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KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较一、新型IGBT中频电源的特点IGBT（绝缘栅双极晶体管）是MOSFET（双极型晶体管）与GTR（大功率晶体管）的复合器件。
因此，它既具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大，阻断电压高等多项优点，是取代GTR和SCR( 可控硅)的理想开关器件。
从1996年至今，尤其是最近几年来IGBT发展很快，目前已被广泛地应用于各种逆变器中。
（1）IGBT控制是采用导通宽度及频率来实现对输出功率进行无级调节的中频电源，且采用串联谐振，无需加启动电路及前级调压装置，因此启动相当方便，启动成功率百分之百，调节输出功率极为方便。
（2）整流部分采用二极管三相全桥整流，使得控制电路极为简单，维修技术量降低。
（3）目前大部分厂家采用德国西门子公司产品作逆变器，中频电源寿命在3万次以上，采用了限压过流过压保护电路，使得故障率极低，并且过流过压保护动作时报警器马上报警显示且保护停机。
综上所述，IGBT中频电源作为铸造熔炼中频感应加热电源，是电力电子技术发展的必然趋势，它将成为二十一世纪铸造行业现代化的重要标志。
二、一拖二感应电炉系统一拖二感应电炉系统即功率共享电源系统的感应电炉，。
即一台中频电源能同时向二台电炉供电，并能在额定功率范围内自由分配向各台电炉的输入功率。
它从上世纪90年代初在国外问世，恰好遇到我国经济改革开放的大发展年代，因此这种电炉系统几乎同步进入我国的铸造业，并且得到铸造界的青睐和认同。
但碍于当时国内电炉制造商尚未开发出该项技术，而进口设备的昂贵价格又使许多铸造厂望而怯步，限制了它在我国铸造业的广泛应用。
据相关资料介绍，从我国1993年引进第一台一拖二电炉系统起到目前为止，全国现有一拖二电炉系统大约共计有近100套左右，其中功率最大的一套为6000kW功率共享电源配置二台8吨电炉。
一拖二电炉的优点采用中频感应电炉可以配置比工频感应电炉更大的功率密度（例如可以配置比工频电炉的极限配置功率密度300kW/t大3倍左右的功率密度，即达到900kW/t以上），并可实现批料熔化法。
KGPS—C型中频感应炉常见故障分析KGPS-C型全集成化可控硅中频炉是利用可控硅把50HZ的工频电流变换成某一种频率中频电流的半导体变频装置，代替了大多数燃料加热的燃烧炉。
具有清洁、节能、高效、生产率高、损耗小、无污染等优点。
该设备维护与检修工作十分重要。
能及时发现各种隐患，避免重大事故并保证长期安全生产。
标签：感应圈；电力电容器；中频感应炉；故障分析1 中频炉工作原理及电气原理1.1 中频炉的工作原理1.2 中频炉电气原理通过由6只晶闸管元件组成的三相桥式全控整流电路，把50HZ的工频交流电流整流成直流，再经过一个过滤器（直流电抗器）进行滤波，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成为具有一定频率的单相中频电流。
供给感应线圈（负载），所以这种逆变器实际上是一只交流-直流-交流变换器，其基本线路如图2：2 中频炉常见故障及处理方法中频感应炉故障主要分为控制部分和主电路部分，其中包括补偿电容器，感应器在内的谐振回路、水冷、母排等部分。
按故障种类来说可分为过流、过压、失压、欠压、水压低以及输出的中频功率低等。
其中故障发生较频繁的主要有可控硅击穿、电容击穿、控制板故障、感应圈的匝间短路等。
2.1 开机不能正常启动的处理首先检查冷却水是否打开或水压不够，这将造成电接点水压表内的常开接点未接通，中频柜内的整流电源板没有电，即没有整流电压输出，造成不能开机，打开冷却泵或调节水压至1.5-2KG即可解决上述问题。
