感應(yīng)加熱變頻電源綜述

感應(yīng)加熱是一門年輕的學(xué)科。雖然它的原理發(fā)現(xiàn)的較早，但人類真正廣泛應(yīng)用該項技術(shù)還是近三十年的事情?，F(xiàn)在它的重要性越來越被人們所認(rèn)識。

早在19 世紀(jì)科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象：1831 年法拉第(Michael Faraday)發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)規(guī)律

;1868 年?？继?Foucault)提出渦流理論;1840年焦耳-楞茨確定了電阻發(fā)熱的關(guān)系式Q=I2Rt，這些都是感應(yīng)加熱的理論基礎(chǔ)。

感應(yīng)加熱裝置由兩部分組成，一部分是提供能量的交流電源，也稱變頻電源;另一部分是完成電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)換的感應(yīng)線圈，稱感應(yīng)爐。早期的感應(yīng)加熱電源，工頻有(50 Hz或60 Hz)固態(tài)電源，中頻有發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)和固態(tài)電源，高頻則有電子管電源。第二次世界大戰(zhàn)前后的感應(yīng)加熱設(shè)備基本上是上述的初級發(fā)展水平。

制約感應(yīng)加熱發(fā)展的主要原因是感應(yīng)加熱電源，而電源又受制于高頻或大功率的開關(guān)器件。因此電力電子功率器件的發(fā)展，才真正促進(jìn)了感應(yīng)加熱電源的發(fā)展。1957年美國研制出世界上第一只普通的阻斷型可控硅，我們現(xiàn)在稱為晶閘管(SCR)，經(jīng)過20世紀(jì)60 至70年代的工藝完善和產(chǎn)品開發(fā)，70 年代后期已形成從低電壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品，從而使固態(tài)感應(yīng)加熱電源，走向了實用化階段。與此同時，世界各國研制了大量的派生器件。如逆導(dǎo)晶閘管(RCT)，門極輔助關(guān)斷晶閘管(GATT)，光控晶閘管(LTSCR)、以及80 年代發(fā)展的可關(guān)斷晶閘管(GTO)等。

今天的電力半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展更是琳瑯滿目，簡單歸納有：大功率二極管;晶閘管(SCR);雙向晶閘管;門極關(guān)斷(GTO)晶閘管(最大8 500 V，3 500 A);

雙極結(jié)型晶體管(BTT 或BPT);功率MOSFET;靜電感應(yīng)晶體管(SIT)，(最大1 000 V，300 A，50 MHz);絕緣雙極型晶體管(IGBT)(最大6 500 V，2 500 A);

MOS 控制晶閘管(MCT);集成門極換向晶閘管(IGCT)。這些器件還正在不斷更新和完善中，這些電力半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電力電子設(shè)備的核心，更是感應(yīng)加熱電源賴以發(fā)展的基礎(chǔ)。它們?yōu)楦袘?yīng)加熱電源設(shè)備帶來前所未有的活力和廣闊的發(fā)展前景。

1 感應(yīng)加熱應(yīng)用范圍和優(yōu)越性

感應(yīng)加熱的歷史，算起來也不過一百多年，在我國大規(guī)模應(yīng)用，也是改革開放以后的事，但發(fā)展前景非常看好。

1890年瑞典人發(fā)明了第一臺感應(yīng)爐———開槽式有心爐。1916年美國人制造出閉槽式有心爐，用于有色金屬冶煉。無心爐是1921年在美國出現(xiàn)，當(dāng)時采用的是火花式中頻電源。后來才出現(xiàn)了中頻機(jī)組電源和固體式晶閘管變頻電源。工頻爐和工頻電源產(chǎn)生于20世紀(jì)30年代，高頻電源等由于不同的工藝要求而后相繼問世。

感應(yīng)加熱早期主要用于有色金屬熔煉和熱處理工藝，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如表1 所列。

