Vergelijking van energieverbruik van verschillende circuits die worden gebruikt in inductieverwarmingssysteem met gemiddelde frequentie (MF) voor smeden

Geschreven door de heer Zeng xiaolin van CHENGDU DUOLIN ELECTRIC CO., LTD

Dit artikel analyseert de nadelen van het huidige SCR MF-inductieverwarmingssysteem en introduceert een nieuw type MF-inductieverwarmingssysteem voor smeden met IGBT-stroomapparaten. Het is een serie resonantiecircuit met kenmerken met een aanzienlijk energiebesparend effect en kan gemakkelijk worden gestart onder alle belastingsomstandigheden.

Op dit moment gebruiken de meeste fabrikanten LC Parallel Resonant Circuit en SCR als inverter voor hun MF Inductie verwarmingssysteem. Een dergelijke SCR-invertertechnologie werd begin jaren 70 van de vorige eeuw ontwikkeld. Alsjeblieft zieDafbeelding 1!

. SCR LC parallel resonantiecircuit

Dafbeelding 1

In dit typecircuit voert de sectie Rectificatie twee taken uit:

1. To zet wisselstroom om in gelijkstroom door zes SCR's (siliciumgestuurde gelijkrichter).

2. Tot pas het vermogen van de machine aan.

Het nadeel van deze schakeling:

1. Aanvullend investering in Power Factor Compensation Condensator Kastje (PFCCC).

Vermogensaanpassing wordt bereikt door de geleidingshoek van SCR aan te passen, en het verminderen van de geleidingshoek zal de arbeidsfactor van het elektriciteitsnet verlagen. Gebruikers moeten dus Power Factor Compensation Capacitor Cabinet kopen. En dan worden de kosten verhoogd.

2. Laag krachtfactor

De arbeidsfactor is alleen: 0,8 tot 0,85 in omvormersectie vanwege uitschakeleigenschap van SCR.

3. Hoog energie consumptie

l Na rectificatie wordt DC-filtering gedaan door een grote DC-reactor. Dus1%-3% energieverlies wordt gegenereerd in deze sectie.

l Invertercircuit wordt vervuld door de vier Thyristors (SCR), dus ongeveer: 5% energie verlies wordt gegenereerd op het gedeelte van de omvormer.

l Uitgangsgedeelte is een parallel resonantiecircuit dat bestaat uit een inductiespoel en een condensator. Beperkt door doorslagspanning van SCR, uitgangsspanning ≤750V. Oscillatiestroom bij inductiespoel is Q (5 tot 10) keer gelijkstroom (Q is kwaliteitsfactor van resonantiecircuit.). Er is dus veel energieverlies bij inductiespoel. Dus met parallelle resonantiekring, deenergieverlies is bij benadering 25% tot 30% van machinekracht.

Tdaarom de efficiëntie van SCR MF Inductie Haan het eten Systeem is ongeveer 60% tot 70%.

Verhoog duidelijk de spanning op de inductiespoel en verlaag de waarde van het oscillatiecircuit Q, wat de efficiëntie van de machine kan verbeteren. Maar in een parallel resonantiecircuit, beide uiteinden van de inductiespoel direct verbonden met de thyristor, als de spanning van de inductiespoel wordt verhoogd, moet de doorslagspanning van de thyristors worden verhoogd. Daarom zal het verhogen van de doorslagspanning van thyristors de productiekosten verhogen, maar ook worden beperkt door de doorslagspanning van de thyristor.

Thyristor is een semi-gecontroleerd type vermogensapparaat, wanneer de oscillatiecircuitwaarde Q <10, gemakkelijk om oscillatie of falen van oscillatie te stoppen.

Mensen die het SCR MF Inductieverwarmingssysteem gebruikten, kennen de waarheid als het verwarmingsstation koud materiaal gevuld heeft; het is moeilijk om de oscillatie te starten. Dus om de efficiëntie vanMF-inductie verwarming systeem moet een ander stroomapparaat en een ander circuit zoeken: IGBT en LC Serie Resonant Circuit. Alsjeblieft zieSchema 2 onderstaand!

. IGBT LCSerie Resonantiekring

—–gebruikt in Duolin MF inductieverwarmingssysteem

Begin jaren 90 werd een nieuw stroomapparaat IGBT geboren met kenmerken van hoog vermogen, laag schakelverlies en hoog werkend frequentie tot 100 kHz. IGBT-technologie is behoorlijk volwassen na 20 jaar ontwikkeling, vooral de vierde generatie IGBT gemaakt door INFINEON. De verzadigingsspanning is ≤ 1,7 terwijl de frequentie voor hard schakelen 20KHZ heeft bereikt. IGBT is absolute dominantie op gebieden als frequentieomvormer, schakelende voeding en inductieverwarming.