如与上述问题无关，应检查缺相指示灯是否亮，灯亮则说明缺相，而缺相会导致开机不能启动，然后，再查看控制板的电源是否正常，如果电源有17V，说明工作正常，如果不是17V，则应检查电源的变压器进线端是否为220V，出线端是否为17V，如果不是，就应当更换电源变压器。
2.2 启动后，听到中频声音，随即逆变失败，此故障多为过流引起，产生过流的主要原因有：（1）感应圈发生对地短路或匝间短路。
此故障大多数是由于炉衬渗漏铁液，铁液冷却后感应圈与地连通及匝间连通造成短路过电流。
1引言某放射性固体废物处理设施设置了两台中频感应炉用于低放射性污染金属熔炼去污作业，其配备的KGPS中频电源主要是为熔炼炉的炉体部分提供符合运行要求的中频交流电，使炉体内低放射性金属废物在电磁感应作用下加热熔化。
为保证中频炉能够安全、稳定、可靠运行，确保熔炼去污工作顺利完成以及现场工作人员的安全，在熔炉运行前须对电源部分进行检查调试。
2中频电源组成、工作原理中频电源型号为KGPS-1000/0.5s，额定功率1000kW，频率500Hz，由整流电路、逆变电路、滤波电抗器、炉体及控制电路组成，采用水冷方式对炉体进行冷却[1]。
如图1所示，三相全控桥式整流电路（V1-V6）将输入工频交流电整流为直流电，经电抗器Ld滤波后，成为一个恒定的直流电送往并联型逆变电路（V7-V10），把直流电流逆变成频率为500Hz中频电流提供给感应线圈L，在线圈内通过电磁感应产生的热量使炉体内的低放射性金属废物金属R 熔化。
感应线圈为感性负载会产生大量无功功率，电容器C为电路提供无功补偿[2]。
V1V3LdV5V7V8LR CUcUbUaV4V6V2V9V10图1中频电源主电路整流电路为三相全控桥式整流，电源的功率设定以及调节都是通过对整流桥可控硅晶闸管的控制角的控制来实现（根据公式Ud=2.34UCosα）[3]，Ud是整流输出电压，α是整流可控硅晶闸管的控制角，U是输入电压。
从公式可知，在输入电压一定情况下，通过调整可控硅晶闸管控制角就可以调整输出电压，从而实现对功率的调整。
逆变电路中的两对起逆作用的可控硅晶闸管交替开通与关断，实现了直流电与交流中频电的转换。
KGPS中频电源检查与调试Checking and Debugging of KGPS Intermediate Frequency Power Supply贺长安屾，何莉莉，薛亮，何（四川省核工业辐射测试防护院，成都610061）HE Chang-an，HE Li-li，XUE Liang，HE Shen(SichuanRadiationDetection&Protection Institute ofNuclearIndustry,Chengdu610061,China)【摘要】为确保某放射性废物处理设施中频炉安全稳定运行，在熔炉投入运行前需要对其电源部分进行检查和调试。
KGPS中频感应加热电源常见故障及检修方法研究摘要：文章首先简要阐述了KGPS中频感应加热电源的电子元件构造原理，而后从加热电源的工作实况入手，阐述了其重点部位可能出现的故障问题以及检修思路。
最后结合以往的检修维护工作经验，对排查KGPS中频感应加热电源运行故障的检修方法进行了分析总结，希望可以为相关运维单位技术人员带来一定的理论帮助。
关键词：KGPS中频感应加热电源；检修维护；常见故障前言：KGPS中频感应加热电源具有体积小、重量轻、效率高的特点，它可将50Hz三相工频交流电逆变成1kHz-10kHz单相中频电能。
从电子工件的工作原理来看，KGPS中频感应加热电源的非接触式加热单元中含有大量易损易耗类型的元件，所以只有掌握科学的检修维护方法，才能确保KGPS中频感应加热电源工作运行稳定可靠。
1.KGPS中频感应加热电源的工作原理与构造KGPS中频感应加热电源本质上是一个利用电磁感应原理产生交变次的逆变电源，在由于电源导体在交变磁场中会产生“电流-涡流”的感应效应，因此它可以使内部的导体将电能转化为熔化、淬火、焊接或其它热处理工艺的高效率热能。
