时间:2015年7月3日
串联谐振和并联谐振中频电源优缺点比较
比较项目 |
SCR全桥并联谐振逆变中频电源 |
SCR半桥串联谐振逆变中频电源 |
输出电压波形 |
正弦波 |
矩形波 |
输出电流波形 |
矩形波 |
正弦波 |
感应线圈基波电压 |
逆变输出电压 |
逆变输出电压的Q倍 |
感应线圈基波电流 |
逆变输出电流的Q倍 |
逆变输出电流 |
电网侧功率因数 |
功率因数低,一般在0.3~0.85,因为整流时可控硅处于半开放状态,一般需加谐波治理和无功补偿装置 |
始终大于95% ,因为整流时可控硅处于全开放状态,不需要加谐波治理和无功补偿装置 |
谐波干扰 |
较高 |
谐波含量几乎没有 |
节能性 |
相对串联谐振电源能耗高 |
节能效果明显,理论上比并联谐振电源可节约22% |
启动性 |
启动成功率达不到100%,尤其是设备在重载情况下难以启动,而且并联谐振电源是调压调功,通过调节电压来调整功率。 |
可实现100%启动,因为串联谐振电源采用的是调频调功,通过调整逆变的频率来改变功率,故启动性能好。 |
恒功率输出能力 |
冷料启动阶段输出功率较低;改进逆变控制后可接近恒功率运行,但控制技术简单 |
整个熔化过程中始终可以保持恒功率运行,控制复杂 |
工作频率范围 |
高至8000 Hz 主要用于感应熔化和保温 |
目前最高可达4000 kHz 适用于感应熔化和保温,也适用于透热和淬火 |
工作稳定性 |
故障率高 |
故障率低 |
器件过流容量和过流保护 |
过流容量小,保护电路简单 |
过流容量大,保护电路复杂, 技术要求高 。 |
配置电源变压器的余量要求 |
较大。变压器配置容量约为固体电源最大输出功率的1.25倍。 |
较小。变压器配置容量约为固体电源最大输出功率的1.1倍,可为使用单位节约变压器基本费用 |
电源功率共享可能性 |
不能 |
可以 |
设备价格 |
较低 |
串联系列的价格通常比并联系列高,因为槽路电流通过可控硅,滤波采用电容滤波。 |
备件价格 |
低 |
低 |
运行成本 |
运行成本较高 |
运行成本较低 |
串联中频感应熔炼炉特点
串联逆变中频感应熔炼炉(以下简称串联电路)主回路电路图。该种供电方式是l台电源可以同时向2台电炉馈电熔炼,亦可以1台炉子熔炼,另1台保温。以我公司生产的一拖二串联中频感应电炉为例,逆变部分是由2个半桥式逆变电路相串联。这种串联电路在使用过程中,整流电路一直处于全导通状态,所以功率因数≥0.95(整流输出电压Ud恒定不变),串联电路功率输出是通过调节逆变导通角大小来控制的。
这里所指的功率因数是:COS¢=P/S
式中:P有功功率。S视在功率.¢——电路中电压与电流之间相位差。
并联中频感应熔炼炉的特点
并联电路中频感应电炉逆变部分为并联电路。这种并联电路在使用过程中,功率输出是通过调节整流导通角大小来控制的,整流电路一直处于被调节状态(整流输出电压处于不断的变化中)。并联电路的功率因数与整流导通角成正比例,当电炉打新炉衬烘炉或新开炉时,小功率输出时间较长,整流导通角前移很小,功率因数严重不达标。影响变压器的利用率,同时也严重影响生产率。当用大、小中频电源(并联电路)加换炉开关切换的方式时,存在换炉开关的工作电流过大、换炉开关的工作电流产生集肤效应(工作频率50Hz)以及切换频繁等问题.因而难以稳定工作。通常换炉开关的工作电流=中频电流×Q(品质因数系数为12)。
串联电路中频感应电炉的新特点:
概括起来,串联电路中频感应电炉大致有以下几个创新特点:
1)新型无功功率补偿变频技术的运用。负载串联谐振时,变频电源中的整流桥工作在全导通状态,系统功率因数>0.95。
2)功率控制与多供电分配技术的有机结合。(一台变压器)一套整流系统在额定范围内可将电能无级分配给多台逆变器,逆变器再根据工艺需要无级调功给感应电炉供电。
3)系统成套自动化程度高、优化组合功能完备。
4)节能效果显著
①采用并联逆变技术的变频电炉平均COS¢≥0.8,采用串联逆变技术其COS¢≥0.95,可节能10%。
②与其他电路相比,负载回路的电流要小10一12倍,可节约运行电耗3%。
③无需大容量滤波电抗器,又可节约电耗1%。
④每台感应熔炼炉由一组逆变器独立供电,无需安装大电流换炉开关切换,可节约电耗l%。
⑤串联逆变器,在运行功率特性曲线中,不存在功率凹角部分即功率损失部分,使之熔炼时间明显缩短,既增加产量又节省电耗,可节能7%
⑥上述5项共节能(电)22%。
国际应用情况分析
由于串联谐振中频感应电炉具有以上特点和优势,很适合于铸造行业使用,属于铸造行业熔炼设备的发展方向。目前国际上铸造行业并联电路的中频电炉产品已逐步被淘汰,国内新上项目中也很少使用。