感應(yīng)加熱的廣泛應(yīng)用，究其原因，主要是它本身相對于別的加熱方式所具有的一些獨特性。

1)加熱速度快，可節(jié)能。感應(yīng)加熱是從金屬內(nèi)部，透入深度層開始加熱，大大節(jié)省了熱傳導(dǎo)時間。

其它加熱是從外到內(nèi)，導(dǎo)熱時間長。據(jù)實驗，加熱同一坯料到一定溫度，感應(yīng)加熱只需火焰爐加熱時間的1/10。

2)加熱溫度高，是非接觸式的電磁感應(yīng)加熱。

3)可進(jìn)行局部加熱，容易控制加熱部位。被加熱產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，加熱工件的質(zhì)量再現(xiàn)性與重復(fù)性好，各種參數(shù)容易控制。

4)控制溫度的精度高，可保證溫差在±0.5%～1%范圍內(nèi)。

5)感應(yīng)加熱的熱效率高，一般可達(dá)50%~70%，而火焰爐的熱效率一般只有30%左右。

6)容易實現(xiàn)自動化控制。

7)作業(yè)環(huán)境好，環(huán)保，幾乎無熱、噪聲、粉塵等污染。作業(yè)占地少，生產(chǎn)效率高。

8)能加熱形狀復(fù)雜的工件，加熱或熔煉都能間歇工作。

9)熔煉中溶液有電磁攪拌作用?？梢跃鶆虻卣{(diào)整金屬液成分，溶液溫度均勻，不會出現(xiàn)局部高溫。

金屬燒損少，這一點，對熔煉稀有金屬更為重要。

2 國外感應(yīng)加熱電源現(xiàn)狀

1)工頻(50 Hz或60 Hz)感應(yīng)加熱電源這種電源比較實用，用于大型工件的整體透熱、大容量爐的熔煉和保溫。國外的工頻感應(yīng)加熱裝置單臺可達(dá)數(shù)百MW，用于數(shù)10 t的大型工件透熱或數(shù)百t的鋼水保溫。目前雖然固態(tài)功率器件構(gòu)成的電源有取代工頻感應(yīng)加熱電源的趨勢，但短期內(nèi)，在電源的容量、價格和可靠性方面還難以與構(gòu)造簡單的工頻感應(yīng)電源競爭。

2)中頻電源(50 Hz 或60 Hz 以上~10 kHz) 晶閘管感應(yīng)加熱電源已完全取代了傳統(tǒng)的中頻發(fā)電機(jī)組和電磁倍頻器。國外的單臺容量已達(dá)數(shù)十MW。

3)超音頻電源(10耀100 kHz) 早期采用晶閘管———時間分割電路和倍頻電路構(gòu)成超音頻電源。20 世紀(jì)80 年代開始，隨著新型器件(GTO、GTR、MCT、IJBT、BSIT、SITH 和IGBT)的相繼問世，由這些器件構(gòu)成的簡單逆變橋電路得到了很大的發(fā)展，占據(jù)了感應(yīng)加熱電源主導(dǎo)地位。其中IGBT更是一支獨秀，受到了開發(fā)者的重視。90年代初期，日本就采用IGBT 研制出了1 200 kW/50 kHz 的電流型感應(yīng)加熱電源。我國1998年進(jìn)口日本的3 200 kW/80 kHz感應(yīng)加熱線在上海運(yùn)行，是當(dāng)時國際上最先進(jìn)的電源之一。一些發(fā)達(dá)國家如美國，英國，法國，瑞士等都研制出了超音頻感應(yīng)加熱電源，已達(dá)數(shù)千kW。

4)高頻電源(100 kHz 以上) 目前正處在傳統(tǒng)的電子管振蕩器向固態(tài)電源的過度階段。領(lǐng)先的國家有日本，西班牙，德國，比利時，美國等，采用的器件有SIT和MOSFET，感應(yīng)加熱電源可達(dá)到1MW/15~600 kHz。

我國與國外先進(jìn)國家在感應(yīng)加熱方面進(jìn)行比較，存在較大的差距。

3 國內(nèi)感應(yīng)加熱電源技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀

我國感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用，起源于上世紀(jì)50 年代，感應(yīng)加熱技術(shù)幾乎全來自前蘇聯(lián)和捷克等國家，主要用于機(jī)床、紡機(jī)、汽車、拖拉機(jī)等制造業(yè)。感應(yīng)加熱集中在工件表面淬火方面，熔煉和透熱方面用的較少。20世紀(jì)60年代，由于和蘇聯(lián)的關(guān)系破裂，我國走上了感應(yīng)加熱技術(shù)獨立發(fā)展的道路。這段時間直到改革開放后，由浙大開發(fā)了第一臺并聯(lián)式晶閘管中頻電源，并向全國推廣。有關(guān)單位相繼也生產(chǎn)了容量在幾百kW，頻率500 Hz~8 kHz的中頻電源。電子管式超音頻電源也研制成功，填補(bǔ)了我國8~200 kHz之間的頻率缺口。

