中频炉原理结构.ppt

感应熔化系统的发展演变 INDUCTOTHERM INDUCTOTHERM 感应熔化系统的基本结构感应熔化系统的基本结构 整流部分整流部分 交流电经过整流交流电经过整流 变成直流电，直变成直流电，直 流能量被储存流能量被储存 逆变部分逆变部分 直流电经过逆变器直流电经过逆变器 变成所要求频率的变成所要求频率的 交流电交流电 炉体部分炉体部分 交流电供给炉体交流电供给炉体 部分部分 恒定的直流电流在 直流部分流动 交流电整流变成直流电 ，直流能量储存在电抗 器中 炉体线圈和电容器并联 连接 INDUCTOTHERM 电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器 恒定的直流电压供 给逆变器 交流电经过整流变成直 流电，直流能量储存在 电容器中 炉体线圈和电容器串联 连接 INDUCTOTHERM 电压反馈串联逆变器电压反馈串联逆变器 INDUCTOTHERM 能量储存能量储存 电流反馈逆变器电流反馈逆变器 整流部 分 直流电抗器 短接回路 逆变器 电容器 炉体线圈 启动回路 直流能量储存在电抗器中，是一种动能 这种能量形式类似于飞轮 停止的飞轮是没有动能的，除非消耗能量 让它转动 要想让它停下来也必须消耗能量 $ $ $ INDUCTOTHERM 能量储存能量储存 电压反馈逆变器电压反馈逆变器 整流部 分 滤波电容器 逆变器 炉体线圈 直流能量储存在电容器中，是直流能量储存在电容器中，是 一种势能，当电源合闸时电容一种势能，当电源合闸时电容 器立即被充电器立即被充电 电容器 INDUCTOTHERM 并并 联联 连连 接接 线线 路路 串串 联联 连连 接接 线线 路路 INDUCTOTHERM CONTROLLABILITYCONTROLLABILITY 电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器 70 - 80% 的线圈电流在感应线圈和电容器之间 流动，这部分线圈电流是不可控的 只有 20-30% 的线圈电流流过可控硅 逆变器只能控制2030%的线圈电流 7080%7080%2030%2030% INDUCTOTHERM CONTROLLABILITYCONTROLLABILITY 电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器 V1V1V1 并联线路中，感应线圈、电容器、逆变器上的电压是相同的 为了调节0-7080%的功率，必须通过改变直流电压来改变功率 V2V2V2 DCV1DCV2 INDUCTOTHERM 可可 控控 制制 性性 电电 流流 反反 馈馈 并并 联联 逆逆 变变 器器 1234 1. 启动逆变器 4. 短接回路用于直流能量通过电抗器释放 3. 通过改变整流桥的移相角改变直流电压来控制70 80%功率 2. 逆变器控制20%-30%的线圈电流 电流反馈并联逆变器有4个控制点 INDUCTOTHERM 可可 控控 制制 性性 电电 压压 反反 馈馈 串串 联联 逆逆 变变 器器 在串联线路中100% 的的线圈电流流过逆线圈电流流过逆 变器，逆变器可完全控制电流的变化变器，逆变器可完全控制电流的变化 100%100% INDUCTOTHERM 可可 控控 制制 性性 电压反馈串联逆变器电压反馈串联逆变器 串联线路中感应线圈和电容器串联连结起到分压作用 逆变器上的压降V2只占感应线圈电压V1的20%-30% V1V2 INDUCTOTHERM 可可 控控 制制 性性 电压反馈串联逆变器电压反馈串联逆变器 1 逆变器控制简单、可靠、反应速度快 电压反馈串联逆变器只有一个控制点 INDUCTOTHERM 可控硅是由其 KVA来定义的 电流 X 电压 可控硅是一种电流控制器件 由于过电压而损坏可控硅的几率远远 大于由于过电流损坏可控硅的几率 INDUCTOTHERM 可控硅是由可控硅是由KVAKVA值值 电流电流 X X 电压来定义的电压来定义的 并联线路中可控硅处于高电压小电流的工作状态 在串联线路中可控硅处于低电压大电流的工作状态 INDUCTOTHERM 功率线圈电压逆变电压 TIMETIME 0 0 MM AA XX I I MM UU MM 逆变电流线圈电流 TIMETIME 0 0 MM AA XX I I MM UU MM 串联线路串联线路 并联线路并联线路 ? ? INDUCTOTHERM 感应电流感应电流 每一个料块表面产生感每一个料块表面产生感 应电流应电流 二次回路的感应电流二次回路的感应电流 每一个接触点都具有高每一个接触点都具有高 的电阻值的电阻值 INDUCTOTHERM 熔化效率熔化效率 留量熔炼留量熔炼 和和 批量熔炼批量熔炼 100100 9090 8080 7070 熔化效率熔化效率 % % TIMETIME 频 率 改 变 的 影 响 INDUCTOTHERM 100 100 HzHz200 200 HzHz500 500 HzHz1000 1000 HzHz 50 50 HzHz 1000 1000 kW kW 4 4 TonneTonne 1000 1000 kW kW 4 4 TonneTonne 1000 1000 kW kW 4 4 TonneTonne 1000 1000 kW kW 4 4 TonneTonne 1000 1000 kW kW 4 4 TonneTonne 1250 1250 kW kW 4 4 TonneTonne 2000 2000 kW kW 4 4 TonneTonne 3000 3000 kW kW 4 4 TonneTonne 4000 4000 kW kW 4 4 TonneTonne 1000 1000 kW kW 3 3 TonneTonne 1000 1000 kW kW 2 2 TonneTonne 1000 1000 kW kW 1.5 1.5 TonneTonne 1000 1000 kW kW 1 1 TonneTonne 提高频率提高频率 增大功率增大功率 减小炉体容量减小炉体容量 INVERTER TECHNOLOGY INDUCTOTHERM INDUCTOTHERM IGBT - SCRIGBT - SCR 每个IGBT需要两个触发模块 一个控制开通，一个控制关断 INDUCTOTHERM IGBT - SCRIGBT - SCR INDUCTOTHERM IGBTIGBT INDUCTOTHERM IGBT - SCRIGBT - SCR 功率功率 Power-Power-TrakTrak 其他其他 额定容量额定容量 可控硅数量可控硅数量/ /触发电路触发电路 IGBT IGBT数量数量/ /触发电路触发电路 1,00022816 1,500441224 2,000661632 2,500882040 3,000882448 功率功率 Dual-Dual-TrakTrak 其他其他 额定容量额定容量 可控硅数量可控硅数量/ /触发电路触发电路 IGBT IGBT数量数量/ /触发电路触发电路 1,000441624 1,500882448 2,00012123264 2,50016164080 3,00016164896 INDUCTOTHERM 逆变开关器件逆变开关器件 可控硅 60 Hz - 10 kHz 熔化加热高频加热 MOSFET 30 kHz - 1 MGHz 能量储 存量 频率 IGBT 3 kHz - 50 kHz INDUCTOTHERM 短路保护短路保护 INDUCTOTHERM 功率因数功率因数 串联线路串联线路 和和 并联线路并联线路比较比较 功率大小功率大小 101020203030404050506060707080809090100100 1 1 0.80.8 0.60.6 0.40.4 0.20.2 0 0 功率因数功率因数 INDUCTOTHERM 整流变压器的整流变压器的KVA KVA 串联线路串联线路和和并联线路并联线路的比较的比较 100100 功率大小功率大小 101020203030404050506060707080809090100100 8080 6060 4040 2020 0 0 变压器的变压器的KVAKVA 120120 INDUCTOTHERM 串联逆变线路中谐波电流的含量串联逆变线路中谐波电流的含量 谐波次数 5th 7th 11th 13th 17th 19th 谐波含量 串联逆变线路中变压器的KVA值最小，因此谐波含量最小 17.5 11 04.5 03 01.5 01.25 3相6脉冲 02 01.5 04.5 03 00.22 00.15 6相12脉冲 02 01.5 01 00.75 00.22 00.15 12相24脉冲 INDUCTOTHERM 通过斩波来控制直流电压通过斩波来控制直流电压 功率因数和可控硅移相角的关系功率因数和可控硅移相角的关系 306090120150 相控角 P o w e r F a c t o r 180 串联线路 不控制整流，始终在最 高电压 并联线路 可控整流降低直流电 压时的功率因数 线功率因数自动减小 最大的线功率因数 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 INDUCTOTHERM WAVE CHOPPING TO CONTROL DC VOLTAGEWAVE CHOPPING TO CONTROL DC VOLTAGE 0 平均直流电压及波纹 全导通时的最大电压 通过斩波降低电压 功率因数 0.95 功率因数 0.4 INDUCTOTHERM L2 L1 L3 0 2 3 4 561 879101112 6相供电线路 Fully ConductingRectified L5 L4 L6 电压反馈线路的功率因数理论上可达到0.98 平均直流电压及波纹 INDUCTOTHERM 并联逆变器和串联逆变器的性能比较并联逆变器和串联逆变器的性能比较 电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈 功率因数 随着功率下降而降 低 恒定大于0.95 电流畸变 较低 0.95 较高 q 线电压毛刺 较高较低 INDUCTOTHERM INDUCTOTHERM DUAL-TRAKDUAL-TRAK 炉体炉体1 1 炉体炉体2 2 0 0 100%100% kWkW 0 0 100%100% kWkW 功率能够在额定功率范围内以任意比例分配 INDUCTOTHERM DUAL-TRAKDUAL-TRAK 19931993年年1212月月2121日日 应达公司应达公司 INDUCTOTHERM DUAL-TRAKDUAL-TRAK 双供电电源双供电电源 3,6 或 12 相交流电 整流桥 滤波电容 逆变器 炉体线圈 炉体电容器 FURNACE COIL 炉体电容器 逆变器 0 -100 % 功率 0-100 % 功率 功率分配控制 这一点的能量恒定保这一点的能量恒定保 持在持在 100%100% INDUCTOTHERM DUAL-TRAKDUAL-TRAK 双供电电源双供电电源 3,6 或 12 相交流电 整流桥 滤波电容 逆变器 炉体线圈 炉体电容器 FURNACE COIL 炉体电容器 逆变器 0 -100 % 功率 0-100 % 功率 功率分配控制 这一点的能量恒定保这一点的能量恒定保 持在持在 100%100% INDUCTOTHERM 双供电电源双供电电源 MELTING CYCLE INDUCTOTHERM 单单 供供 电电 系系 统统 TimeTime MaximumMaximum 功率功率铁水量铁水量 生产熔化周期生产熔化周期非生产的除渣和浇注周期非生产的除渣和浇注周期 总的周期时间总的周期时间 X 100 = X%X 100 = X% 电源的利用率电源的利用率 生产周期时间生产周期时间 总的周期时间总的周期时间 X X 小于小于100100% 50% 到到 7575% % 得很正常的得很正常的 POWER-TRAKPOWER-TRAK MELTING CYCLE INDUCTOTHERM 双双 供供 电电 系系 统统 第一个生产周期第一个生产周期 铁水量铁水量炉炉2 2 MaximumMaximum 功率功率铁水量 铁水量- -炉炉1 1 TimeTime 生产熔化周期生产熔化周期 非生产周期非生产周期 第二个生产周期第二个生产周期 第三个生产周期第三个生产周期 POWER