晶閘管線(xiàn)控整流法

有關(guān)于感應加熱電源的功率調節方式，目前我們可以將其分為兩大類(lèi)：直流調功方式和逆變調功方式。直流調功是對逆變器直流側的輸入電壓進(jìn)行調節，達到調節感應加熱電源的輸出功率的目的。直流調功主要有晶閘管相控整流調壓調功和直流斬波調壓調功兩大類(lèi)。逆變調功是指通過(guò)對逆變器開(kāi)關(guān)管的控制，來(lái)實(shí)現輸出功率的調節。

在了解了這幾種主要的調功方法后，本文主要為大家簡(jiǎn)單介紹的是晶閘管相控整流技術(shù)，下面就來(lái)看這種方法都有哪些優(yōu)缺點(diǎn)。眾所周知，PFM、PS-PWM是移相逆變調功最為常見(jiàn)的一種方式，其中PFM又被叫做脈沖頻率調制調功，PS-PWM則指的是移相脈沖寬度調制調功。感應加熱系統通常采用的是三相橋式控制整個(gè)電流。晶閘管相控整流技術(shù)是指通過(guò)調節晶閘管的導通角，使其輸出電壓值連續可調，實(shí)現系統的功率調節，如下圖所示。


這種使用晶閘管相控整流技術(shù)進(jìn)行感應加熱電源調功的方法具有成本低的優(yōu)勢，技術(shù)也相對比較成熟。唯一美中不足的是，晶閘管相控整流調壓電路在控制角較大的情況下，輸入功率因數很低，輸入電流波形為尖峰脈沖，諧波含量很高，對電網(wǎng)形成了較大的污染。而且晶閘管整流調壓電路的EMI非常大，對周邊的電氣設備以及自身的控制電路將產(chǎn)生較大干擾。因此，晶閘管相控整流電路一般應用在早期的感應加熱系統中。

直流斬波調功法

在加熱電源的調功過(guò)程中，直流斬波調壓調功法是一種比較常見(jiàn)的調功技術(shù)。運用這種方法調功的原理是在直流母線(xiàn)側采用降壓斬波電路，通過(guò)改變占空比的大小來(lái)調節直流輸出電壓Ud，實(shí)現對輸出功率的調節。下圖所示即為采用直流斬波調壓調功的感應加熱電源的主電路。


從采用直流斬波調壓調功方案的電路圖中，我們可以比較清楚的看出，這種調功方式采用的是二極管不可控整流電路，和以前的晶閘管相控整流電路相比提高了電網(wǎng)側功率因數，減小了對電網(wǎng)的污染，因此這種調功方法在工業(yè)系統中是比較常見(jiàn)的。

但是這種調功方法也有其自身的缺陷，比較明顯的一個(gè)缺點(diǎn)就是當Buck電路中的功率開(kāi)關(guān)器件在接通和斷開(kāi)時(shí)，在其器件上同時(shí)存在電壓和電流，由此所造成的損耗比較大，所以不適于應用在高頻及大容量系統中。此外，由于感應加熱電源需要增加額外的斬波電路及其相應的控制回路，采用這種方法進(jìn)行調功也容易造成成本的提高，這是工程師和生產(chǎn)商都需要注意的一個(gè)問(wèn)題。

移相脈沖寬度法

在感應加熱電源的調功過(guò)程中，作為一種比較實(shí)用的技術(shù)，移相脈沖寬度調功法在基礎的加熱電源調整方面應用范圍比較廣泛。其操作原理是通過(guò)改變電角度Φ調節輸出電壓，從而調節輸出功率。這種調功方式是控制主電路中逆變器四個(gè)開(kāi)關(guān)器件VT1—VT4驅動(dòng)脈沖來(lái)實(shí)現的，如下圖所示。


從上圖的控制觸發(fā)脈沖波形圖中，我們可以比較清楚的看到，圖中的VT1、VT3不同時(shí)導通，VT1先導通而VT3后導通，兩者相差電角度Φ，VT4、VT2分別滯后于VT1、VT3180O。通過(guò)調節電角度Φ。實(shí)現功率的連續調節，并有較寬的功率調節范圍，并且開(kāi)關(guān)器件損耗小。

盡管使用移相脈沖寬度調功法進(jìn)行感應加熱電源的調功操作，具有損耗小、簡(jiǎn)便易行等優(yōu)勢，但是不可忽視的一點(diǎn)是，使用該種方法容易造成諧波干擾嚴重的情況。因為在輕載狀態(tài)時(shí)，電角度增大，輸出電壓脈沖寬度變小，輸出電流變成近似三角波，進(jìn)而會(huì )使諧波成分嚴重。除此之外，使用該方法調功的加熱電源在正常工作時(shí)，由于該電路需要通過(guò)鎖相電路使逆變器工作在諧振狀態(tài)，實(shí)現頻率跟蹤有一定難度，因此容易發(fā)生失鎖的現象。這也是工程師需要在平時(shí)多加注意的一個(gè)問(wèn)題。

相關(guān)閱讀：

DSP軟件巧妙助力，有效校正感應加熱電源功率因數
揭幕傳統感應加熱電源系統原理的真相
【原創(chuàng )】盤(pán)點(diǎn)感應加熱電源的基礎知識