感應(yīng)加熱電源真正大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)則是20世紀(jì)80年代后。近20 多年間我國在感應(yīng)加熱電源和感應(yīng)加熱領(lǐng)域發(fā)生了令人注目的變化，此階段從德國、美國、英國、法國、日本、意大利、西班牙、比利時和俄羅斯等工業(yè)發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了數(shù)百套感應(yīng)加熱成套裝置(含電源)。粗分類有：各種淬火設(shè)備及電源;透熱設(shè)備及電源;高頻釬焊設(shè)備;熔煉設(shè)備及電源;熔煉設(shè)備無心感應(yīng)爐、有心感應(yīng)爐。

20世紀(jì)90年代，國外的一些感應(yīng)電爐公司直接到中國來辦廠，如美國的英達(dá)感應(yīng)加熱公司，彼樂公司等，和國內(nèi)的同行業(yè)廠家同臺競爭。他們的產(chǎn)品技術(shù)含量高，電源功率大，品牌全，爐子噸位大，生產(chǎn)線規(guī)模大，占據(jù)了國內(nèi)的很大一部分市場。只是他們的設(shè)備價格高(國內(nèi)同性能產(chǎn)品大約是其價格的1/10)，這才使技術(shù)落后于他們的國內(nèi)廠家，有了一定的市場發(fā)展空間。

國內(nèi)感應(yīng)加熱方面除了國外在國內(nèi)的辦事機(jī)構(gòu)外，從地域上還分“南派”和“北派”技術(shù)和產(chǎn)品方面的競爭。“南派”以浙江大學(xué)為中心源，從技術(shù)和人事關(guān)系上衍生出浙江、上海、江蘇一帶的感應(yīng)電爐公司，其代表有振吳、四達(dá)、兆力等公司，主導(dǎo)著南方的熔煉爐市場。“北派”是以西安交大、西安電爐研究所、西安重型電爐廠(現(xiàn)西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠)所在地西安為中心，衍生出西安，洛陽，山東，河北，山西等地的電爐公司。僅西安市感應(yīng)加熱的公司就達(dá)百家之多，是名副其實的中國電爐設(shè)計、制造中心。這些廠家中比較有影響的有西安電爐研究所、西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠、西安機(jī)電研究所、陜西海意機(jī)電制造有限公司、西安動化、博大、秦翔、華立等電爐公司。

感應(yīng)加熱的市場發(fā)展前景看好，據(jù)行內(nèi)人士講，西安的幾個大的感應(yīng)爐公司，在2006年、2007年的年產(chǎn)值均在幾千萬至一個億之間，而且產(chǎn)值逐年度快速遞增。其中電爐所、海意公司、機(jī)電所、動化公司等有多臺感應(yīng)爐出口第三世界國家。據(jù)證實，僅海意公司一家2006年就向俄羅斯，哈薩克斯坦等國出口2 t、3 t感應(yīng)爐7臺套。

目前國內(nèi)感應(yīng)加熱電源的技術(shù)水平表現(xiàn)在下面幾點。

感應(yīng)加熱的高頻、中頻小功率電源大量的采用IGBT 及MOSFET晶體管功率器件，功率在幾kW 到幾百kW，頻率從10 kHz到幾百kHz。這種電源多用于淬火，適應(yīng)于不同透入深度的工件硬層處理。另有量的雙頻電源和超高頻(27.12 MHz)小功率電源。

雙頻電源一般是指高頻與超音頻組合，例如超音頻40 kHz和中頻0.5 kHz 組合,這樣的感應(yīng)加熱電源不但效率高，而且更適應(yīng)處理不同透入深度的工件。

