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(duì)象和噸位。擴(kuò)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(guò)以下幾種方式來(lái)提高加熱能力。
(1)增加單體半導(dǎo)體功率器件的容量。針對(duì)受熱工件工沉的具體要求,選擇目前國(guó)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(mén)極關(guān)斷晶閘管(GTO)、集成門(mén)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(dá)100MV.A左右。
IGBT絕緣柵雙極型晶體管IGBT和IEGT電子注入增強(qiáng)柵晶體管,IEGT是一種新型的IGBT模塊,同時(shí)具有IGBT和GTO兩大優(yōu)點(diǎn),飽和壓降低,柵極驅(qū)動(dòng)功率小,工作安全區(qū)寬,工作頻率高。德國(guó)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(jià)比、高效率、高可靠性的第6代IGBT模塊,對(duì)于同等功率容量的IGBT,開(kāi)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(duì)于諸如熱源等感應(yīng)電源等電子設(shè)備的開(kāi)發(fā)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前IECT單模量為1000A]
4500VIGCT與GTO、IGCT、IGBT、IECT和IGBT的競(jìng)爭(zhēng)將為21世紀(jì)感應(yīng)加熱電源和其它電力開(kāi)關(guān)變換器的發(fā)展帶來(lái)新的活力。
(2)采用串并聯(lián)功率器件來(lái)增加容量。在單個(gè)電力半導(dǎo)體功率器件模塊無(wú)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(lái)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(chǎng)效應(yīng)晶體管模塊(MOSFET)來(lái)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(shí),必須妥善解決器件之間的均壓?jiǎn)栴},在并聯(lián)使用功率器件時(shí),必須妥善解決器件間的均流問(wèn)題。另外,還要對(duì)器件的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試、篩選、配對(duì),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(jìn)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(lái)降低功耗。
(3)多個(gè)感應(yīng)加熱電源并聯(lián)擴(kuò)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(dòng)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(shí),采用多臺(tái)加熱電源并聯(lián)工作擴(kuò)展電源總?cè)萘俊9β什⒙?lián)工作時(shí),應(yīng)保證每個(gè)臺(tái)電源的輸出均勻,且具有冗余設(shè)計(jì)。并聯(lián)平流可采用簡(jiǎn)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(yùn)行。
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