電源的功率容量可以從幾百伏安到幾十兆伏安,這取決于加熱物質(zhì)的對象和噸位。擴大感應(yīng)加熱電源的功率容量是感應(yīng)加熱技術(shù)和應(yīng)用前景的關(guān)鍵,主要是通過以下幾種方式來提高加熱能力。
(1)增加單體半導(dǎo)體功率器件的容量。針對受熱工件工沉的具體要求,選擇目前國內(nèi)外功率容量較大的單模。使用頻率低于2kHz的中頻感應(yīng)加熱電源,可選配門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、集成門換流晶閘管(IGCT)等優(yōu)良半導(dǎo)體器件,日本三菱、日立、瑞士ABB等公司均可生產(chǎn)4000A/6000V產(chǎn)品的IGCT單體模塊,功率在20MV.A以上。GTO公司擁有產(chǎn)品10000Al9000v,可突破10000A/12000V,并可達100MV.A左右。
IGBT絕緣柵雙極型晶體管IGBT和IEGT電子注入增強柵晶體管,IEGT是一種新型的IGBT模塊,同時具有IGBT和GTO兩大優(yōu)點,飽和壓降低,柵極驅(qū)動功率小,工作安全區(qū)寬,工作頻率高。德國英飛凌公司研制的工作頻率為150kHz,電壓為6500V,電流為3600A。日本三菱研制了一種高性價比、高效率、高可靠性的第6代IGBT模塊,對于同等功率容量的IGBT,開通損耗比5代降低20%,結(jié)溫降低25℃,續(xù)流二極管比5℃降低21℃,集電極電流密度J。和飽和壓降Vcesa的比值和關(guān)斷損耗的Eoff乘積的比值,即。弗塞薩。該組件比5代節(jié)能30%,大大降低了散熱系統(tǒng)的體積、質(zhì)量和成本,這類性能優(yōu)良的IGBT模塊對于諸如熱源等感應(yīng)電源等電子設(shè)備的開發(fā)具有重要的應(yīng)用價值。目前IECT單模量為1000A]
4500VIGCT與GTO、IGCT、IGBT、IECT和IGBT的競爭將為21世紀(jì)感應(yīng)加熱電源和其它電力開關(guān)變換器的發(fā)展帶來新的活力。
(2)采用串并聯(lián)功率器件來增加容量。在單個電力半導(dǎo)體功率器件模塊無法滿足感應(yīng)加熱電源的輸出功率的情況下,需采用功率器件并聯(lián)方式來提高輸出電壓或電流。提高加熱電源的功率容量,例如需要用場效應(yīng)晶體管模塊(MOSFET)來提高高頻、大功率感應(yīng)加熱電源中的串并聯(lián)器件。電源設(shè)備串聯(lián)使用時,必須妥善解決器件之間的均壓問題,在并聯(lián)使用功率器件時,必須妥善解決器件間的均流問題。另外,還要對器件的參數(shù)進行測試、篩選、配對,不管是串聯(lián)還是并聯(lián),盡量選擇參數(shù)一致的功率器件進行串并聯(lián)。為了提高加熱電源的可靠性,應(yīng)根據(jù)功率器件的串、并聯(lián)的數(shù)量,采用降低功率的方法來降低功耗。
(3)多個感應(yīng)加熱電源并聯(lián)擴容。電力設(shè)備串串并聯(lián)數(shù)目受到器件參數(shù)離散性的影響和控制驅(qū)動的復(fù)雜性限制。當(dāng)設(shè)備串、并聯(lián)不能滿足功率容量時,采用多臺加熱電源并聯(lián)工作擴展電源總?cè)萘?。功率并?lián)工作時,應(yīng)保證每個臺電源的輸出均勻,且具有冗余設(shè)計。并聯(lián)平流可采用簡單的軟連接方式,或采用專用均流控制芯片,電流不均勻性控制在5%以下,以保證各并聯(lián)電源組件的安全運行。
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