低压进线并联谐振中频感应电炉系统及其节能的研究

作     者：袁礼剑 

作者单位：山东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹黎

授予年度：2011年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：感应加热 并联谐振 串联升压 参数匹配 

摘      要：中频感应加热设备的加热速度快、排放小,在铸造行业中已基本取代传统的冲天炉。目前,国内多数电炉厂家主要以生产并联谐振式中频电炉为主,且以低压380V进线小型电炉居多,优点是整流变压器输出的三相380V电压可与其它设备共用,制造成本低;其缺点为能耗较高,变压器进线电流5、7次谐波含量多,功率因数较低。针对低压进线并联谐振电炉的缺点,本文通过研究传统三相进线的并联谐振电炉,改进了整流主电路与保护、控制电路,完成了380V进线800kW整流串联升压式低谐波节能电炉的设计,并进行了样机组装与调试,取得了较好的节能效果。主要工作如下： 一、分析研究传统的三相低压进线并联谐振电炉系统,并对整流电路进行仿真分析。分析得出：三相整流电路进线电流谐波含量高、功率因数低。 二、分析并联谐振逆变电路的工作原理。研究分析了并联谐振电炉的扫频启动电路。 三、根据并联谐振电炉的能耗分布特点,重点研究如何降低感应圈电流损耗。分析感应圈匝数与中频电压的参数匹配关系、感应圈空载电流与负载电流等影响要素。提出利用12脉整流串联电路间接提高逆变输出的中频电压,在相同的功率条件下,降低感应圈电流,降低损耗。 四、利用MATLAB/SIMULINK软件仿真研究12脉整流串联升压电路,分析12脉整流电路的升压特性及进线电流的谐波问题。根据主电路的变化,设计相应的整流控制、逆变控制、扫频启动与保护电路,完成了12脉整流并联谐振电炉保护控制原理图的设计,组装了电源柜体,并调试、交付用户使用。 五、节能与谐波对比试验。与传统的低压进线三相整流并联谐振电炉相比,12脉整流并联谐振电炉节能达10～15%。进线电流的5、7等6n±1次谐波大大降低,并在一定程度上提高了功率因数。