在电磁感应加热超音频领域里,早在上世纪 90 年代,浙江大学已经在研究 电磁加热技术,在此基础上进一步研究出高频电磁加热装置,经过多年的努力, 其制造了使用 IGBT 的 50KW/50KHz 超音频电磁加热装置和 20KW/300KHz 的超 音频电磁加热装置。

总的来说,我国如今在电磁加热方面的技术仍有许多不足和需要学习借鉴的

地方,但国内采用新型半导体器件的电磁感应加热设备在 1000KW/350KHz 以及 2200KW/350KHz 这两个领域的水准,前者达到了 1000KW/50KHz,后者达到了处 于世界前列的 400KW/400KHz。

3 电磁加热技术的发展趋势

随着这些年电力电子技术的迅速发展,电力电子半导体器件逐步趋向于大功 率化,高性能化,而且电力电子开关器件的体积变小了,容量变大了,工作频率 变高了。随着大功率电力电子开关器件技术的进一步革新,逐渐向以下趋势发展:

(1)高频化 电磁感应加热设备受低频率开关器件的牵制,急需解决频率低的问题,通常

在中频电磁加热装置中采用新型半导体器件。IGBT 拥有开关速度快、开通频率 高、导通压降小等优点,因此超音频段逆变器中常常出现 IGBT。MOSFET 这类的 大功率器件拥有切开通频率较高、开通容量大,开通关断控制简单等优点,所以 仍然在高频逆变器中最常出现。然而随着工业的发展,技术的进步,需要更大的 功率,更高的开关频率,所以电磁加热装置的高频化仍是一个关键的技术点。

(2)大容量化 随着电力电子工业的迅速发展,电磁加热装置逐渐趋向于大功率化,因此其

对大功率的开关器件的容量需求也比往常多很多。为了使电磁加热装置实现大容 量化,技术人员将硬件电路的总体结构不断改变,进一步说,就是用二极管、晶 闸管等多组器件组成并、串联电路,以此达到目的。除此之外,还能将 GTR、IGBT 等多种器件串联使用,构成电路达到均压的目的,这样也增加了电磁加热装置逆 变输出的总电压,同时增大了输出功率,实现了高频化。将几个功率器件(IGBT) 并联,达到均流化,一来可以平均分摊每个开关器件上的电流造成的压力,而来 防止了器件不必要的过流损坏,同时也增加了电磁加热装置逆变输出的总电流, 实现高频化。

(3)负载匹配 以工业中用到的电磁感应加热设备为例,较为复杂的外界环境使设备的参数

存在一定的不稳定性,造成加热频率的不稳定等负面影响。我们通过将电感与电 容并联,构成谐振电路。若输出侧工作在非谐振状态下,那么较低的功率因数会 导致加热状况不是很好。为了使其稳定工作在谐振状况下,频率需要被跟踪调节, 因此引入频率跟踪的重要环节,使负载端始终工作在谐振状态下。

(4)智能化控制 因电磁感应加热设备中的负载参数一直在变化,所以该参数呈非线性变换。

这就需要逆变器可以实时监控电磁采暖炉的工作时间和实时温度并进行自动调 整。随着电磁加热装置的自动化发展,其需要高精度和高可靠性,因此电磁加热

装置正在逐步智能化。为了实现智能化,各种各样的微机处理器出现了,单片机、DSP、PLC 等智能化芯片,便可实现电器设备的数字化

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