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解決方案

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全數字化 IGBT 大功率直流電源系統

時(shí)間:2022-09-02 來(lái)源:原創(chuàng ) 瀏覽量:2583

 一.系統圖片


圖1柜體圖


  二.系統參數


序號 項點(diǎn) 參數 備注
1 額定輸出功率 按客戶(hù)需求
2 輸出功率可調范圍 0~100%
3 控制精準度 0.50%
4 輸入電壓頻率 50Hz 波動(dòng)±5%
5 輸入電流 3AC 1850A
6 諧振頻率 50~3000Hz 根據具體負載情況選擇頻率
7 效率 ≥97% 電源效率
8 過(guò)載能力 1.1 倍額定功率 1min/10min
1.2 倍額定功率 10s/10min
9 柜體防護等級 IP32
10 冷卻方式 水冷/風(fēng)冷
11 使用環(huán)境溫度 -20~40℃ 需要防凍液冷卻
40~55℃降額使用 溫度每升高 1℃, 輸出功率降低 2%
12 濕度 不超過(guò) 95% 不凝露
13 海拔 不超過(guò) 2000 米
2000 米以上降額使用,海拔
每升高 100 米,輸出功率降低
14 振動(dòng)環(huán)境 無(wú)強烈振動(dòng)環(huán)境
15 外形尺寸 長(cháng)*寬*高:2000× 650×1700mm 電源柜預估尺寸
16 重量 不大于 600kg 電源柜重量
17 人機界面 觸摸屏+按鈕
18 控制架構 DSP+CPLD
19 控制算法 PID

圖2參數圖


  三.系統技術(shù)優(yōu)勢

  1.綠色節能
  電源采用電路拓撲里先進(jìn)的IGBT串聯(lián)諧振技術(shù),采用IGBT作為開(kāi)關(guān)器件,響應時(shí)間快,開(kāi)通與關(guān)斷可自由控制,做到精確控制每一次開(kāi)關(guān)的輸出能量,開(kāi)關(guān)與通態(tài)損耗小,節約能耗,綠色環(huán)保;相比可控硅并聯(lián)諧振電源節能30%,比IGBT并聯(lián)諧振電源節能15%-20%,是目前世界上理想的諧振技術(shù)。
  超高頻范圍:100kHZ以上;高頻范圍:30-80kHZ;超音頻范圍:20-50kHZ;中頻范圍:10HZ-20KHZ。


圖3串聯(lián)諧振主電路拓撲


  2.靈活穩定
  足夠功率及輸出穩定的加熱能力,確保工件能夠快速加熱到目標溫度;加熱溫度任意可調;加熱時(shí)間以及保溫時(shí)間任意可調,時(shí)間控制精度為0.1秒。

  3.精準控溫
  精準的恒溫恒功等控制技術(shù),采用目標溫度或功率等閉環(huán)控制技術(shù),恒溫誤差可控制在±2℃范圍,保證被加熱工件的性能一致性。
  4.控溫曲線(xiàn)自定義
  基于強大的DSP+CPLD控制系統平臺,具有低功耗高性能的浮點(diǎn)DSP數據運算處理器加CPLD的數據采集設計方案及對外接口控制處理,高速的響應與計算速度支撐自主研發(fā)的熱處理專(zhuān)家控制系統,獨特的PID控制算法支持用戶(hù)在線(xiàn)編輯工件升溫+恒溫+降溫曲線(xiàn),電源啟動(dòng)后加熱曲線(xiàn)將按照用戶(hù)編輯的曲線(xiàn)進(jìn)行加熱處理。


圖4控溫曲線(xiàn)自定義界面


  5.諧振頻率自動(dòng)跟蹤
  電源具有鎖相、諧振頻率自動(dòng)跟蹤等先進(jìn)控制技術(shù),可根據被加熱工件自動(dòng)調節頻率,使設備工作在合適工作點(diǎn),加熱效率更高。
  6.工藝參數保存及調用
  設置好的工藝參數可以保存并命名,用戶(hù)可以根據不同的加熱工件快速調用參數,方便不同工件加熱并保證工件工藝參數的一致性。
  7.友好的人機交互
  自主研發(fā)的智能面板,接口豐富,高分辨率的顯示觸摸屏,使用方便,可自由設置、查看各種參數信息。
  8.自主研發(fā)
  感應加熱電源具有完全知識產(chǎn)權,純自主設計、生產(chǎn)、調試;控制程序
  自主編寫(xiě),能根據客戶(hù)需求提供定制化服務(wù)。
  9.原料可靠
  IGBT器件、控制芯片等核心器件均采用國際知名品牌(英飛凌)、通用型號,產(chǎn)品質(zhì)量可靠,得到市場(chǎng)充分驗證。
  10.全面的保護策略
  具有全面的保護策略,超壓、過(guò)流、過(guò)熱、短路、接地、故障急停等保護,能有效保證設備及人員的安全。
  11.客戶(hù)至上
  設備到現場(chǎng)后,根據客戶(hù)要求隨時(shí)配合完成設備安裝、調試、培訓等任務(wù);7x24小時(shí)技術(shù)支持,保證設備的連續運行;主要零部件通用性好,有完善的備品備件可隨時(shí)供更換。


