500kW并联谐振晶闸管中频电源的恒功率控制研究

• 作 者: 刘安平
• 机 构: 黑龙江科技学院
• 出 处: 黑龙江科技学院
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 恒功率控制 逆变调功 双电源供电 晶闸管 中频电源 并联谐振逆变器

中频电源是一种将三相工频电源变换为单相中频电源的交直交变频装置,主要用来进行感应加热,包括金属冶炼和淬火等。对于晶闸管中频电源,降耗节能和谐波治理一直是受到广泛关注的两大问题。如果能够实现恒功率控制,就能够使输出直流电压和直流电流时刻保持最高值,进而最大限度地实现降耗节能和抑制谐波。本文针对用于金属冶炼的500kW并联谐振晶闸管中频感应加热电源,在系统结构、数学模型、功率控制策略以及系统设计等方面进行了深入研究。　　
首先,分析了大功率并联谐振中频感应加热电源的基本结构和工作原理,推导了输入侧相控整流器关于直流电压和谐波含量的表达式,深入分析了并联谐振电路的工作原理,推导了并联谐振逆变器输出功率的表达式,为后续功率控制的研究奠定理论基础。　　
其次,分析了传统只采用相控整流的直流调功方式的局限性。传统方法通过调整整流电路的触发移相角,来调节逆变输入电压的大小,完成直流调功,中频输出的逆变角保持不变,无法实现宽范围的恒功率控制。为解决上述问题,采用了一种新颖的直流调功和逆变调功相结合的混合式晶闸管中频电源恒功率控制策略,在原有的电压电流调节器的基础上增加一个阻抗调节器,电压电流调节器实现直流调功,阻抗调节器实现逆变调功,在获得宽负载范围恒功率控制、优良的节能效果的同时,可以有效降低网侧电流的谐波污染。　　
最后,采用上述控制思想,研制了一套晶闸管中频电源控制系统,并进行了实验研究。改进后的中频电源获得了理想的恒功率控制性能,进而最大限度地实现了降耗节能和谐波抑制。