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0 引言
感應(yīng)加熱是一門(mén)年輕的學(xué)科。雖然它的原理發(fā)現(xiàn)的較早，但人類真正廣泛應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)還是近三十年的事情?，F(xiàn)在它的重要性越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)。
早在19 世紀(jì)科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象：1831 年法拉第（Michael Faraday）發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)規(guī)律 ；1868 年福考特（Foucault）提出渦流理論；1840年焦耳-楞茨確定了電阻發(fā)熱的關(guān)系式Q=I2Rt，這些都是感應(yīng)加熱的理論基礎(chǔ)。
感應(yīng)加熱裝置由兩部分組成，一部分是提供能量的交流電源，也稱變頻電源；另一部分是完成電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)換的感應(yīng)線圈，稱感應(yīng)爐。早期的感應(yīng)加熱電源，工頻有（50 Hz或60 Hz）固態(tài)電源，中頻有發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)和固態(tài)電源，高頻則有電子管電源。第二次世界大戰(zhàn)前后的感應(yīng)加熱設(shè)備基本上是上述的初級(jí)發(fā)展水平。
制約感應(yīng)加熱發(fā)展的主要原因是感應(yīng)加熱電源，而電源又受制于高頻或大功率的開(kāi)關(guān)器件。因此電力電子功率器件的發(fā)展，才真正促進(jìn)了感應(yīng)加熱電源的發(fā)展。1957年美國(guó)研制出世界上第一只普通的阻斷型可控硅，我們現(xiàn)在稱為晶閘管（SCR），經(jīng)過(guò)20世紀(jì)60 至70年代的工藝完善和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，70 年代后期已形成從低電壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品，從而使固態(tài)感應(yīng)加熱電源，走向了實(shí)用化階段。與此同時(shí)，世界各國(guó)研制了大量的派生器件。如逆導(dǎo)晶閘管（RCT），門(mén)極輔助關(guān)斷晶閘管（GATT），光控晶閘管（LTSCR）、以及80 年代發(fā)展的可關(guān)斷晶閘管（GTO）等。
今天的電力半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展更是琳瑯滿目，簡(jiǎn)單歸納有：大功率二極管；晶閘管（SCR）；雙向晶閘管；門(mén)極關(guān)斷（GTO）晶閘管（最大8 500 V，3 500 A）；
雙極結(jié)型晶體管（BTT 或BPT）；功率MOSFET；靜電感應(yīng)晶體管（SIT），（最大1 000 V，300 A，50 MHz）；絕緣雙極型晶體管（IGBT）（最大6 500 V，2 500 A）；
MOS 控制晶閘管（MCT）；集成門(mén)極換向晶閘管（IGCT）。這些器件還正在不斷更新和完善中，這些電力半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電力電子設(shè)備的核心，更是感應(yīng)加熱電源賴以發(fā)展的基礎(chǔ)。它們?yōu)楦袘?yīng)加熱電源設(shè)備帶來(lái)前所未有的活力和廣闊的發(fā)展前景。
1 感應(yīng)加熱應(yīng)用范圍和優(yōu)越性
感應(yīng)加熱的歷史，算起來(lái)也不過(guò)一百多年，在我國(guó)大規(guī)模應(yīng)用，也是改革開(kāi)放以后的事，但發(fā)展前景非常看好。
1890年瑞典人發(fā)明了第一臺(tái)感應(yīng)爐———開(kāi)槽式有心爐。1916年美國(guó)人制造出閉槽式有心爐，用于有色金屬冶煉。無(wú)心爐是1921年在美國(guó)出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)采用的是火花式中頻電源。后來(lái)才出現(xiàn)了中頻機(jī)組電源和固體式晶閘管變頻電源。工頻爐和工頻電源產(chǎn)生于20世紀(jì)30年代，高頻電源等由于不同的工藝要求而后相繼問(wèn)世。