感應(yīng)透熱方面，工頻電源和中頻電源在市場上同時都在應(yīng)用。在中頻電源未發(fā)展起來的前20年，工頻電源在感應(yīng)透熱和熔煉方面起著主導(dǎo)作用，現(xiàn)正在逐步退出市場。兩種電源的區(qū)別在于工頻電源是由50 Hz 輸出，頻率不變，功率的調(diào)節(jié)靠前端的變壓器抽頭調(diào)輸出電壓達(dá)到調(diào)功率的目的。由于負(fù)載是一相，輸入是三相電，所以電源內(nèi)有三相調(diào)平衡裝置;工頻電源功率因數(shù)可補(bǔ)償?shù)?。中頻電源是眾所周知的典型的AC-DC-AC變頻結(jié)構(gòu)，即先把三相工頻電源整流成單相直流，濾波后再逆變?yōu)楦鞣N頻率的中頻單相交流電源，供給負(fù)載感應(yīng)線圈。

一般椎300 mm 以上的金屬棒料、錠料透熱，大型軸承表面處理多選用工頻電源;椎300 mm 以下的金屬棒料等多選用中頻電源。但也有例外的情況，如2005年公布的國家科技進(jìn)步一等獎第六項“100 MN鋁擠壓設(shè)備技術(shù)”，其中用的是2 600 kW 中頻加熱電源，爐子加熱的是椎560 mm×1 950 mm 鋁錠，屬于國際上特大型設(shè)備之一。該項目采用計算機(jī)控制，梯度加熱，還設(shè)計了297 mm×279 mm×580 mm 鋼錠透熱裝置，用的中頻電源是2 400 kW，400 Hz，加熱溫度達(dá)到1 300℃。

國內(nèi)還有幾臺不同功率的電源在同一透熱線上聯(lián)合工作的情況，這些電源功率從2 000 kW 至幾百kW，每個電源負(fù)擔(dān)幾個加熱線圈，完成一個區(qū)域的加熱。幾個電源和各自若干個線圈組合起來，達(dá)到了整個生產(chǎn)線的感應(yīng)加熱要求。

感應(yīng)熔煉方面，近10年發(fā)展特別快。10年前，5 t以上無心感應(yīng)熔煉爐很少見，基本上都配的是工頻電源。中頻爐因電源功率小，所配爐子大多數(shù)都在2 t以下?，F(xiàn)在已生產(chǎn)出的無心感應(yīng)爐有5 t，7 t，10 t，15 t，20 t，25 t，30 t，35 t，40 t 熔煉爐，10 t熔鋁爐(相當(dāng)于30 t熔鐵爐體積)，70 t銅保溫爐(見圖1)。這些無心感應(yīng)爐所配電源，少數(shù)電源功率器件是IGBT，其余基本上都采用的晶閘管功率器件。利用管子的串并聯(lián)技術(shù)，電源裝機(jī)容量已接近20 MW，利用多個電源聯(lián)合能使輸出功率更大。

為適應(yīng)熔煉爐工藝中熔煉和保溫工藝的同時需要，國內(nèi)還開發(fā)出了雙供電變頻電源：一臺電源同時輸出功率到兩臺爐體線圈上，這樣可使一臺變頻電源的功率能靈活的分配給兩臺爐體，即把一臺電源的大功率分配給熔煉爐，余下小功率分配給保溫爐。[!--empirenews.page--]

兩臺爐的功率可自由互補(bǔ)的調(diào)整，整體不超過電源輸出總功率，也可以同時將小功率輸出到兩臺爐體用以保溫。市場上稱這種電源為DX中頻電源，俗稱“一拖二”中頻電源。國內(nèi)“一拖二”電源的電路結(jié)構(gòu)是建立在逆變串聯(lián)諧振電源的基礎(chǔ)上的，前端電路是可控或不控的三相整流電路;中間是直流電路，由電容進(jìn)行濾波;后端電路由兩個獨立的半橋串聯(lián)逆變諧振電路進(jìn)行逆變，輸出兩路輸出頻率和功率可各自調(diào)節(jié)的中頻電壓。“一拖二”中頻電源功率器件有選晶閘管的，也有選IGBT的，這兩種電路都有成熟產(chǎn)品在工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行。這里特別要說明的是“一拖二”變頻電源在國外主電路有兩種形式：美國應(yīng)達(dá)、比樂電爐公司開發(fā)的為串聯(lián)諧振的“一拖二”;德國容克、ABP公司生產(chǎn)的是并聯(lián)諧振的“一拖二”。單機(jī)容量功率一般在1MW到10 MW。“一拖二”電源盡管市場需求量不大，但很有賣點，是代表感應(yīng)電爐公司電源開發(fā)能力的標(biāo)志。

