1、目錄1、IPS系列感應(yīng)加熱電源使用說明書2第一節(jié)概述3第二節(jié)電源基本工作原理6第三節(jié)安裝使用和維護(hù)錯(cuò)誤!未定義書簽。2、IPS系列感應(yīng)加熱電源故障檢修手冊錯(cuò)誤!未定義書簽。3IPS系列感應(yīng)加熱電源電路原理圖錯(cuò)誤!未定義書簽。yIPS系列感應(yīng)加熱電源售后服務(wù)辦法錯(cuò)誤!未定義書簽。5、IPS系列感應(yīng)加熱電源現(xiàn)場安裝反饋表錯(cuò)誤!未定義書簽IPS系列感應(yīng)加熱電源使用說明書第一節(jié)概述一、型號含義：IPS10A300/50并聯(lián)逆變型中頻、超音頻電源，具額定功率為100、160、200、250、300kW等幾個(gè)規(guī)格；其額定工作頻率為50kHz,根據(jù)實(shí)際負(fù)載配置情況，IPS-口/一輸出頻率輸出功率水冷式變頻器

2、IGBT可在50kHz以下各頻率段工作。電源型號含義如下：二、安裝環(huán)境及使用條件.本裝置應(yīng)安裝于室內(nèi)，并滿足以下條件：?海拔不超過1000m；?設(shè)備周圍環(huán)境溫度應(yīng)不超過+40C、不低于+2C；?周圍介質(zhì)濕度應(yīng)不超過85%（相對于空氣溫度20C時(shí)）；?無導(dǎo)電及易爆炸塵埃，無腐蝕性氣體和爆炸性氣體的場合；?安裝于通風(fēng)良好，無劇烈震動(dòng)和沖擊，垂直傾斜度不超過5的場合；.冷卻水要求：電源裝置、感應(yīng)器、淬火變壓器、補(bǔ)償用電熱電容器等均采用水冷卻，所提供的冷卻水狀況的好壞直接影響設(shè)備運(yùn)行的可靠性。建議對現(xiàn)有冷卻水進(jìn)行分析檢測，其結(jié)果應(yīng)能滿足以下條件，如有差異，則應(yīng)通過有關(guān)凈化手段加以解決。?機(jī)械特性：透明

3、，不渾濁，無沉淀物，總固體含量不超過250mg/L;?化學(xué)特性：PH值為68,硬度不大于10度（即每升水中氧化鈣含量三100mg）；?電阻率：大于2.5kQ/cm；?進(jìn)水溫度：不低于5C,不高于35C,冷卻水的溫升不超過20C；?進(jìn)水壓力：0.10.2MPa；?進(jìn)水水量：100300l/min；.電網(wǎng)要求：電網(wǎng)輸入為三相交流，線電壓380V,電網(wǎng)電壓應(yīng)為正弦波，諧波失真不大于5%,電壓持續(xù)波動(dòng)X圍不超過10%,電網(wǎng)電壓的頻率變化不超過2%,三相電壓相間不平衡度應(yīng)小于土5%。.其他：設(shè)備停止使用期間，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)和干燥措施，以免內(nèi)部受潮而造成損壞，在室內(nèi)可能結(jié)凍的情況下，應(yīng)把設(shè)備內(nèi)所有的冷卻水清除

4、干凈。三、主要技術(shù)參數(shù)：.額定輸入：三相四線（零線、地線截面面積只需30mm2）,380V%,50Hz;.額定輸出功率：分為100、160、200、250、300kW等幾種規(guī)格；.輸出頻率：分為8、20、30、50kHz及寬頻850kHz;.工作制式：適用于間斷工作及長期工作制；.電源冷卻水壓力及流量：0.1Mpa,8T/h;四、結(jié)構(gòu)布置圖1IPS系列感應(yīng)加熱電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置IPS系列IGBT中頻、超音頻感應(yīng)加熱電源具有良好的可靠的裝配工藝，可以承受最惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置如圖1所示，主要由以下幾部分組成：.三相橋式全控整流橋，用以將三相380V/50Hz工頻電源經(jīng)全橋整流變換成電壓可調(diào)

5、節(jié)的直流電源，實(shí)現(xiàn)電源的功率調(diào)節(jié)；.濾波電抗器L1及續(xù)流二極管D1,使電流連續(xù)并減小直流中的脈動(dòng)成分，隔離中頻負(fù)載對工頻電源的干擾。.單相逆變電路，用以實(shí)現(xiàn)將直流電能轉(zhuǎn)化為超音頻交流電能送入由L-C組成的并聯(lián)諧振負(fù)載中。.LC并聯(lián)負(fù)載回路，通過諧振電容與負(fù)載（淬火變壓器、感應(yīng)器-工件系統(tǒng)）并聯(lián)，提高負(fù)載的功率因素，保證加熱效率。.控制及保護(hù)電路為整流橋和逆變器提供觸發(fā)脈沖和控制邏輯，保證電源安全正常工作，是整個(gè)電源的核心。第二節(jié)電源基本工作原理圖2為IPS系列IGBT中頻、超音頻感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)框圖，其工作原理是首先通過三相全控整流橋和濾波電路將三相380V/50Hz交流電變換成電壓可調(diào)節(jié)的直

