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大功率晶闸管在工业领域的典型应用

菜鸟
2013-07-02 22:16:30     打赏
作者:广州晶泰电子 来源:http://www.gzjtdz.com/Item/66.aspx 



      一.  中频感应加热电源       晶闸管中频电源基本替代了传统的中频电动—发电机组,广泛应用于热加工领域。中频电源至今仍主要采用快速或高频晶闸管,频率为300—8000 HZ,单机功率为25—4000KW。   广州晶泰电子科技有限公司生产的快速系列晶闸管   广州晶泰电子科技有限公司生产的快速系列晶闸管     广州晶泰电子科技有限公司生产的高频系列晶闸管   广州晶泰电子科技有限公司生产的高频系列晶闸管       中频电源主回路大致有三种形式,见下图。   中频电源主回路一中频电源主回路二     中频电源主回路三


三种形式的中频电源主回路

  中频电源主回路主要由整流桥和逆变桥组成,整流桥大都采用6只普通晶闸管组成三相全控桥式整流电路,该电路的电压调节范围大;输出电压脉动频率较高,可以减轻直流滤波环节的负担,使输出电流更平稳。另外,它还可以工作在有源逆变状态,当逆变桥颠覆时,将贮存在滤波电抗器中的能量通过有源逆变方式返回网侧,使逆变电路得到保护。逆变桥的主要功能是把直流电转变成单相中频交流电。 逆变桥快速晶闸管关断时间的选择,应根据逆变电路的频率而定。不要盲目地追求短时间;不要认为关断时间越短越好,因为关断时间与正向压降是一对矛盾。 在电压型逆变电路中,为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆 变桥各桥臂都并联了反馈二极管,或叫续流二极管。续流二极管应根据设备的工作频率选择软恢复二极管或软快恢复二极管,不要选择硬恢复二极管。因硬恢复二极管的di/dt比软恢复二极管高,过冲峰值电压高,因此,硬恢复二极管在关断过程中的电压过冲问题比较严重,易损坏与之并联的晶闸管。 随着新型半导体功率器件的不断出现,电力电子技术应用领域将会有新的变革,中频感应加热领域也不例外。SIT――静电感应晶体管,其关断时间典型值为0.3us;应用于小功率、高频率的整机,整机工作频率可达300KHZ。IGBT――绝缘栅双极晶体管,其典型关断时间只有0.55us;整机功率可达3000KW。但IGBT的正向压降较高,所以在低频、大功率电源应用中并不占优势。MCT――MOS控制晶闸管,其关断时间为2.1us,正向压降低,串、并联容易。无疑,在未来这种器件会在中、高频电源的逆变技术中发挥其应有的作用。       广州晶泰电子科技有限公司生产的普通系列晶闸管   广州晶泰电子科技有限公司生产的普通系列晶闸管     二.  电化学和电热用电源   电化学在工业上的应用: 2.1 水溶液电解制取金属,如金,银、铜、锌、锡、铅等。 2.2 水溶液电解制取非金属(电解食盐水),如氯、氢、等。 2.3 熔融盐电解制取金属,如铝、钛、镁、钠、钾等。 2.4 电热化学制取非金属,如黄磷,石墨电极、碳化钙等。 2.5 电热化学制取金属,如铁,钢,铁合金等。 2.6 表面电解加工与处理,如电镀等。 2.7 界面电化学,如电泳,电渗析等。 电化学和电热用电源一般电流较大,主回路采用双反星形带平衡电抗器同相逆并联结构或桥式同相逆并联结构。每个支臂由多只大功率晶闸管或二极管并联(元件的正向压降要接近;但要特别注意机械结构与支路电感影响元件均流)。   广州晶泰电子科技有限公司生产的整流系列二极管     广州晶泰电子科技有限公司生产的整流系列二极管       多只大功率晶闸管或二极管并联

