并聯(lián)補(bǔ)償中頻電源采用恒流源供電,補(bǔ)償電容與爐體線圈并聯(lián),為電流諧振。并聯(lián)諧振型中頻電源的優(yōu)點是不會帶來諧振高壓,負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)。但是,由于采用強(qiáng)迫換流方式,它在重負(fù)載下存在啟動困難,且隨著中頻功率的增大而加劇,使其不能做大。且它的輸出功率隨Q值的增大而降低,故其爐壁不能做厚。
串聯(lián)逆變中頻電源采用恒壓源供電,補(bǔ)償電容與爐體線圈串聯(lián),為電壓諧振。它的優(yōu)點是晶閘管采用自然換流方式,不存在啟動困難,適用于需要頻繁啟動的場合。但是它存在電壓累加問題,會帶來諧振高壓,并隨著輸出功率及Q值的增大而增大,這一諧振高壓加載在負(fù)載感應(yīng)器上對設(shè)備本身和操作人員都會帶來危險。
針對以上兩種電路的缺點,設(shè)計了一種電流源型半橋式諧振逆變電路。它采用恒流源供電,電源零線引至諧振電容中點。與并聯(lián)補(bǔ)償相比,該電路采用自然換流方式,沒有啟動困難。與串聯(lián)補(bǔ)償相比,該電路很好的抑制了諧振高壓問題。依據(jù)本電路,設(shè)計并制造完成一臺1200kw試驗樣機(jī),該樣機(jī)運行穩(wěn)定,并已熔化鋼鐵100余爐。
文中詳細(xì)分析了該電路虛功變實功的工作原理并介紹了1200kW試驗樣機(jī)各部分構(gòu)成。在樣機(jī)上進(jìn)行了小功率實驗,對電路的電氣特性進(jìn)行了測量并對實驗結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析。
實驗數(shù)據(jù)表明此電路具有兩個突出優(yōu)點:
1.該電路具有Q值越高輸出功率越大的反常功率特性。依據(jù)此特性,我們可以將爐壁做厚,并由此設(shè)計了一種雙層爐壁結(jié)構(gòu)。
2.該電路打破了Q值規(guī)律的束縛,具有“半Q值”特性,爐體電壓不到串聯(lián)補(bǔ)償?shù)?/4,不存在高壓威脅。
第四章以微分方程為基礎(chǔ),對該電路從暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)工作的全過程做了數(shù)學(xué)分析。理論計算波形、功率輸出特性及計算數(shù)據(jù)與實驗相符,證明了該理論分析的正確性,也從理論上認(rèn)證了該電路Q值越高輸出功率越大的反常功率特性。該理論分析對于該電路原理的分析以及將來樣機(jī)的設(shè)計具有重要意義。
電流源型半橋式晶閘管中頻電源以其獨特優(yōu)勢必將在大功率中頻領(lǐng)域發(fā)揮其重要作用。