目前，感應(yīng)加熱領(lǐng)域技術(shù)先進(jìn)性標(biāo)志主要表現(xiàn)在下面幾點。

1)高頻電源采用半導(dǎo)體功率器件，一般是輸出功率越大，技術(shù)越先進(jìn)。

2)感應(yīng)熔煉中頻爐，電源功率越大，整流的脈波數(shù)較多，如18、24 脈波，配置的爐體越大，說明技術(shù)越先進(jìn)。

3)真空感應(yīng)爐，一般是噸位越大技術(shù)越先進(jìn)。

4)特種感應(yīng)加熱，被加熱金屬溫度越高或溫度控制的精度誤差越小，其技術(shù)含量越高。

5)感應(yīng)加熱的雙供電電源(一拖二)和多供電電源(一拖多)，一般是功率越大，拖的爐子越多，技術(shù)含量越高。

6)感應(yīng)加熱、熔煉、淬火過程的計算機(jī)軟件對其系統(tǒng)的檢測、控制、管理的簡單化、傻瓜化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和故障自診斷，加上觸摸屏技術(shù)的采用，都是感應(yīng)加熱技術(shù)先進(jìn)性的標(biāo)志。

4 感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢

隨著電力電子功率器件的大容量化，高頻化，電子技術(shù)裝置的控制由模擬向數(shù)字化，自動向智能化發(fā)展，感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)以下幾個方面的特點。

1)高頻化感應(yīng)加熱電源中頻段主要采用晶閘管;超音頻段主要采用IGBT;高頻頻段，原來是SIT，現(xiàn)在主要發(fā)展MOSFET電源，采用IGCT的電源也開始亮相。高頻電源的需要催生了新的功率器件，而新的器件又反過來促進(jìn)了高頻電源的發(fā)展。高頻電源由于對功率器件、相關(guān)元件，以及布線、結(jié)構(gòu)、接地、屏蔽都有要求，一般很難把功率作大、頻率作高，所以這方面仍有許多應(yīng)用技術(shù)需要進(jìn)一步探討，開發(fā)。

2)大容量化從電路原理角度來看，感應(yīng)加熱電源的大容量化，如幾十MW，幾百MW，都是可以實現(xiàn)的，但事實上大功率電源要受制于目前電力電子功率開關(guān)器件的限制。目前解決電源大容量化，有以下三種技術(shù)途徑。

其一，是功率器件進(jìn)行串并聯(lián)方式。功率器件串聯(lián)增加耐壓水平，并聯(lián)解決大電流問題，這種方法主要是要處理好串聯(lián)器件的均壓問題和并聯(lián)器件的均流問題。由于電子器件制造工藝和參數(shù)離散性，所以功率器件只能進(jìn)行有限的串、并聯(lián)。串并聯(lián)功率器件太多，裝置的可靠性就無法保證?，F(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行的1 000 kW(1 MW)至10 MW的感應(yīng)電源大多采用的是功率器件的串、并聯(lián)技術(shù)。

其二，是電源整流橋電路，或逆變橋電路的橋與橋之間的串、并聯(lián)。整流橋的并聯(lián)可以增大電源的電流輸入，整流橋串聯(lián)可以提高整流輸出電壓，兩者都對改善諧波有利。一般情況，整流橋串、并聯(lián)數(shù)越多，對改善諧波越有好處!整流橋的并聯(lián)要解決的是各橋的均流問題，串聯(lián)解決的是各橋間的均壓問題。多逆變橋的串并聯(lián)也是常采用的技術(shù)，比單純的功率器件串、并聯(lián)提高功率更有實際意義。事實上，超大功率電源都是用了逆變橋組成的復(fù)合逆變橋路技術(shù)。即把原來逆變橋看作一個模塊或單元，利用這些模塊或單元組成新的逆變橋路。這樣無疑增加了控制電路的復(fù)雜性和難度，可以采用計算機(jī)控制技術(shù)達(dá)到這種電路需要的同電壓，同電流，同相位，同頻率等特殊參數(shù)條件的控制需求，最終達(dá)到功率輸出更大化。國內(nèi)由雙變壓器雙電源并聯(lián)的24脈波，功率達(dá)20 000 kW，200 Hz 的中頻電源(配40 t 感應(yīng)熔煉爐系統(tǒng))如圖2所示。