  四.系統優(yōu)勢
  IGBT電源是一種新型的IGBT逆變器模塊,主要用來(lái)熔煉碳鋼,合金鋼,鑄鋼,有色金屬等。具有加熱速度快,節能環(huán)保等特點(diǎn)。
  1.IGBT電源作為恒功率電源,全功率輸出,保持恒定不變,因此加熱速度快。采用串聯(lián)諧振變壓器,變壓器電壓高,比可控硅電源節能。采用頻率調控系統調整頻率,整流部分包括全橋整流器,感應器和電容濾波器,在500V的條件下工作,IGBT電源產(chǎn)生極少的低次諧波,低網(wǎng)格污染。
  2.IGBT電源比可控硅電源節約電能15%-25%,原因有以下幾個(gè)方面:
  A.逆變器電壓高,電流,電路損失低,這部分可以節約電能15%。IGBT電源變壓器的電壓是2800V,傳統的可控硅電源逆變器的電壓是750V,電流減小了四倍,線(xiàn)路損失降低了。
  B.高功率因素,功率因素大于0.98,無(wú)功損耗低,這部分比可控硅電源節約電能3%-5%。IGBT采用全橋式整流,整流部分不調整可控硅傳導角,所以整個(gè)過(guò)程的功率因素大于0.98。
  C.爐體熱損耗小,同功率條件下,IGBT比可控硅每批次加熱快15分鐘。在爐出口的熱損失占整個(gè)過(guò)程的3%,因此這部分比可控硅電源節約3%的熱量。
  4.高次諧波干擾:當可控硅產(chǎn)生電壓峰值的時(shí)候整流器的高次諧波調整電壓。電壓電網(wǎng)會(huì )被嚴重污染導致其他的設備不能工作,IGBT電源整流器部分采用全橋整流器。直流電壓總是在最高程度工作,不需要調整傳導角,因此不會(huì )產(chǎn)生高次諧波,不會(huì )污染電網(wǎng),變壓器,交換器不會(huì )被加熱,不會(huì )干擾其他電子器件的工作。
  5.恒功率輸出:可控硅電源帶有電壓和電流調節器,IGBT采用頻率和功率調節器,它不會(huì )受爐料和爐襯厚度的影響。在加熱過(guò)程中保持恒功率輸出,尤其是在生產(chǎn)不銹鋼,鋼料,鋁料和其他非磁性物質(zhì)的時(shí)候,IGBT電源具有高超的工作效率。爐襯燒損減少,降低了鑄造成本。


  五.系列電源應用案例



行業(yè):齒輪淬火 行業(yè):透熱 行業(yè):熱裝配
頻率:300kHz 頻率:2kHz 頻率:12kHz
功率:50kW 功率:500kW 功率:120kW



行業(yè):熔煉 行業(yè):拉晶 行業(yè):真空焊接
頻率:2kHZ 頻率:15kHZ 頻率:10kHZ
功率:1100kW 功率:120kW 功率:100kW


行業(yè):深層淬火 行業(yè):淺層淬火 行業(yè):軸淬火
頻率:4kHZ 頻率:100kHZ 頻率:50HZ
功率:300kW 功率:50kW 功率:1000kW


  齒輪淬火原理:將工件放入感應器(線(xiàn)圈)內,當感應器中通入一定頻率的交變電流時(shí),周?chē)串a(chǎn)生交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)的電磁感應作用使工件內產(chǎn)生封閉的感應電流──渦流。感應電流在工件截面上的分布很不均勻,工件表層電流密度很高,向內逐漸減小,這種現象稱(chēng)為集膚效應。工件表層高密度電流的電能轉變?yōu)闊崮?,使表層的溫度升高,即?shí)現表面加熱。電流頻率越高,工件表層與內部的電流密度差則越大,加熱層越薄。在加熱層溫度超過(guò)鋼的臨界點(diǎn)溫度后迅速冷卻,即可實(shí)現表面淬火。
  透熱爐可以根據不同材質(zhì)工件的幾何形狀和加熱工藝要求,采用500-10000Hz中頻電源對工件進(jìn)行加熱。
  感應加熱電源對金屬材料加熱效率高、速度快,且低耗環(huán)保。它已經(jīng)廣泛應用于各行各業(yè)對金屬材料的熱加工、熱處理、熱裝配及焊接、熔煉等工藝中。


  熱處理行業(yè):
  1.各種汽、摩配高頻淬火熱處理,如:曲軸、連桿、活塞銷(xiāo)、凸輪軸、氣門(mén)、變速箱內的各種齒輪、各種拔叉、各種花鍵軸、傳動(dòng)半軸、各種小軸曲柄銷(xiāo)、各種搖臂、搖臂軸等高頻淬火熱處理。高頻焊機
  2.各種不銹鋼行業(yè)的退火。如不銹鋼盆、罐的退火拉伸、退火卷邊以及水槽的退火、不銹鋼管、不銹鋼餐具、不銹鋼杯等;
  3.其他各種金屬工件的退火,如高爾夫球頭、球桿、銅鎖頭、五金銅配件、菜刀把、刀刃、鋁鍋、鋁桶、鋁散熱器以及各類(lèi)鋁制品。


  釬焊行業(yè):
  1.各種五金刀具的焊接;
  2.各種五金機械配件的焊接;
  3.硬質(zhì)合金的焊接。


  鍛壓行業(yè):
  1.五金工具透熱,如鉗子,扳手等加熱透熱成型;
  2.表殼、表胚、拉手、模具附件、廚房餐具用品、工藝品、標準件、緊固件、機械零件加工、銅鎖、鉚釘、鋼釬、釬具的熱擠壓等等;
  3.電腦散熱器的銅芯與鋁片、喇叭網(wǎng)的埋值焊接、鋼塑管的復合、鋁箔的封口(牙膏皮)、電機轉子、電熱管封口等等;
  冶煉行業(yè):對感應加熱爐進(jìn)行加熱。

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