半桥串联逆变中频电源技术方案

一、概况:

1、设备类型：

本设备为节电型产品，采用半桥串联逆变中频电源（电压谐振，电炉无论是冷态，热态，加半炉料或加满料时，半桥串联逆变器都能够输出额定功率，功率因数恒定为0.98。）具有速度熔化，能耗低，运行稳定可靠等特点。

基本配置：一套IGBT中频电源，一台感应线圈，一套闭环冷却塔。配远程操纵箱。

2.工程说明

1.乙方负责的指导安装并免费调试。

2.验收分为二次。

初验收：在乙方厂内，主要准对设备所有零部件参数及数量型号等验收，双方确认无误后签字即可发货。

终验收：设备按照设计的各项指标参数满功率运行24个小时，设备达到设备标准及为合格。

安装调试结束后30天内甲方不能安排设备调试终验收视为默认终验收合格。

二、半桥串联逆变中频电源主要技术指标

三、串联逆变中频电源简介:

IGBT中频电源的特点：

 [1]、可靠性高。由于IGBT是自关断元件，不易发生逆变换向失败、保护动

作也是瞬时的。IGBT的使用寿命在高技术的管理下是半永久性的。可以做到长期运行无故障。

[2]、节电。由于采用串联电路并设计无功电流小，使电耗大为减小。

[3]、用IGBT完成的串联逆变电路，精心应用高技术，就可以设计极其简单的线路，轻松完成单一电源双输出、实现“一拖二”，使操作者容易掌握、维护简便。

[5]、操作简便。

 [6]、对电网无污染，成套设备对电网的功率因数高，不需外加任何补偿措施，成套电炉设备对电网的功率因数在运行的全过程中都保持在0.98±2%。

[7]、启动可靠。IGBT是全控器件，它的开通和关断完全可以通过控制极的电压变化来实现。故启动性能好，不论炉料在任何状态下，均是一次启动成功。

四、使用条件

    本装置要求在下列条件下使用：

1、 海拔不超过1000米。

2、 环境通风良好，周围环境温度不低于+5℃、不超过+40℃。

3、 装置停用期间，冷却水必须放净，且环境温度不低于-30℃。

4、 周网介质相对湿度不超过85%。

5、 电网电压波动不大于±5%。

6、 本装置只在无导电尘埃、无易燃易爆、无腐败蚀性气体与蒸汽的场合使用。

7、 在无强烈震动和冲击的室内使用。

8、 冷却水进水温度为+5℃~+35℃，出水温度不得超过+40℃，进口水压应为

0.08~0.1Mpa，冷却水酸碱度PH值在6~8.5范围内,硬度不大于8度(每度为1升水中含10毫克CaO)。不容解物质不超过0.03mg/l,且不可在凝露情况下使用。

五、电路基本原理

IGBT中频电源装置，主电路原理是，从电网输入三相工频交流电，经硅二极管三相整流桥，全波整流成为脉动直流电，又经Cd、Ld滤波成平滑的直流电，送入由IGBT元件组成的半桥式逆变被动为主动器，逆变成所需的交流电，逆变桥的输出端接向由感应器L与补偿电容器C组成的串联振荡电路。本装置的输出频率由主控电路的调控频率f1控制，还与LC串联振荡电路的固有振荡频率fo有关，f1=fo时，即能输出所需最大功率。当负载参数变化时，主控电路自动控制f1使其跟踪fo的变化以保证时刻输出最大功率。本装置的功率调节是通过主电路调节逆变桥的工作状态来实现的，调整方便、灵活。

整流触发电路。三相半控整流桥中的三只可控硅是作为电子快速开关用，工作时由脉冲振荡器输出10kHz的一列脉冲打开三只可控硅，整流桥作不控的全波整流，当需停止工作或需保护时，自动封锁整流脉冲使快速开关断开。

逆变控制电路。设有IGBT控制、频率控制、功率控制、中频限流控制、中频限压控制、中频过流保护、工频过流保护、接地保护、水压上下限保护、电网过压欠压保护等。各种保护均是通过封锁整流脉冲及IGBT栅极脉冲来实现的。

六、结构说明

    1、本装置为柜式结构。

2、前右门内为电源主开关、控制电源开关、整流电路，下部为滤波电抗器。

4、前左门上，安装直流电压表、直流电流表、中频电流表、起动按钮、停机按钮、功率调节旋钮等。

1、 前左门内上方安装逆变器，下方安装中频电容器组。

2、 前右门上内安装控制系统。

六、安装调试

[1]、安装

1、 安装好时必须修整好因运输中造成的如：线头松脱、螺栓松动、焊点或

器件受损脱落等，以及处理好受潮影响，方能使用。

2、 电源柜需装于通风良好、不受水汽侵袭、无导电尘埃、无油污气体的电

源室内，环境温度为+5℃~+40℃，与墙距离应大于1米。

    3、接通并检查水路、水质、水压应符合要求，排除水管弯折与堵塞。

[2]、调试

设备在使用前必须调试正常。按下列步骤，对逆变器进行检查：

①只合控制部分的电源（注意：不要合主电路的大空气开关），按机柜门上的

逆变启动按钮（绿色按钮），将功率调节旋钮顺时针调到最大位置，用双线示波器观察各IGBT模块控制极上的驱动信号是否正常（脉冲约为50%的方波，脉宽顶部约为+15V，休止部分约为-8V。上升沿和下降沿在1μS以内，桥臂上下两个IGBT栅极脉冲的死区大于2Μs），并确认同一桥臂的IGBT驱动信号是同相位的（上、下沿的误差不能超过0.5Μs），上、下桥臂的IGBT驱动信号必须是反相的。

