串联中频电源与并联中频电源的区别

西安中频炉、中频熔炼炉、串联中频炉更节能、更有经验

目前我国中频电炉行业发展非常迅猛，技术上，国产设备的水平已经接近全部较高水平。就中频电源来说，主电路采用的都是交流-直流-交流的换流方式，即先用整流器把工频市电整流成脉动直流电，再用滤波器把他变成平滑直流电，较后由逆变器逆变成单相中频。根据补偿电容器与负载联接形式的不同，可以分为串联谐振中频电源和并联谐振中频电源二种。

并联谐振电源因为补偿电容器和电炉的感应线圈自成振荡回路，流过逆变电力半导体器件的电流通常是负载电流的1/6—1/10（熔化负载），这使得并联谐振中频电源在相同的逆变电力半导体器件的条件下容易做到更大的功率。

串联谐振中频电源应用的比较晚，上世纪90年代以后才开始在国内推广应用。因为其独特的功率调节方式，可以实现一拖二输出，连续生产铁水而受到用户的青睐。通常中频电源的功率调节是在较前面的整流器上完成，通过控制整流可控硅的导电角来控制输出电压，达到调节输出功率的目的。串联谐振中频电源采用改变逆变器工作频率的方式来调节输出功率，当工作频率接近谐振频率时输出功率增加，远离时输出功率减小，而整流器的输出电压恒定不变，这也是串联谐振中频炉被称为变频炉的原因。正是因为这个特性，在一个整流器上面可以挂载多个逆变器，通过适当的功率互锁控制，只要保证所有逆变器的输出功率之和不超过整流器的有效负载能力，每个逆变器都能够独自控制各自的输出功率以满足需求。典型的应用就是一拖二变频炉，一台整流器带了二个逆变器驱动二台规格相同的电炉，这样可使一台变频电源的功率能灵活的分配给两台炉体，即把一台电源的大功率分配给熔化炉，余下小功率分配给保温炉，从而实现一熔化一保温，使电炉系统具备连续生产铁水的能力。

这二种类型的中频电源各自有其优点和缺点。因为整流器不需要控制，或只需浅度控制，使得串联谐振中频电源的网侧功率因数很高且与输出功率无关，这使他的应用不会增加电网的无功损耗。在连续的造型线上采用串联谐振一拖二电炉是典型的选择，一拖二工作方式为造型线连续供应铁水，串联谐振的原理使得保温的那个电炉不会给电网带来额外的无功。串联谐振使得逆变可控硅要通过全部的负载电流，相同的输出功率就需要更多的可控硅并联，这造成了两个问题，一是使设备的造价上升，二是更多的可控硅带来了更多的损耗，相同的设计规范下，每吨铁水的熔化成本将上升。并联谐振中频电源因为在整流器上控制输出功率，当输出功率降低的时候会产生非常大的无功损耗，因此他适合于纯熔化的应用（基本不保温或很短的保温操作），类似于一班造型，一班熔化浇注，一班清理的生产流程就是其典型应用，高功率熔化完毕后铁水马上去浇注，中频电源基本没什么低功率工作的时间，也就不会产生额外的无功损耗。

中频电炉在一个完整的熔化过程中，电炉的阻抗不是恒定的，而是随炉料温度和炉料密实程度的变化而变化。通常，炉料温度越低，加料越密实，则电炉的阻抗就越小。如果以满炉额定温度的工况为基准的话，熔化过程中电炉阻抗的变化范围是这个数字的35%左右。电炉阻抗的变化有二个较端，一是冷态加满料，刚开始送电的时候，这时由于炉料温度低，电阻率小，所以电炉阻抗较小；另外一个较端发生在炉料的温度达到居里点的时候，这时候铁开始失去导磁性，但是又没有熔化，炉料的密实程度没有得到改善，这个时候电炉的阻抗非常大。在这以后，随着温度的上升，熔化的铁水逐渐填满固体料之间的空隙，电炉的阻抗趋于稳定。串联谐振电源可以通过调节中频电源的工作频率，实现阻抗的调节。工作频率的变化能够直接改变电炉的阻抗，当电炉阻抗太低时，适当的升高工作频率，而阻抗太高时，则降低工作频率。通过这样的调节，能够使整个熔化过程中，电炉的阻抗基本一致，从而保证中频电源始终在额定功率下工作。并联谐振电源逆变器是用微控制器控制的，其逆变控制部分采用了人工智能控制程序，该程序在需要时可以小范围改变逆变器的逆变角（在可控硅关断时间允许范围内），因此使并联逆变器具有了小范围调节负载等效直流电阻的能力，和整流器的电流余量相配合，使这种可控硅并联逆变中频电源具有接近恒功率输出的能力（不能完全达到）。 

中频电源和电炉及补偿电容构成了一个农业生产体系体，不可分割。负载的变化，或负载阻抗匹配的是否合适，会直接影响电源的额定功率；频率是否能达到设计的目标，也会影响感应加热的效率。感应线圈（负载）的设计计算十分复杂，要设计出一个满意的负载线圈并非易事。目前采用的计算方法是忽略次要参数，或依靠经验修正过的公式来设计，有非常大误差。今后为方便这方面的设计，需要在理论指导下建立准确的数字模型，特别是利用计算机的模仿技术，以便更大范围地适应各种型式负载的计算精度。在国外，在负载感应器（线圈）用计算机辅助设计和模仿方面已开发了专项使用的软件，值得我们借鉴。