其三，是多個獨立電源串、并聯(lián)的組合。這個概念不難理解，主要技術(shù)是解決好各獨立電源間協(xié)同工作的問題。目前，超音頻以上的小功率電源，把一個單機(jī)看作一個串并聯(lián)單元或模塊，多個單元通過串并聯(lián)后提高功率是一項非常有意義的研究。這種產(chǎn)品市場潛力很大。

3)主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多樣化國內(nèi)市場的感應(yīng)加熱電源主電路拓?fù)湫问接玫淖疃啵夹g(shù)相對最成熟的線路是逆變并聯(lián)電源(即補(bǔ)償電容和感應(yīng)線圈相并聯(lián)形式)，如圖3所示。這種電源的主要特點是保護(hù)功能易實現(xiàn)。

對偶于并聯(lián)電源的還有串聯(lián)電源拓?fù)湫问?，如圖4所示。

串聯(lián)電源的保護(hù)功能實現(xiàn)起來難一些，主要是利用限壓和功率管死區(qū)設(shè)置技術(shù)?？刂撇勐返倪^壓和逆變橋臂的直通問題。

以上全橋逆變功率器件除了用KK 快速晶閘管外，還可用其它功率器件，如IGBT等。

還有一種形式用的比較多的形式半橋逆變串聯(lián)，如圖5所示。這是“一拖二”感應(yīng)加熱電源用得最多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

上面所介紹的感應(yīng)加熱電源主電路結(jié)構(gòu)中，除第一種———并聯(lián)結(jié)構(gòu)市場用得最多，技術(shù)相對成熟外，其它兩種主電路結(jié)構(gòu)形式的控制回路技術(shù)還正在進(jìn)一步的發(fā)展中。

雙供電電源除采用串聯(lián)諧振電路外，并聯(lián)諧振電路的雙供電電源也是國內(nèi)的一個技術(shù)開發(fā)點。

為了減少整流電路的諧波量，國內(nèi)在推廣用IGBT代替全橋整流的晶閘管，應(yīng)用了PWM 和矩陣等控制技術(shù);也有用斬波電路來調(diào)電源的功率。這些因技術(shù)和經(jīng)驗的原因，產(chǎn)品的市場尚未推廣開。

4)負(fù)載匹配感應(yīng)加熱電源和負(fù)載感應(yīng)線圈及補(bǔ)償電容構(gòu)成了一個有機(jī)體，不可分割。負(fù)載的變化，或負(fù)載阻抗匹配的是否合適，會直接影響電源的額定功率;頻率是否能達(dá)到設(shè)計的目標(biāo)，也會影響感應(yīng)加熱的效率。感應(yīng)線圈(負(fù)載)的設(shè)計計算十分復(fù)雜，要設(shè)計出一個滿意的負(fù)載線圈并非易事。目前采用的計算方法是忽略次要參數(shù)，或依靠經(jīng)驗修正過的公式來設(shè)計，有較大誤差。今后為方便這方面的設(shè)計，急需要在理論指導(dǎo)下建立精確的數(shù)字模型，特別是利用計算機(jī)的仿真技術(shù)，以便更大范圍地適應(yīng)各種型式負(fù)載的計算精度。在國外，特別是美國，在負(fù)載感應(yīng)器(線圈)用計算機(jī)輔助設(shè)計和仿真方面已開發(fā)了專用的軟件，值得我們借鑒。