多只大功率晶闸管或二极管并联

三. 焊接电源   焊接电源的主电路形式是随着电力电子及其他相关技术的发展而发展的。大致经历了弧焊发电机、磁放大器式硅整流焊接电源、晶闸管整流焊接电源、晶闸管逆变焊接电源、晶体管逆变焊接电源和IGBT逆变焊接电源等阶段。 3.1 弧焊发电机及磁放大器式硅整流电源 弧焊发电机及磁放大器式硅整流电源,其主电路使用的是弧焊发电机、抽头式和磁放大式硅整流电源。 3.2 晶闸管焊接电源 3.3 晶闸管整流焊接电源,其主电路采用了带平衡电抗器的六相双反星形可控整流电路和三相全控桥整流电路。     带平衡电抗器的六相双反星形可控整流电路和三相全控桥整流电路。   带平衡电抗器的六相双反星形可控整流电路和三相全控桥整流电路     3.4 开关、移相式晶闸管焊接电源,反并联晶闸管组或双向晶闸管工作于开关或移相状态,以控制电焊机电流的大小和开通时间。 移相式晶闸管焊接电源   移相式晶闸管焊接电源       3.5 电容储能式晶闸管焊机,该焊机的主回路分为充电回路和桥式放电回路,由全控桥或半控桥组成充电回路,四只晶闸管组成桥式放电回路,以防变压器磁化。     电容储能式晶闸管焊机   电容储能式晶闸管焊机     晶闸管焊接电源与弧焊发电机相比,具有效率高、噪声小、动态性能好的特点;与抽头式变压器硅整流电源相比,焊接参数实现了无级调节,可满足精度较高的焊接需要;与磁放大器硅整流电源相比,可节约大量的铜和硅钢材料,主回路时间常数小,动态性能好,而且有利于各种控制方案的实现。因此,晶闸管焊接电源在焊接电源中占有很大比例。 晶闸管虽然有许多优点,但也有其致命的缺点,即晶闸管为半控元件,控制电路只能控制其开通,而不能控制其关断。对三相全波整流电路或双反星形可控整流电路而言,控制周期为3.3MS,该时间与焊接熔滴过渡的周期在同一数量级上,也就是说晶闸管整流焊接电源不可能很好地控制焊接的熔滴过渡。逆变焊接电源克服了整流焊接电源的这个缺点。 3.6  晶闸管逆变弧焊电源,晶闸管逆变弧焊电源是最早的一种逆变式弧焊电源。其主电路是采用AC—DC—AC—DC系统,工作频率可达3000HZ,所以变压器的尺寸和重量都很小,使其整机的重量只有同容量晶闸管整流焊机重量的三分之一,且动态响应快,焊接性能好,高效节能。但这种焊接电源受晶闸管关断时间的限制,逆变频率不高,同IGBT逆变焊接电源相比,它的逆变器体积大一些,特别是工作在音频段,噪声也大一些。 晶闸管逆变弧焊电源 晶闸管逆变弧焊电源         3.7  IGBT逆变焊接电源,IGBT是发展最快而且很有前途的一种混合型可关断器件。开关频率已达到10—30KHZ,用在中大容量的逆变焊接电源中,现在已逐渐成为主流。     IGBT逆变焊接电源   IGBT逆变焊接电源     四. 电机用可控硅电源   4.1 可控硅直流电源可用于发电机、同步电动机、直流电机的励磁。近期已有用IGBT制作电机励磁系统,该系统优于可控硅系统。 4.2  可控硅反并联组件用于电动机软起动装置、电机频繁倒向开关装置(主要用于轧钢生产线)。IGBT变频器用于电机的软起动和软停机,在性能上优于晶闸管电动机软起动器,但IGBT变频器的价格比晶闸管电动机软起动器的价格高得多。因此,在不需要大幅度调速的应用领域,晶闸管电动机软起动器的性价比比IGBT变频器高。 4.3 晶闸管甚低频交—交变频用于线绕电机的进相,提高电机的功率因数。 4.4 晶闸管直流不可逆传动系统主要用于造纸、印刷等轻工业。 4.5 晶闸管直流可逆传动系统主要用于轧机、龙门刨等。 4.6 晶闸管交流串级调速;晶闸管直流牵引。 4.7 晶闸管斩波器用于线绕电机的启动、调速。 4.8 晶闸管交流调压器实现大功率三相异步电动机的电软启动。   五. 电力操作电源      电力操作电源是为发电厂、水电站及变电站提供直流的电源设备(即直流屏),包括供给断路器分合闸及二次回路的仪器仪表、继电保护、控制、应急灯光照明等各类低压电器设备用电。   六. 动态静止无功补偿装置      动态静止无功补偿装置在电压等级(特别是高压无功补偿装置采用多只可控硅串联)、装置容量上不断提高,实现了全数字化计算机控制,在电力补偿上得到了成功应用(如:晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器),并取得了较大的经济效应和社会效应。近年来出现的静止无功发生器、有源电力滤波器等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。   七.    大功率、高电压直流电源  

大功率、高电压直流电源广泛应用于环境保护的静电除尘、污水处理。








关键词: 电源     大功率     晶闸     逆变    

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