它的内部构造主要分为如下几个部分：一是晶闸管元件与电抗器，其主要作用是将三相工频交流电整流为直流电，再由电抗器负责平波形成恒定的直流电流输出至下一单元；二是单相逆变桥，它的功能是将输出的直流电再逆变为负载段所需要的单相中频电流；三是负载单元，由一个补偿电容器作为并联谐振电路的端口，再与一个感应线圈连接组成，负责将单相中频电流转换为生产所需的特定中频电能；四是电流互感器，工作电流被其识别后，会被自动处理为控制电路板可识别的电信号，主要用于电路的短路保护以及过流保护[1]。
在KGPS中频感应加热电源实际投入应用的过程中，为了避免SCR换相以及开关操作所产生的瞬间过电流、“毛刺”带来的不良工况问题，还需要在电源进相线部位安装设置一个压敏电路或阻容滤波电路来吸取电源的异常信号。
请问，在整流器中，应用IGBT整流与用可控硅整流有什么差别？另外，功率器件IGBT与可控硅的整流有什么区别？谢谢努力工作，多多挣钱2008-3-2 13:23:48 IP: 保密8355335等级:光明使者权限:普通用户积分:753金钱:4819声望:16经验:2193发帖数:2135注册时间:2006-5-8编辑删除引用第2楼可控硅整流器能够均匀调节输出电压，绝对珍藏：《深入浅出西门子S7-200PLC第二版》电子版变频器与PLC资料下载，天天更新2008-3-2 21:31:25 IP:保密99618等级:权限:普通用户积分:3445金钱:2946声望:-22经验:1901编辑删除引用第3楼看看这个摘要：本文对历年来得到广泛应用的可控硅全桥并联逆变固体电源以及近几年得到快速发展的IGBT半桥串联逆变固体电源的各项性能及它们的适用配套对象(电炉)进行了详细的比较分析。
它将有助于用户根据各自的工艺要求正确、合理、经济地选用合适的供电电源。
关键词：可控硅;IGBT;中频固体电源，感应电炉The performance comparison between MF power supply with SCR and IGBTYan Wenfei Yin Jingxing ( Xi’an Mechanical and Electric Research Institute 710075)Abstract: The performan ce and it’s application for the SCR solid state MF power当电炉的功率在1500 kW以下时，如果需要高性能，能耗低，可以选择IGBT中频感应电炉。
如果要求低价格，则可选择SCR全桥中频感应电炉。
当电炉的功率在1500 kW以上时，通常应该选择SCR全桥中频感应电炉，它具有更高的稳定性和可靠性。
对于熔化电炉而言，因为电炉经常工作在满功率状态，所以功率因数已不是主要问题。
KGPS系列中频固态电源使用说明书西安迪利捷机电科技发展有限公司电话：（办）传真：网址：E-mail：公司简介西安迪利捷机电科技发展有限公司（西安迪利捷科技\DeLiJayst），是以研发、设计、制造及销售感应加热设备及控制线路为主的企业。
公司人员配备合理，其中工程技术人员占公司人数的40%以上，具有自主研发电子、自控、机械等多方面的能力。
在不断吸收国內外先进科技技术的同时，长期与西安电炉研究所、交通大学、西安石油大学、浙江大学等多家科研单位合作，已成功开发出用于淬火、透热、熔炼、钎焊、烧结等多领域的高、中、低频成套先进设备，特别是近两年来开发出的大功率Insulated Gate Bipolar Transistor 电源，填补了国内大功率超音频感应加热用电源的空白；为了适应行业发展需要，公司技术人员经过多年的不懈努力，相继开发出DLJ-3；DLJ-6；DLJ-7；DLJ-88；DLJ-24；DLJ-G3用于高、中、低频感应加热设备的控制主板，其市场占有率达到感应加热控制板行业的60%以上。
