感应加热电源设计

按提供的频率划分，感应加热电源有超音频和高频（20～1000kHz）、中频（1～10kHz）、工频（50Hz）电源；按变频方式划分，有电子管、机式、晶闸管、晶体管电源等。

1.电子管电源

电子管电源常用在高频和超音频频率范围，其主体是一个大功率电子管自激振荡器。它将工业电网频率为50Hz三相380V的电流，先经过阳极变压器升压，然后整流为6.75～13.5kV的连续可调的直流电流，再通过大功率电子管自激振荡器将高压直流电流变换为高频或超音频交流电流。由于高压操作比较危险，便采用淬火变压器降低电压输出给感应器，以加热工件。在20世纪80年代，电子管电源技术曾经有过一次进步，即采用晶闸管代替电子管整流和调压，减少了设备故障，提高了生产率，降低了生产成本。随着技术的发展，电子管电源由于变频效率低、振荡器的寿命短、设备体积大、故障多等原因，已逐渐被晶体管电源代替。

2.晶闸管电源

晶闸管电源也称为可控硅电源或KGPS电源（KG表示可控硅，P表示变频，S表示水冷），是取代机式电源的新型电源，它是利用晶闸管元件把50Hz工频三相交流电变换成单相中频交流电对工件加热的。国外在20世纪60年代开始研制，我国在20世纪70年代开始研制，到80年代已成功应用于生产。由于晶闸管电源具有设备效率高（电子管电源的效率为50%～75%，机式电源的效率为70%～85%，晶闸管电源的效率为90%～95%）、体积小、不需要单独机房、无回转运动体、启动方便（电子管电源的灯丝需要预热，机式电源不能连续多次启动）、运行无噪声、便于生产连线实现自动控制、成本低等优点，其应用范围越来越广泛。(www.xing528.com)

晶闸管中频电源由三相380V电源供电，经三相桥式全控整流电路转换为直流到逆变部分，转为中频进入谐振回路，最后到负载。在感应淬火中应用，负载通常是淬火变压器、电容器、感应器与工件，特殊的专用场合也有不用中频变压器而与感应器直连的。国产晶闸管中频电源的中频额定电压为750V。在感应淬火领域晶闸管电源正逐步被晶体管IGBT电源取代。

3.晶体管电源

晶体管电源是取代电子管电源的新型电源，这种新型的全固态高频电源采用新型电力电子器件静电感应晶体管（SIT），使装置全固态化。它具有转换效率高、工作电压低、操作安全、使用寿命长和可省去高压整流变压器等优点。晶体管电源由可控整流、逆变器和控制电路三部分组成。该电源装置是由三相380V、50Hz的电源经过空气开关、滤波器、接触器、快速熔断器，加到由晶闸管组成的三相可控硅整流器上；整流器输出侧接有续流管、整流器的直流输出电压，分别输入到带电感电容滤波器的两组单相桥式逆变器上，逆变器的输出高频电压经高频变压器输出；两组逆变器的高频变压器的二次绕组相串联后，接到高频电容器和淬火变压器组成的串联谐振电路上；高频功率由淬火变压器输出。

20世纪80年代，绝缘栅双极晶体管（IGBT）问世，它已成为5～100kHz频段感应加热电源的首选器件。目前，国外IGBT电源频率可做到200kHz，国内120kHz的电流已产业化。它的开关速度虽比不上SIT、MOSFET，但比SCR、GTO和GTR等的开关速度高得多，并且具有输出阻抗高、驱动功率小、容易驱动和通态压降低等优点，能满足高频和超音频感应加热电源的要求。因此，IGBT全固态晶体管电源应运而生。IGBT全固态电源使用频率范围很宽，可取代机式电源、晶闸管电源和超音频电子管电源。