5)高功率因數(shù)與低諧波感應(yīng)加熱電源功率因數(shù)最好時，能達(dá)到0.95，很多時候是在0.85~0.9 之間。另外還有不可避免的諧波，對電網(wǎng)構(gòu)成了一定的污染，電源功率越大，這種問題越突出。新一代電源必須是高功率因數(shù)，低諧波的電源?，F(xiàn)在發(fā)展的技術(shù)有：多重化整流技術(shù)、全控功率管加上矩陣控制或PWM控制等技術(shù)、串聯(lián)線路、斬波技術(shù)等。同時也催生了電源諧波的濾除和功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)南C裝置的開發(fā)和生產(chǎn)。

6)有心感應(yīng)爐電源的變更有心感應(yīng)爐具有負(fù)載穩(wěn)定，自然功率因數(shù)高(電容未補(bǔ)償前為0.6左右，而無心爐為0.05~0.3)，噸位大(國內(nèi)有200 t的鍍鋅爐)的特點，有心感應(yīng)爐一直使用的是傳統(tǒng)的工頻電源。這種電源不能進(jìn)行無級調(diào)功率，現(xiàn)在國內(nèi)有的公司在試著用中頻電源，或接近50 Hz的變頻電源來代替工頻電源，但這種嘗試還存在許多問題，如負(fù)載的最佳匹配問題;在50 Hz 頻率運(yùn)行中，頻率共振和干擾問題;什么樣的拓?fù)潆娫锤m應(yīng)這種有心感應(yīng)爐負(fù)載等，都需要進(jìn)一步的探討。國外進(jìn)口產(chǎn)品中，在中頻主回路中不用傳統(tǒng)的PCB 線路板而用PLC(工業(yè)控制可編程器)來代替工頻電源，功率為2 400 kW，55 Hz。西安某公司在工頻電源的改進(jìn)上也取得了可喜的成果：用雙向晶閘管作調(diào)功器件，達(dá)到了工頻電源無級調(diào)功率;在三相平衡裝置調(diào)節(jié)和功率因數(shù)補(bǔ)償中采用單片機(jī)控制的電感、電容的柔性投切技術(shù)。

7)智能控制智能化控制，故障自診斷等都是感應(yīng)加熱電源發(fā)展的必然方向。這些技術(shù)的采用，將會使新一代電源運(yùn)行起來更可靠，性能更好。

這幾年，國內(nèi)電源的控制電路已基本數(shù)字化，市面上流行的中頻電源控制電路除調(diào)節(jié)器系統(tǒng)還未數(shù)字化外，其余部分都已實現(xiàn)了數(shù)字化。有的控制板還利用可編程芯片(CPLD)，開發(fā)出了電源控制專用的大規(guī)模數(shù)字邏輯電路芯片，使控制板元件和焊點少，故障率低，運(yùn)行性能良好。有的企業(yè)還用美國TI 公司生產(chǎn)的DSP 芯片TMS320LF2407、TMS320F2812等數(shù)字微處理芯片進(jìn)行電源控制電路全數(shù)字化設(shè)計的嘗試。

從現(xiàn)有情況看，要實現(xiàn)電源控制的全數(shù)字化，智能化等，采用DSP 數(shù)字微處理器和CPLD 或FPGA芯片編程技術(shù)，是一條捷徑。將TI生產(chǎn)的TMS320F2000系列芯片用作電源系統(tǒng)的控制核心應(yīng)當(dāng)是一個不錯的選擇。

5 結(jié)語

要使我國感應(yīng)加熱的發(fā)展，盡快趕上國外先進(jìn)國家同行水平，僅重視上面幾點還是不夠的，還應(yīng)當(dāng)重視：

1)要消化吸收國外引進(jìn)產(chǎn)品中的新技術(shù);

2)各企業(yè)要投入一定的人力，財力，自主開發(fā)新的技術(shù);

3)主管行業(yè)的歸口部門，要重視本行業(yè)基礎(chǔ)理論的研究，多翻譯國外的有關(guān)資料;

4)鼓勵同行業(yè)科技人才互相交流，著書立說，目前行業(yè)技術(shù)資料非常少且落伍!

最后希望在感應(yīng)加熱領(lǐng)域工作的廣大同行共同努力，為感應(yīng)加熱技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展作出貢獻(xiàn)!

(注：因參考文獻(xiàn)資料較多，這里無法一一列出，但作者在這里衷心感謝被參考過資料的作者所付出的辛勞。)