在开发新产品的同时我公司时刻遵循“依靠科技进步诚信务实发展”的原则，依靠强大的技术力量，为客户提供高品质、高性能的产品，公司产品以其可靠的质量与良好的售后服务在广大客户中赢得较高的赞誉。
公司自创立以来，就确立了“我们的信誉和客户的满意是最好的财富”为目标，以项目带动企业发展、以产品创新来提升企业竞争力的战略，公司坚持以人为本、和谐发展，从而增强了企业的凝聚力和向心力，不断推动企业发展。
目录1.概述―――――――――――――――――――――――（3）2.技术要求―――――――――――――――――――――（4）3.技术数据―――――――――――――――――――――（5）4.变频器工作原理――――――――――――――――――（5）5.调试―――――――――――――――――――――――（12）6.安装―――――――――――――――――――――――（15）7.维护与保养――――――――――――――――――――（16）8.操作方法及注意事项――――――――――――――――（17）9. 控制电路板各故障显示灯――――――――――――――（18）一、概述KGPS系列感应加热晶闸管变频装置，是利用晶闸管将三相工频交流电能变换成几百或几千HZ的单相交流电能。
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频电源的比较一、新型IGBT中频电源的特点IGBT（绝缘栅双极晶体管）是MOSFET（双极型晶体管）与GTR（大功率晶体管）的复合器件。
因此，它既具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大，阻断电压高等多项优点，是取代GTR和SCR( 可控硅)的理想开关器件。
从1996年至今，尤其是最近几年来IGBT发展很快，目前已被广泛地应用于各种逆变器中。
（1）IGBT控制是采用导通宽度及频率来实现对输出功率进行无级调节的中频电源，且采用串联谐振，无需加启动电路及前级调压装置，因此启动相当方便，启动成功率百分之百，调节输出功率极为方便。
（2）整流部分采用二极管三相全桥整流，使得控制电路极为简单，维修技术量降低。
（3）目前大部分厂家采用德国西门子公司产品作逆变器，中频电源寿命在3万次以上，采用了限压过流过压保护电路，使得故障率极低，并且过流过压保护动作时报警器马上报警显示且保护停机。
综上所述，IGBT中频电源作为铸造熔炼中频感应加热电源，是电力电子技术发展的必然趋势，它将成为二十一世纪铸造行业现代化的重要标志。
二、一拖二感应电炉系统一拖二感应电炉系统即功率共享电源系统的感应电炉，。
即一台中频电源能同时向二台电炉供电，并能在额定功率范围内自由分配向各台电炉的输入功率。
它从上世纪90年代初在国外问世，恰好遇到我国经济改革开放的大发展年代，因此这种电炉系统几乎同步进入我国的铸造业，并且得到铸造界的青睐和认同。
但碍于当时国内电炉制造商尚未开发出该项技术，而进口设备的昂贵价格又使许多铸造厂望而怯步，限制了它在我国铸造业的广泛应用。
据相关资料介绍，从我国1993年引进第一台一拖二电炉系统起到目前为止，全国现有一拖二电炉系统大约共计有近100套左右，其中功率最大的一套为6000kW功率共享电源配置二台8吨电炉。
一拖二电炉的优点采用中频感应电炉可以配置比工频感应电炉更大的功率密度（例如可以配置比工频电炉的极限配置功率密度300kW/t大3倍左右的功率密度，即达到900kW/t以上），并可实现批料熔化法。
这意味着它将以很高的熔化/生产率作业。
但是在随后的浇注作业周期内以及其它非生产性作业周期期间（例如扒渣、取样、等待化验结果等），系统中没有功率输出或者仅需少量的保温功率输出，以维持一定的浇注温度。
以往的中频电源都采用并联逆变形式，其电网侧功率因数与输出功率有关。
满功率输出时，功率因数较高，输出功率降低时，功率因数随着下降。
