流并联谐振电炉节能达10～15%。进线电流的5、7等6n±1次谐波大大降低,并在一定程度上提高了功率因数。 【关键词】：感应加热 并联谐振 串联升压 参数匹配
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM924.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 感应加热技术概述7-8
• 1.2 感应加热技术发展现状8-10
• 1.2.1 国外感应加热技术发展现状8-9
• 1.2.2 国内感应加热技术发展现状9-10
• 1.3 感应加热技术的优越性及应用领域10-11
• 1.3.1 感应加热技术的优越性10
• 1.3.2 主要应用领域10-11
• 1.4 中频感应电炉的发展趋势11-12
• 1.5 课题研究的意义及主要内容12-14
• 1.5.1 课题研究的意义12-13
• 1.5.2 课题研究的主要内容13-14
• 第二章 感应加热原理与并联谐振电源系统分析14-36
• 2.1 感应加热的基本知识14-22
• 2.1.1 感应加热原理14-15
• 2.1.2 感应加热电流的三大效应15-17
• 2.1.3 感应圈负载电路17-20
• 2.1.4 负载补偿电路20-22
• 2.2 并联谐振电源系统总体结构22-23
• 2.3 整流电路23-30
• 2.3.1 三相桥式全控整流电路24-26
• 2.3.2 整流电路产生的谐波分析26-28
• 2.3.3 变压器漏感对整流电路的影响28-29
• 2.3.4 整流电路小结29-30
• 2.4 滤波电路30-31
• 2.4.1 滤波电抗的作用30
• 2.4.2 滤波电抗的设计30-31
• 2.5 逆变电路31-36
• 2.5.1 并联谐振逆变主电路32-33
• 2.5.2 换流过程33-34
• 2.5.3 中频电压与中频电流34-36
• 第三章 并联谐振式电炉节能原理与主电路升压特性研究36-45
• 3.1 并联谐振电炉能耗分布36
• 3.2 并联谐振电炉节能原理分析36-40
• 3.2.1 感应圈等效模型36-37
• 3.2.2 感应圈空载电流与负载电流37-38
• 3.2.3 中频电压与感应圈匝数的匹配38-39
• 3.2.4 具有升压功能的负载电路39-40
• 3.3 12脉整流串联升压电路40-43
• 3.3.1 12脉整流串联主电路41-42
• 3.3.2 主电路特性分析42-43
• 3.4 线路仿真43-45
• 第四章 12脉整流串联升压并联谐振中频电源控制电路的设计45-55
• 4.1 整流触发电路45-47
• 4.1.1 对触发电路的要求45
• 4.1.2 触发电路的设计45-47
• 4.2 并联逆变控制与扫频启动电路47-50
• 4.2.1 逆变控制电路47-48
• 4.2.2 并联谐振电源的启动问题48-49
• 4.2.3 扫频启动电路49-50
• 4.3 保护电路的设计50-55
• 4.3.1 限流及过流保护电路51-52
• 4.3.2 限压及过压保护电路52-53
• 4.3.3 欠水压保护电路53
• 4.3.4 相序保护电路53-55
• 第五章 现场波形测试与能耗对比试验55-59
• 5.1 现场测试波形55-56
• 5.2 能耗试验对比56-57
• 5.3 各种整流方案的对比57-58
• 5.4 12脉整流并联谐振电源柜体及线路板58-59
• 第六章 课题总结59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-63
• 附录63-67

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