用于高頻感應加熱的電源設計及電氣原理方案

王帥，谷巨明，安城，王嘉禾

（久智光電子材料科技有限公司，河北 廊坊 065000）

1 背景技術

現有用于高頻感應加熱的電源效率低、驅動設備熱損耗大，傳統高頻感應加熱技術中，用于高頻感應加熱電源的設計較復雜，且不能將工頻電壓直接升為用于等離子技術所需的20kV用于電子管震蕩提供電源，且多數電源系統占用空間大，被效率低下、功率因數低所困擾，沒有完善的電子保護功能，對設備不能實施及時的保護措施，這樣既會提升成本，降低產品質量、降低人工效率，又增加了安全隱患，加大了企業的負擔。

2 對實際情況進行改進

本文是對高頻感應加熱高壓電源進行設計，設計中主要包括以下部件：三項濾波器、斷路器、接觸器、可控硅模塊、干式升壓變壓器、整流裝置、電度表、高壓濾波電抗器、高壓濾波電容。根據上述模塊劃分，其系統組成結構如圖1設計所示。

圖1

高頻感應加熱電源柜采用固體器件進行整流和調壓，從而降低了自身的損耗，采用高效節能型電子管和單回路振蕩器，進一步提高整機效率，使用寬大的機箱做合理的布局，方便了日常操作和設備維護保養。因此，本機具有高效、節能、穩定、可靠及使用維修方便的特點。

高頻感應加熱電源柜布置如圖2所示。

圖2

高頻感應加熱的電源濾波器原理如圖3所示。

高頻感應加熱的電源原理圖如圖4所示。

圖3

圖4

本結構所制造出的高頻感應加熱電源有以下優點：

（1）采用連續工作制設計。

（2）輸入三相電源帶濾波器，從而有效減少或消除諧波對電力系統影響。

（3）斷路器帶遠程操控更快捷方便。

（4）整流元件采用大功率可控硅模塊，簡潔美觀。

（5）冷卻方式采用風冷式，更安全穩定，改善機箱內部風冷循環及其檢測，加大散熱量。

（6）有功電度表、電壓表、電流表采用數字式儀表，可實現遠程通訊監測；濾波單元采用高壓直流濾波電抗和高壓濾波電容，可有效提高電源穩定性和減小紋波。

（7）調壓控制由于采用了先進的DSP數字控制技術，結合觸摸屏，性能和精度高、實時性強、抗干擾能力強。

本設備是一部由微機控制的高效節能型高頻整流調壓裝置，可以將工頻電流通過可控硅變為0～20kV的直流高壓可調的設備，目前，我公司用來給三極管震蕩提供電源。采用了先進的微處理機技術，可大幅度、無極平滑地調節整機輸出功率。并通過反饋對主回路電壓有較高的穩定功能，還利用微機進行過流檢測，使整機得到非?？煽康谋Ｗo，從而來提高設備的穩定性和可靠性。

本套設備以單片機89C51為中心，配上觸發脈沖形成與放大電路，模數轉換電路等所組成的微處理機系統，它除對主電路的雙向可控硅輸送觸發脈沖進行調壓外，還對主電路的低壓側進行檢測，有可靠的過流保護功能。還對直流高壓取樣與給定信號進行比較，經模數轉換進入CPU處理后控制主電路，使之輸出穩定的直流高壓，從而保證高頻感應加熱的工藝要求。

高頻感應加熱的電源的電氣原理控制方框圖如圖5所示。

圖5

高頻感應加熱電源主電路由可控硅調壓器、升壓變壓器、高壓整流器等三部分組成，其工作過程是三相交流工頻電源。

首先，經可控硅調壓器調壓，送至升壓變壓器，經升壓后，再送至三項高壓硅整流橋整流后供給震蕩器的電子管做陽極電源。本套感應加熱電源設備輸出直流電壓可在0～20kV內平滑的連續調整，以滿足不同加熱負載的工藝要求。

3 結語

本文所述用于高頻感應加熱的電源設計及電氣原理方案基于我公司的高頻感應加熱技術，是結合了企業目前設備使用情況所研發，高頻感應加熱的電源效率高、驅動設備熱損耗小，設計簡單，能將工頻電壓直接升為用于高頻感應加熱技術所需的0～20kV，用于電子管震蕩提供電源，電源系統占用空間小、功率因數高，有完善的電子保護功能，可對設備實施及時的保護措施，降低成本，提高了產品質量，提高了人工效率，降低了安全隱患，減小了企業的負擔，目前，該套設備已投入使用，表現良好。