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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

            時間:2022-09-02 來源:原創 瀏覽量:2463

             一.系統圖片


            圖1柜體圖


              二.系統參數


            序號 項點 參數 備注
            1 額定輸出功率 按客戶需求
            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±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/風冷
            11 使用環境溫度 -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 95% 不凝露
            13 海拔 不超過 2000 米
            2000 米以上降額使用,海拔
            每升高 100 米,輸出功率降低
            14 振動環境 無強烈振動環境
            15 外形尺寸 長*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.系統技術優勢

              1.綠色節能
              電源采用電路拓撲里先進的IGBT串聯諧振技術,采用IGBT作為開關器件,響應時間快,開通與關斷可自由控制,做到精確控制每一次開關的輸出能量,開關與通態損耗小,節約能耗,綠色環保;相比可控硅并聯諧振電源節能30%,比IGBT并聯諧振電源節能15%-20%,是目前世界上理想的諧振技術。
              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;加熱時間以及保溫時間任意可調,時間控制精度為0.1秒。

              3.精準控溫
              精準的恒溫恒功等控制技術,采用目標溫度或功率等閉環控制技術,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的熱處理專家控制系統,獨特的PID控制算法支持用戶在線編輯工件升溫+恒溫+降溫曲線,電源啟動后加熱曲線將按照用戶編輯的曲線進行加熱處理。


            圖4控溫曲線自定義界面


              5.諧振頻率自動跟蹤
              電源具有鎖相、諧振頻率自動跟蹤等先進控制技術,可根據被加熱工件自動調節頻率,使設備工作在合適工作點,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
              感應加熱電源具有完全知識產權,純自主設計、生產、調試;控制程序
              自主編寫,能根據客戶需求提供定制化服務。
              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,產品質量可靠,得到市場充分驗證。
              10.全面的保護策略
              具有全面的保護策略,超壓、過流、過熱、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.客戶至上
              設備到現場后,根據客戶要求隨時配合完成設備安裝、調試、培訓等任務;7x24小時技術支持,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供更換。


              四.系統優勢
              IGBT電源是一種新型的IGBT逆變器模塊,主要用來熔煉碳鋼,合金鋼,鑄鋼,有色金屬等。具有加熱速度快,節能環保等特點。
              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電源產生極少的低次諧波,低網格污染。
              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,線路損失降低了。
              B.高功率因素,功率因素大于0.98,無功損耗低,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,所以整個過程的功率因素大于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過程的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:當可控硅產生電壓峰值的時候整流器的高次諧波調整電壓。電壓電網會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,因此不會產生高次諧波,不會污染電網,變壓器,交換器不會被加熱,不會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,它不會受爐料和爐襯厚度的影響。在加熱過程中保持恒功率輸出,尤其是在生產不銹鋼,鋼料,鋁料和其他非磁性物質的時候,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:齒輪淬火 行業:透熱 行業:熱裝配
            頻率:300kHz 頻率:2kHz 頻率:12kHz
            功率:50kW 功率:500kW 功率:120kW



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


            行業:深層淬火 行業:淺層淬火 行業: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(線圈)內,當感應器中通入一定頻率的交變電流時,周圍即產生交變磁場。交變磁場的電磁感應作用使工件內產生封閉的感應電流──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,這種現象稱為集膚效應。工件表層高密度電流的電能轉變為熱能,使表層的溫度升高,即實現表面加熱。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。在加熱層溫度超過鋼的臨界點溫度后迅速冷卻,即可實現表面淬火。
              透熱爐可以根據不同材質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,且低耗環保。它已經廣泛應用于各行各業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:
              1.各種汽、摩配高頻淬火熱處理,如:曲軸、連桿、活塞銷、凸輪軸、氣門、變速箱內的各種齒輪、各種拔叉、各種花鍵軸、傳動半軸、各種小軸曲柄銷、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、鋁散熱器以及各類鋁制品。


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


              鍛壓行業:
              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:對感應加熱爐進行加熱。

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