感應(yīng)加熱早期主要用于有色金屬熔煉和熱處理工藝，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如表1 所列。
感應(yīng)加熱的廣泛應(yīng)用，究其原因，主要是它本身相對(duì)于別的加熱方式所具有的一些獨(dú)特性。
1）加熱速度快，可節(jié)能。感應(yīng)加熱是從金屬內(nèi)部，透入深度層開(kāi)始加熱，大大節(jié)省了熱傳導(dǎo)時(shí)間。
其它加熱是從外到內(nèi)，導(dǎo)熱時(shí)間長(zhǎng)。據(jù)實(shí)驗(yàn)，加熱同一坯料到一定溫度，感應(yīng)加熱只需火焰爐加熱時(shí)間的1/10。
2）加熱溫度高，是非接觸式的電磁感應(yīng)加熱。
3）可進(jìn)行局部加熱，容易控制加熱部位。被加熱產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，加熱工件的質(zhì)量再現(xiàn)性與重復(fù)性好，各種參數(shù)容易控制。
4）控制溫度的精度高，可保證溫差在±0.5%～1%范圍內(nèi)。
5）感應(yīng)加熱的熱效率高，一般可達(dá)50%~70%，而火焰爐的熱效率一般只有30%左右。
6）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
7）作業(yè)環(huán)境好，環(huán)保，幾乎無(wú)熱、噪聲、粉塵等污染。作業(yè)占地少，生產(chǎn)效率高。
8）能加熱形狀復(fù)雜的工件，加熱或熔煉都能間歇工作。
9）熔煉中溶液有電磁攪拌作用。可以均勻地調(diào)整金屬液成分，溶液溫度均勻，不會(huì)出現(xiàn)局部高溫。
金屬燒損少，這一點(diǎn)，對(duì)熔煉稀有金屬更為重要。
2 國(guó)外感應(yīng)加熱電源現(xiàn)狀
1）工頻（50 Hz或60 Hz）感應(yīng)加熱電源這種電源比較實(shí)用，用于大型工件的整體透熱、大容量爐的熔煉和保溫。國(guó)外的工頻感應(yīng)加熱裝置單臺(tái)可達(dá)數(shù)百M(fèi)W，用于數(shù)10 t的大型工件透熱或數(shù)百t的鋼水保溫。目前雖然固態(tài)功率器件構(gòu)成的電源有取代工頻感應(yīng)加熱電源的趨勢(shì)，但短期內(nèi)，在電源的容量、價(jià)格和可靠性方面還難以與構(gòu)造簡(jiǎn)單的工頻感應(yīng)電源競(jìng)爭(zhēng)。
2）中頻電源（50 Hz 或60 Hz 以上~10 kHz） 晶閘管感應(yīng)加熱電源已完全取代了傳統(tǒng)的中頻發(fā)電機(jī)組和電磁倍頻器。國(guó)外的單臺(tái)容量已達(dá)數(shù)十MW。
3）超音頻電源（10耀100 kHz） 早期采用晶閘管———時(shí)間分割電路和倍頻電路構(gòu)成超音頻電源。20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，隨著新型器件（GTO、GTR、MCT、IJBT、BSIT、SITH 和IGBT）的相繼問(wèn)世，由這些器件構(gòu)成的簡(jiǎn)單逆變橋電路得到了很大的發(fā)展，占據(jù)了感應(yīng)加熱電源主導(dǎo)地位。其中IGBT更是一支獨(dú)秀，受到了開(kāi)發(fā)者的重視。90年代初期，日本就采用IGBT 研制出了1 200 kW/50 kHz 的電流型感應(yīng)加熱電源。我國(guó)1998年進(jìn)口日本的3 200 kW/80 kHz感應(yīng)加熱線在上海運(yùn)行，是當(dāng)時(shí)國(guó)際上最先進(jìn)的電源之一。一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，英國(guó)，法國(guó)，瑞士等都研制出了超音頻感應(yīng)加熱電源，已達(dá)數(shù)千kW。
4）高頻電源（100 kHz 以上） 目前正處在傳統(tǒng)的電子管振蕩器向固態(tài)電源的過(guò)度階段。領(lǐng)先的國(guó)家有日本，西班牙，德國(guó)，比利時(shí)，美國(guó)等，采用的器件有SIT和MOSFET，感應(yīng)加熱電源可達(dá)到1MW/15~600 kHz。