Dafbeelding 2

In dit circuit wordt het gelijkrichten direct gedaan door zes (6) diodes zonder te hakken, zodat er een minimale impact is op de arbeidsfactor van het net. In het serieresonantiecircuit wordt het filterwerk gedaan door een condensator C1 in plaats van de grote en zware reactor om energiebesparing te bereiken. SCR T1 werkt hier alleen als een schakelaar. Wanneer de condensator is opgeladen tot een bepaalde spanning, wordt de SCR T1 aangesloten.

De omvormersectie omvat vier (4) IGBT's. Het geleidingsverlies van IGBT is gelijk aan SCR's, maar het schakelverlies van IGBT is lager dan SCR's, dus het verlies aan inverterstroom is laag, ongeveer 3%.

Er zijn twee manieren om het vermogen aan te passen: 1. door de werkfrequentie van het omvormergedeelte te wijzigen; 2. door de geleidingstijd van IGBT te wijzigen.

Het uitvoergedeelte is: Series Resonant circuitt die wordt gevormd door spoel (L) en condensator (C). Kenmerkend voor deze schakeling is dat de stroom door IGBT gelijk is aan de stroom door inductor en condensator maar de spanning op inductor is 3-10 (Q-waarde) keer gelijkgerichte gelijkspanning. Spanning bij inductor (L) wordt rechtstreeks aangeboden door condensator (C), dus het is niet nodig om de doorslagspanning van stroomapparaten (IGBT) te verhogen wanneer de spanning op de inductor wordt verhoogd.

Vermogen bij inductor P = V (spanning op inductor) × I (stroom door inductor). Laten we nu het verlies aan inductor vergelijken tussen Parallelle en serieresonantie circuit. Neem aan dat het vermogen aan de inductor P is.

Parallel resonantiecircuit (prc): P=Vprc × ikprc; P=750 × Iprc; Iprc=P/750

Serie resonantiekring (src): P=Vsrc × iksrc; P=1500 × Isrc; Isrc=P/1500 (minimaal Vsrc = 3 × 500 DC-vol)

dus iksrc = 1/2 I prc; we weten dat het verlies van de inductor alleen verband houdt met de weerstand van de inductor. De weerstand wordt aangenomen R, dan is het vermogensverlies:

P = I2R; Pprc = ikprc2R; Psrc = iksrc2 R = (1/2 Iprc)2 R = 1/4 Iprc2 R

Voordelen van dit circuit of Duolin's MF inductieverwarmingssysteem:

1. Hoog efficiëntie

Daarom is onder voorwaarde van hetzelfde vermogen en dezelfde inductor het maximale verlies van de Series Resonant-inductor een kwart (1/4) van de Parallel Resonant-inductor (zie bovenstaande formule!). Het verlies van het serieresonantie-uitgangsgedeelte is dan ongeveer 5% - 10% van het machinevermogen, dus de efficiëntie van het door het MF inductieverwarmingssysteem gebruikte serie resonantiecircuit is 80% - 90%.

2. Laag energieverbruik

In het serieresonantiecircuit is de spanning op de inductor niet gerelateerd aan de doorslagspanning van het stroomapparaat. Dus zolang de isolatie van de inductor het toelaat, kan het verhogen van de spanning op de inductor het verlies van de inductor verminderen en de efficiëntie van de machine verder verbeteren. Het principe is hetzelfde als de krachtoverbrenging van het net in hoogspanning.

Selecteer daarom bij het ontwerpen een juiste Q-waarde die de betrouwbaarheid van de machine kan garanderen en de machine-efficiëntie kan verbeteren, en die dan aanzienlijk kan sparen energie 10% -30% cvergeleken met conventionele thyristor (SCR) inductieverwarming.

3. Hoog krachtfactor

Normaal gesproken heeft het MF-inductieverwarmingssysteem met IGBT-serie resonantiecircuit een hoge arbeidsfactor van meer dan 0,95. Bij rectificatie met 12-puls kan de arbeidsfactor oplopen tot 0,98.

4. Eenvoudig te starten bij elke belastingstoestand;

IGBT is een volledig gecontroleerd stroomapparaat. Het in-/uitschakelen van IGBT wordt rechtstreeks door de poort geregeld zonder enige relatie met de arbeidsfactor en Q-waarde van het oscillatiecircuit. De machine kan dus gemakkelijk worden gelanceerd bij elke belasting.

Hoe dan ook, MF inductieverwarmingssysteem met IGBT-serie resonantiecircuit is de beste keuze voor smeedbedrijven.


Posttijd: februari-04-2021