[实用新型]一种基于全波斩控整流电路的中频炉

说明书

技术领域

 本发明涉及一种电力转换设备，更具体的说，涉及一种基于全波斩控整流电路的中频炉。

背景技术

中频炉是一种典型的非线性负载，其采用晶闸管整流的方式将交流电整流成直流电，在其运行过程中产生大量的谐波电流，给电力系统造成了严重的污染，因此需要增加无功补偿与滤波设备，滤除谐波电流；这大大增加了设备投资和运行时的损耗。此外，中频炉一般需要配备整流变压器，用于将电压转换到合适的电压等级，若中频炉的功率较大时，就需要采用12脉波整流或是24脉波整流，由于整流变压器比普通的变压器昂贵的多，损耗也很大，因此由变压器产生的设备投资和运行损耗也非常大。

有的厂家用基于IGBT的可控整流电路代替晶闸管整流电路，用于向串联型中频炉供电，其交流侧电流畸变很小，功率因数很高，不需要无功补偿和滤波设备。但是基于IGBT的可控整流电路容量有限，且可扩展性不强，设备昂贵，控制复杂，可靠性比较低，在中小功率的场合还勉强可以，但是在大功率的场合，便无法胜任了。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提供了一种基于全波斩控整流电路的中频炉，其中全波斩控整流电路的交流侧电流畸变很小，功率因数很高，其直流侧输出是一个稳定的直流电压，且在0到最大值之间任意可调。

本发明采用以下方法来实现本发明的目的。

一种基于全波斩控整流电路的中频炉，其特征在于：由三相交流电源，变压器，N个全波斩控整流电路，逆变电路和感应线圈构成。

其中三相交流电源接变压器的一次侧线圈，变压器的二次侧线圈相互隔离，每个线圈的输出接全波斩控整流电路的交流输入端，N个全波斩控整流电路的直流侧输出串联连接，然后接到直流滤波电路上，直流滤波电路的另一侧接逆变电路的直流侧输入，逆变电路的交流侧输出接感应线圈。

直流滤波电路有电容或电感构成，其作用为抑制全波斩控整流电路输出的电压和电流的波动，为逆变电路提供一个稳定的电压和电流，同时也抑制逆变电路对全波斩控整流电路的干扰。

全波斩控整流电路包含单相全桥二极管整流电路，滤波电容，补偿电路，多重斩波电路。

单相全桥二极管整流电路作为全波斩控整流电路的交流输入，单相全桥二极管整流电路的直流侧接滤波电容（C），多重斩波电路的输入接滤波电容（C）的两端，多重斩波电路的输出作为全波斩控整流电路的输出；其中补偿电路的作用为补偿电容的充放电电流。

其中多重斩波电路由多个单重降压斩波电路构成，其中单重降压斩波电路由IGBT（T），二极管（D）和电感（L）构成，IGBT的集电极作为斩波电路的正极输入，IGBT的发射极，二极管（D）的阴极和电感（L）的一端相连，二极管（D）的阳极作为斩波电路的输入的负极和输出的负极，电感（L）的另一端作为斩波电路输出的正极。

多个单重斩波电路的正极输入相连作为多重斩波电路的正极输入，多个单重斩波电路的负极输入相连作为多重斩波电路的负极输入，多个单重斩波电路的正极输出相连作为多重斩波电路的正极输出，多个单重斩波电路的负极输出相连作为多重斩波电路的负极输出。

如权利要求1所述的一种基于全波斩控整流电路的中频炉，其特征在于：所述的多重斩波电路中的IGBT的占空比为：

  (1)。

其中D为所述的直流斩波电路中IGBT的占空比，Vdc为所述的二极管整流电路直流侧电压瞬时值，I₁为直流斩波电路输出侧电流，G为等效电导；通过控制等效电导（G）的大小，便可以控制整流电路输出电压的大小。

其中滤波电容（C）和斩波电路可以等效为一个电导为G的电导，连接在二极管整流电路的直流侧，从而使二极管整流电路的交流侧电流为正弦波。

全波斩控整流电路的输出电压为：

   （2）。

设二极管交流侧电压的数学表达式为：

（3）。

则二极管直流侧电压表达式为：

（4）。

将式（4）带入式（2）可以得到全波斩控整流电路的输出电压为：

  （5）。

由式（5）可以看到，全波斩控整流电路的输出电压中含有直流分量和倍频分量。

所述的变压器的二次侧由一组或多组三相交流电源构成，假设其中一组三相交流电源的电压为：

（6）。

根据式（5）可以得到则每个全波斩控整流电路的输出电压为：

（7）。

由于全波斩控整流电路的直流侧串联连接，则其直流侧输出电压为：

（8）。