②整流脉冲的检查。按启动按钮，三只SCR的门极应有一列脉冲，幅值大于1.8V,脉宽50%,脉冲频率约为10kHz。

③耐压试验。合主电路大空气开关（不要合控制电压开关）。此时应见直流电压表指针徐徐升至500V以上，观察设备是否正常（无异常声音、无异味、各器件无击穿现象），保持10分钟在右，视设备正常，可关主电源开关。这时直流电

压自动徐徐降至零。

④按下列步骤，启动逆变器。

通冷却水，检查各冷却水通路是否正常。将功率调节旋钮反时针调到最小位置，依次合水泵开关、合控制电源开关、合主电源开关，注意直流电压表随充电上升到近500V时即可。按启动按钮，延时2秒钟在右逆变器即启动。有关各表应有相应的指示，逐渐将功率调节旋钮顺时针调大，直流电流及功率表指示立即增大并达到给定值。此时设备已进入正常运行。由设备生产厂派出人员将各保护设定值调到需要的数值（设备出厂前已基本调好，在现场可根据需要作适当调整）。

⑤主控板电位器说明

P₁——调中频电流波形勾头，使接近正弦波，并留约20⁰角度。

P₂——调中频电流截流值大小。

P₃——调工频电流截流值大小。

P₈——调中频电流保护值大小。

P₉——调工频电流保护值大小。

P₁₀——频率表校准。

⑥按下述步骤停机。

先将功率调节旋钮反时针调到最小位置，按逆变停止按钮，中频声立即停止。关主电源开关，这时观察直流电压表下降到零时，再最后关控制电源开关、水泵

开关。

⑦主控板信号指示灯说明：

⑧外部保护板信号指示灯说明：

⑨警示：主电源开关合闸、逆变启动后，禁止用示波器或用表测试任何部位，否则将因仪器测试端外参数的接入而引起故障。

七、维护和检修

1、 本设备每月检查一次，清除机内尘土灰垢，检查IGBT模块、主电路通

电回路上的各螺栓是否松动和是否有损坏的器件。如有松动情况，应修整后再使

用。要保持柜内清洁明亮。

2、 如设备暂不使用，应加强干燥措施，加强通风，以免受潮引起设备损坏，

以及各电子元件变质，冬天应排除系统中的积水，防止冻结损坏管道。

    3、由于半导体功率开关器件的过载能力已经设定，不允许超载运行。

4、在设备工作过程中，不允许在输出回路（感应器线圈）和机内有任何碰

线（短路）发生，否则会导致设备损坏。

5、本机需要适时调整的参数少，因此用户在维修中，不需去调节任何电器，

如有元件损坏，正确更换，即可立即再投入运行。

6、用户单位应配专门操作、维修人员，其他人员不得乱动。以防发生人为

故障或故障扩大。

    7、用户单位应备有检修用仪表，如万用表、20MHz双踪示波器等。

8．本设备故障很容易判断，并且IGBT模块不易损坏，可用万用表测量IGBT

模块的CE两极电阻值，一般情况只要CE两极不短路即可认为IGBT模块是正常的。如测得IGBT模块CE极短路，则可检查各控制板的有关指示灯的信息和

输出信号来查出故障在哪块板上，更换新板，重复“调试”部分各条的操作即可。

    9、夏天因进水温度太低（与室温相比），电源柜内易出现凝露，这时必须立即停机，设法提高进水温度，直至消除凝露方能开机使用。

    10、保持机内通风，使各控制板上元件散热良好。

    11、电源柜中，电路表面如覆盖了导电尘埃及油污应及时用丙酮或酒精清擦干净，以保证设备无故障运行。

八、逆流式闭环冷却塔技术的选择

设备选型：

按照4台电源120kw/台计算，总功率480kw采用逆流式闭环冷却塔来冷却中频电源柜，计算水冷塔的流量为10T采用ZXZ-N10T逆流式闭环冷却塔。

冷却塔外壳采用宝钢镀铝锌板，防锈防腐，经久耐用。换热设备、连接螺丝、补水箱使用304不锈钢材质；永不腐蚀。电机使用工业级别，三防电机，水冷塔可户外直接使用；主水泵配备一台备用，防止单台故障，造成设备损失。电控采用温度控制，节能省电；温度控制在50度以下。