如果中频电源经常工作在小功率保温状态，日积月累会产生较大的无功，电网侧力率降低直接涉及到电费支出。
一拖二的中频采用串联逆变器，其电网侧功率因数与输出功率无关。
无论输出功率大小，功率因数始终接近于1。
并联逆变中频电源是一种恒电压输出电源。
为了能够在负载阻抗较低（例如冷料熔化）时输出较大的功率，其工作电流会大于额定功率下的工作电流，因此需要较大的电源变压器。
通常并联逆变中频电源选用的变压器容量是其额定功率的1.25倍。
串联逆变中频电源是一种恒功率输出电源。
因为它的工作频率宽范围可调，能够匹配负载阻抗的变化，所以并不需要增加输出电流。
因此只需要与其输出功率相当的变压器即可。
通常串联逆变中频电源选用的变压器容量是其额定功率的1.1倍。
可控硅中频电炉和IGBT中频电炉的性能对比见下表（1T炉）比较项目可控硅中频电炉（并联逆变）IGBT中频电炉（串联逆变）额定功率配700KW 600KW 置变压器配置800KVA 630KVA中频频率1000Hz 1000Hz熔化率0.93t/h(铸铁1450) 1.0t/h(铸铁1450)单位电耗710KW.h/t±5% 600KW.h/t±5%冷却水耗30m3/h 20m3/h进线电压三相-380V 50Hz 三相-380V 50Hz配套电炉容量1吨1吨功率因数典型平均功率因数0.9，如果经常工作在小功率状态，功率因数会更低典型平均功率因数0.95，接近于1价格相对较低功率相同时高20%~40%缴纳电费比较基本电费：800KVA×18元×12月=172800元有功电费：700KW×8小时×340天×0.4元/度= 761600.00元/年基本电费：630KVA×18元×12月=136080元有功电费：600KW×8小时×340天×0.4元/度=652800.00元/年三、电炉容量和功率的选择电炉容量的确定要考虑许多工艺因素，但是基本上需满足二个条件，一是满足最大铸件的浇注重量需要，二是与工艺对铁水的需求量相符合。
由于中频电炉的功率密度配置较大，当其配置功率密度大于600 kW/t时，其熔化能力基本上可以做到每炉次的熔化时间在一小时以内。
四、·电源类型的选择中频电源的类型主要有两类：具有并联逆变电路的固体电源及具有串联逆变电路的固体电源。
在我国的铸造行业中，习惯对配置可控硅(SCR)全桥并联逆变固体电源的中频感应电炉通常俗称为中频炉。
而对配置(IGBT)或(SCR)半桥串联逆变固体电源的中频感应电炉通常俗称为变频炉由于这两种感应电炉的逆变供电电源不同，所以它们的工作性能也有很大的区别。
两种固体电源的主要性能比较比较项目SCR全桥并联逆变固体电源（KGPS系列电源）IGBT半桥串联逆变固体电源（CA系列电源）产品规格范围160 ~ 4000 kW 50 ~ 4400 kW 电网侧功率额定功率时接近于0.90 接近于1.0因数功率减小时功率因数降低谐波干扰对电网有较大的谐波干扰能有效消除3、5、7、9、11次谐波变换效率中功率时相同, 大功率时略低中功率时相同, 大功率时略高负载适应范围一般宽广恒功率输出能力冷料启动阶段输出功率较低；改进逆变控制后可接近恒功率运行，但控制技术复杂整个熔化过程中始终可以保持恒功率运行，控制简单工作频率范围最高到2500 Hz，主要用于感应熔化和保温最高可达100 kHz，适用于感应熔化和保温，也适用于透热和淬火工作稳定性较高。
中频电流自成回路，触发可控硅必须有一定的电流，抗干扰能力差高。
中频电流通过IGBT构成回路，IGBT是电压控制器件，较强抗干扰能力器件过流容量和过流保护过流容量大，保护电路简单，维修难度大过流容量小，保护电路复杂，技术要求高，维修难度相对较小配置电源变压器的余量要求较大。
变压器配置容量约为固体电源最大输出功率的1.25倍小。