6、流電源，再將直流電通過單相逆變電路轉(zhuǎn)換成單相交流電供給負(fù)載。圖2IPS系列IGBT中頻、超音頻感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)框圖負(fù)載是指感應(yīng)器-工件系統(tǒng)，感應(yīng)器一般是通入中頻或超音頻交流電的由空心通水冷卻銅管繞制的線圈，將工件放到感應(yīng)器內(nèi)即置工件于交變磁場中，應(yīng)用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流損耗而發(fā)熱，達(dá)到熔煉、透熱、淬火等加熱的要求。這種加熱方式相對于采用加熱組件對工件加熱方式而言，具有加熱速度快（渦流加熱而非傳導(dǎo)方式），加熱效率高（能量集中損失小），加熱區(qū)域可控（通過電流頻率、功率以及感應(yīng)器形式等的調(diào)整可得到理想的加熱層深）等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)用戶不同的需求，負(fù)載的形式和特點(diǎn)也各不相同，這里主要對電源設(shè)備工作原理作簡要

7、說明。一、三相橋式全控整流電路工作原理如圖2中所示，三相橋式全控整流電路由六個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂一支晶閘管。品閘管分兩組，1、3、5號晶閘管的陰極連接到一起作為整流輸出的正端,2、4、6號晶閘管的陽極連接在一起作為整流輸出的負(fù)端。在任一時(shí)刻必須有兩個(gè)橋臂同時(shí)工作才能與負(fù)載構(gòu)成回路，每個(gè)橋臂導(dǎo)通角度為120。導(dǎo)通順序如圖5所示，圖中黑色的晶閘管代表在t1t2t6t1的時(shí)間段內(nèi)的導(dǎo)通元件。每一段的間隔角度為600即周期的1/6,要求觸發(fā)脈沖的間隔盡可能均勻，才能保證整流橋輸出電壓在20ms周期內(nèi)的六次波動(dòng)均勻及三相進(jìn)線電流相等，六路整流橋觸發(fā)脈沖時(shí)序如圖3所示。ai nc n口b n n1n 口c

8、口 nt1 t2 t3 t3 t4 t5t6圖3六路整流橋觸發(fā)脈沖時(shí)序三相全控整流橋輸出直流電壓平均值由下式?jīng)Q定:Ud=1.35Ulcosa（a90）Ud一直流電壓平均值；Ul交流線電壓有效值；cos”控制角”所決定的余弦函數(shù);由上式可見，直流電壓Ud隨控制角a而變化，見圖4。當(dāng)a=0時(shí)直流輸/卜 a = 60o時(shí)整流橋輸出電壓波形小 a = 90o時(shí)整流橋輸出電壓波形圖5不同控制角a下的整流橋輸出電壓波形出電壓Ud最大；由于續(xù)流二極管的作用，a=120時(shí)Ud為零。控制角a小于120時(shí)，由電網(wǎng)饋電經(jīng)全控橋整流為負(fù)載供電，稱為整流狀態(tài)。不同控制角a下的整流橋輸出電壓波形如圖5所示：二、單相橋式并

9、聯(lián)逆變電路基本工作原理如圖2所示，本電源的逆變器采用并聯(lián)諧振負(fù)載結(jié)構(gòu)，圖中由IGBT14組成全橋逆變電路，A相橋臂（IGBT1、3）和B相橋臂（IGBT24）輪流導(dǎo)通，將直流電流轉(zhuǎn)換成單相交流電。由于IGBT無反向阻斷能力，所以每臂都串聯(lián)一只快恢復(fù)二極管（D69）。L、r為感應(yīng)負(fù)載的等效電感和電阻，C為補(bǔ)償電容，由L、r、C組成一并聯(lián)諧振電路，并聯(lián)諧振電路（電源負(fù)載）的諧振頻率fo及諧振時(shí)的阻抗Z0為:fo(1)；Zo-L(2)rCIGBT為全控器件，可以通過門極控制關(guān)斷導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)換流，驅(qū)動(dòng)波形如圖6-a。因此，本電源逆變器即可在容性狀態(tài)（逆變器觸發(fā)工作頻率高于固有頻率，電流波形超前于電壓波形）

