1 引言

在單晶拉制、彎管、淬火等熱加工場合，需要安靜的加熱環(huán)境。而采用晶閘管中頻感應加熱電源時，
由于工作在音頻(1～8khz)給工作環(huán)境帶來了巨大的噪聲，影響操作人員的正常工作。將感應加熱電源的輸出頻率提高至超音頻(18khz以上)是消除噪音的有效措施。為此我公司在第一代產(chǎn)品晶閘管感應加熱電源的基礎上,推出了第二代產(chǎn)品超音頻感應加熱變頻電源，新一代以新型電力電子器件igbt構成的ist系列超音頻感應加熱電源，其工作頻率范圍寬(8-50khz)，跨越音頻至超音頻2個頻段，具有加熱效率高，速度快的特點，尤其適合于薄壁工件的加熱及金屬表面的熱處理。

2 工作原理

ist系列超音頻感應加熱電源的主電路為ac-dc-ac交直交電壓型串聯(lián)諧振式電路。其整流電路采用二極管整流，igbt超音頻斬波調(diào)壓。不采用傳統(tǒng)的晶閘管移相調(diào)壓，免除了晶閘管整流造成的諧波干擾。
ist超音頻感應加熱電源的主電路如圖1所示。圖1中igbt元件v5、v6構成二重式斬波電路，他們各自工作于9khz，工作相位差180°時，合成為18khz。由于單管工作頻率降低，減小了開關損耗，提高了電路的效率，合成的頻率較高，免除了濾波電抗器l的噪聲。igbt元件v1～v4構成電壓型串聯(lián)諧振逆變器，輸出電流為正弦波，輸出電流波形如圖2所示,有利于提高工作頻率和效率。

圖1 ist超音頻感應加熱電源的主電路

圖2 輸出電流波形

3 ist超音頻感應加熱電源的優(yōu)點

(1) 準諧振工作狀態(tài):逆變橋由igbt元件v1～v4構成，由控制電路的鎖相環(huán)保證使逆變橋igbt的驅動頻率稍高于負載回路的諧振頻率，逆變橋的輸出電流滯后于輸出電壓很小一個φ角，也就是負載電路工作于感性工作狀態(tài)，使得逆變橋igbt工作于零電壓開通的軟開關狀態(tài)，降低igbt的開關損耗及結溫，提高了感應加熱電源的可靠性。
(2) 控制精度高:ist超音頻感應加熱電源的輸出功率調(diào)節(jié)通過電壓、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器控制igbt斬波器的脈寬來實現(xiàn)。由于igbt斬波調(diào)壓頻率高(18khz)，調(diào)節(jié)死區(qū)時間小，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的響應時間短，給定信號采用具有溫度補償?shù)母呔确€(wěn)壓電源;使調(diào)節(jié)精度大大提高。拉單晶電源的穩(wěn)定精度可達千分之一以內(nèi)，一般加熱電源的穩(wěn)定精度在百分之一以內(nèi)。
(3) 頻率自動跟蹤:ist系列超音頻感應加熱電源的輸出頻率由鎖相電路鎖定于負載諧振電路的固有頻率，當加熱溫度改變使負載的諧振頻率變化時，鎖相環(huán)電路能自動跟蹤負載的頻率，保證ist感應加熱電源處于最佳的諧振工作狀態(tài)。
(4) 起動成功率達100%:ist感應加熱電源的起動采用最佳頻率的它激轉自激起動法，由于起動時采用了最佳的它激頻率，使起動電流較大，一次起動成功率達100%，避免了掃頻起動法在最佳它激頻率停留時間短造成的起動失敗。
(5) 無噪音、體積小、重量輕:ist加熱電源主電路的工作頻率提高(大于18khz)，處在超音頻頻率段，無噪音，且采用高頻電抗器及變壓器，其體積、重量都大大減小。由于無噪音，可安裝于爐體旁，不需隔音墻，縮短了接線距離，降低了連線損耗。
(6) 保護功能齊全:ist感應加熱電源具有欠壓、缺相、過流、短路、過熱及無冷卻水等保護功能，并有故障自診斷功能，便于維修。
(7) 無諧波干擾:由于整流電路采用二極管整流及igbt高頻斬波調(diào)壓，免除了使用晶閘管相控整流，造成的對電網(wǎng)諧波干擾及觸發(fā)對相序的麻煩。

4 ist超音頻感應加熱電源的型號規(guī)格及參數(shù)

型號規(guī)格及參數(shù)如附表所示。

附表 ist超音頻感應加熱電源的型號規(guī)格及參數(shù)

目前生產(chǎn)的標準產(chǎn)品為以上4種型號規(guī)格，可以根據(jù)用戶的要求生產(chǎn)非標準的產(chǎn)品(相對于4種標準型號)，以滿足更廣大用戶的需要。

5 產(chǎn)品應用

目前我公司的ist感應加熱電源已在西安交通大學、西安理工大學、福建三明天泰光電科技有限公司及中國科學院光機研究所等多家單位應用，得到了用戶的高度評價及歡迎。