变压器配置容量约为固体电源最大输出功率的1.1倍电源功率共享可能性不能可以备件价格低较高五、两种固体电源适用范围电炉类型固体电源类型性能评价中、小功率熔化炉IGBT半桥串联逆变固体电源高性能SCR 可控硅 全桥并联逆变固体电源低价格 大功率熔化炉SCR 可控硅 全桥并联逆变固体电源 较高可靠性 DX 型双向供电电炉IGBT 半桥串联逆变固体电源 唯一选择 熔化、保温电炉IGBT 半桥串联逆变固体电源 高功率因数六、中频电源与电炉的配置 采用中频无心感应电炉实现批料熔化法可以使电源的输出功率从炉料被加热起至浇注前保持在最大的负载水平。
但是在其后的浇注作业周期及其它非生产性作业周期（例如撇渣、取样、等待化验结果等），系统中没有功率输出或者仅需少量功率输出，以保持一定的浇注温度。
为了适应各种不同的铸造工艺需要，同时也为了充分提高电源的功率利用系数，出现了以下几种中频电源与电炉的配置方案，分别介绍如下。
中频电源与电炉的配置方案 序号 配置方案 性能评价1 单台电源配单炉 简单可靠，适用于电炉内金属液熔化后迅速倒空，再重新加料熔化的作业条件，或作业不频繁的场合。
仅对小容量及较低功率的电炉适合。
该配置方案的作业功率利用系数低。
2 单台电源配二炉（通过换炉开关切换） 常见的经济性配置方案。
一台电炉熔化作业，另一台炉浇注作业或维修、筑炉。
在作小容量多次浇注作业时，可将向熔化作业电炉供电的电源短时间内切换到浇注作业的电炉作快速升温，以补偿浇注温度的下降。
二台电炉的交替作业（熔化和浇注、加料作业）保证了向浇注作业线持续供应高温合格金属液。
该配置方案的作业功率利用系数较高。
3 二台电源 （熔化电源和保温电源）配该配置方案采用SCR 全桥并联逆变固体电源，通过切换开关实现二台电炉交替与熔化电源和保温电源相连。
该二炉（通过开关切换） 方案目前被用户广泛接受并采用，它可以达到与配置方案5相同效果，但是投资却大大降低。
电源切换是借助于电动切换开关完成，操作方便、工作可靠性较高。
该方案的不足之处是，保温电源为了能与同一感应线圈匹配工作，它需要以稍高于熔化电源的频率工作。
由此导致合金化处理时的搅拌作用可能较小，有时需短时间将熔化电源切换过来以增强合金化过程。
该配置方案的作业功率利用系数较高。
4 单台双供电源配二炉 该配置方案又可以称为功率共享电源系统。
它是目前国内外被用户广泛采用的一种先进的配置方案。
该方案的优点是：1. 每台电炉可以根据各自的工况选择合适的功率；2. 无机械切换开关，工作可靠性高；3. 作业功率利用系数高，理论上可达1.00，从而大幅度地提高了电炉的生产率；4. 由于采用IGBT 半桥串联逆变固体电源，如表2所述，在整个熔化过程中始终能以恒功率运行，所以其电源功率利用系数也高；5. 单台电源仅需一台变压器和冷却装置，与方案3相比较，主变压器的总安装容量小，占用空间也小。
七、电炉熔化率与生产率（每小时出铁水量）的关系一般电炉制造商在样本或技术规格上提供的电炉熔化能力数据是熔化率。
电炉的熔化率是电炉本身的特性，它与电炉的功率大小及电源类型有关，与而生产作业制度无关。
而电炉的生产率则除了与电炉本身的熔化率性能有关外，还与熔化作业制度有关。
通常，熔化作业周期内存在一定的空载辅助时间，如：加料、撇渣、取样化验和等待化验结果（与化验手段有关）、等待浇注等。
这些空载辅助时间的存在减少了电源的功率输入，即减低了电炉的熔化能力。
八、电炉选型时对系统的各项功能的评估作为铸造车间的重要熔化设备，感应电炉的投资在铸造车间的总投资中占有不小的比例。
因此，电炉系统的选型除了上面需要考虑的各类因素外，还应结合铸造车间本身的投资规模、技术先进性、管理水平等背景对所选的电炉系统的安全性、先进性、经济性、对环保的适应性等系统的各项功能作一个全面的分析和评估。
（1）系统的安全性–系统的机械方面的完整的保护功能应该具备：闭式冷却水循环系统的采用，冷却水温度及流量的监控和报警，应急冷却水柜和管路的设置、液压系统的安全措施（软管破裂保护措施、双液压泵的配置、阻燃油的采用），炉体的钢架结构坚固性。