10、下工作，又可在諧振感性負(fù)載（逆變器觸發(fā)工作頻率低于固有頻率，電壓波形超前于電流波形）下工作，逆變器在不同工作狀態(tài)下的有關(guān)波形如圖6所示。逆變器工作在準(zhǔn)諧振狀態(tài)（如圖6f）,IGBT可實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷（ZCS）和最低電壓下開通；若逆變器工作在感性狀態(tài)（如圖6-g）,即IGBT換流完成點(diǎn)落后于實(shí)際電壓過零點(diǎn)，流出相IGBT是硬關(guān)斷的，且由于回路存在引線電感，使IGBT關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生一個(gè)尖峰電壓，在大功率設(shè)備中，工作電流較大，此尖峰電壓很大將使得保護(hù)電路動(dòng)作，設(shè)備不能正常工作；若逆變器工作在容性狀態(tài)（如圖6e）,流入相IGBT導(dǎo)通時(shí)電壓較高，有導(dǎo)通沖擊電流，同時(shí)與流出相IGBT串聯(lián)的二極管換流后會(huì)承受一反

11、壓，反壓越大，反向恢復(fù)電流越大，二極管功耗也越大，對于反壓較高頻率較高的情況下容易造成二極管損壞。由上述分析可以看到，為了防止超音頻感應(yīng)加熱電源負(fù)載工作在感性狀態(tài)，一般情況下，使典型工況下逆變器工作在弱容性，此時(shí)不僅功率器件具有較好的工作狀態(tài)，同時(shí)負(fù)載也具有最佳的功率因素。由于感應(yīng)加熱電源的負(fù)載參數(shù)（L、r）隨工件的大小、工件與感應(yīng)器之間的間隙、工件的溫度變化而變化，因此電源負(fù)載的諧振頻率及阻抗也是隨之變化的。為了使逆變器始終保持在最佳工作狀態(tài)，逆變器的觸發(fā)方式必須實(shí)現(xiàn)逆變器工作頻率跟隨到負(fù)載頻率，本設(shè)備采用精確相位控制方式實(shí)現(xiàn)了頻率的自動(dòng)跟蹤。t1Uge1Uge2b說明：.Uge1、Uge2

12、為逆變橋A、B兩相IGBT的驅(qū)動(dòng)脈沖波形，幅度為+15V10V,t1為驅(qū)動(dòng)波形重疊時(shí)間。.Id為逆變橋輸入端電流波形，Ih為逆變橋輸出端電流波形。t2為Ih的自然換流時(shí)間，與IGBT器件本身開通關(guān)斷時(shí)間、輸出電纜的引線電感及負(fù)載阻抗有一定關(guān)系，一般為0.82.為保證逆變橋能夠正常工作，t1應(yīng)略大于t2,可通過調(diào)整控制板Uf板上的PL8電位器的阻值進(jìn)行調(diào)整。.逆變橋工作時(shí)，逆變觸發(fā)頻率自動(dòng)跟蹤到負(fù)載的工作頻率，其原理參見控制電路說明。圖e、f、g中的Uh為逆變橋輸出電壓波形，e為弱容性時(shí)的波形即電流超前于電壓一定角度，f為準(zhǔn)諧振時(shí)的波形，g為弱感性時(shí)的波形。圖6逆變器在不同工作狀態(tài)下的有關(guān)波形及

13、說明三、控制及保護(hù)電路工作原理.功率調(diào)節(jié)工作原理電源的功率即逆變器的輸出功率，可用下式表示:Poutul 負(fù)載電壓；Zo 并聯(lián)諧振負(fù)載回路的交流等效阻抗Zo而對并聯(lián)負(fù)載逆變器，其輸出電壓為:,1.11UdU L Ud 全控橋輸出直流電壓平均值;coscos 并聯(lián)諧振負(fù)載功率因數(shù)因此，通過調(diào)節(jié)整流橋輸出電壓的大小，即可調(diào)節(jié)超音頻電源的輸出功率,而整流橋輸出電壓是通過控制整流觸發(fā)移相角來調(diào)節(jié)的， 也就是說電源的輸出功率調(diào)節(jié)可通過改變整流觸發(fā)移相角來實(shí)現(xiàn)。三儺控富林弗崎幃4娜融電流電便4（電粉更值）T電壓定值電住4 上（電壓婚淀值止升開另一T圖7功率調(diào)節(jié)控制框功率調(diào)節(jié)控制框圖如圖7所示，由電壓、電流兩個(gè)控制閉環(huán)組成，在啟動(dòng)和運(yùn)行的整個(gè)階段電流閉環(huán)始終參與工作，具給定值由控制面板上的啟動(dòng)電流電位器設(shè)置；電壓閉環(huán)僅工作于運(yùn)行階段，其給定值由控制面板上的電壓定值電位器設(shè)置。止匕外，調(diào)試時(shí)通常將“止、升”開關(guān)位于止位時(shí)，此時(shí)也僅有電流閉環(huán)參與工作，便于電源設(shè)備在較低功率位置進(jìn)行設(shè)備調(diào)試或維修觀察。圖中LH板為電流采樣板，具采樣信號反饋一路給IU板實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)，一路給K3板作為過流保護(hù)采樣；YH變壓器為交流電壓采樣變壓器，具采樣信號一路反饋給IU板實(shí)現(xiàn)電壓閉環(huán)控制，一路給K3板作為過壓保護(hù)采樣