我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家在感應(yīng)加熱方面進(jìn)行比較，存在較大的差距。
3 國(guó)內(nèi)感應(yīng)加熱電源技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀
我國(guó)感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用，起源于上世紀(jì)50 年代，感應(yīng)加熱技術(shù)幾乎全來(lái)自前蘇聯(lián)和捷克等國(guó)家，主要用于機(jī)床、紡機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)等制造業(yè)。感應(yīng)加熱集中在工件表面淬火方面，熔煉和透熱方面用的較少。20世紀(jì)60年代，由于和蘇聯(lián)的關(guān)系破裂，我國(guó)走上了感應(yīng)加熱技術(shù)獨(dú)立發(fā)展的道路。這段時(shí)間直到改革開(kāi)放后，由浙大開(kāi)發(fā)了第一臺(tái)并聯(lián)式晶閘管中頻電源，并向全國(guó)推廣。有關(guān)單位相繼也生產(chǎn)了容量在幾百kW，頻率500 Hz~8 kHz的中頻電源。電子管式超音頻電源也研制成功，填補(bǔ)了我國(guó)8~200 kHz之間的頻率缺口。
感應(yīng)加熱電源真正大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)則是20世紀(jì)80年代后。近20 多年間我國(guó)在感應(yīng)加熱電源和感應(yīng)加熱領(lǐng)域發(fā)生了令人注目的變化，此階段從德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、日本、意大利、西班牙、比利時(shí)和俄羅斯等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了數(shù)百套感應(yīng)加熱成套裝置（含電源）。粗分類有：各種淬火設(shè)備及電源；透熱設(shè)備及電源；高頻釬焊設(shè)備；熔煉設(shè)備及電源；熔煉設(shè)備無(wú)心感應(yīng)爐、有心感應(yīng)爐。
20世紀(jì)90年代，國(guó)外的一些感應(yīng)電爐公司直接到中國(guó)來(lái)辦廠，如美國(guó)的英達(dá)感應(yīng)加熱公司，彼樂(lè)公司等，和國(guó)內(nèi)的同行業(yè)廠家同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)。他們的產(chǎn)品技術(shù)含量高，電源功率大，品牌全，爐子噸位大，生產(chǎn)線規(guī)模大，占據(jù)了國(guó)內(nèi)的很大一部分市場(chǎng)。只是他們的設(shè)備價(jià)格高（國(guó)內(nèi)同性能產(chǎn)品大約是其價(jià)格的1/10)，這才使技術(shù)落后于他們的國(guó)內(nèi)廠家，有了一定的市場(chǎng)發(fā)展空間。
國(guó)內(nèi)感應(yīng)加熱方面除了國(guó)外在國(guó)內(nèi)的辦事機(jī)構(gòu)外，從地域上還分“南派”和“北派”技術(shù)和產(chǎn)品方面的競(jìng)爭(zhēng)?！澳吓伞币哉憬髮W(xué)為中心源，從技術(shù)和人事關(guān)系上衍生出浙江、上海、江蘇一帶的感應(yīng)電爐公司，其代表有振吳、四達(dá)、兆力等公司，主導(dǎo)著南方的熔煉爐市場(chǎng)?！氨迸伞笔且晕靼步淮蟆⑽靼搽姞t研究所、西安重型電爐廠（現(xiàn)西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠）所在地西安為中心，衍生出西安，洛陽(yáng)，山東，河北，山西等地的電爐公司。僅西安市感應(yīng)加熱的公司就達(dá)百家之多，是名副其實(shí)的中國(guó)電爐設(shè)計(jì)、制造中心。這些廠家中比較有影響的有西安電爐研究所、西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠、西安機(jī)電研究所、陜西海意機(jī)電制造有限公司、西安動(dòng)化、博大、秦翔、華立等電爐公司。
感應(yīng)加熱的市場(chǎng)發(fā)展前景看好，據(jù)行內(nèi)人士講，西安的幾個(gè)大的感應(yīng)爐公司，在2006年、2007年的年產(chǎn)值均在幾千萬(wàn)至一個(gè)億之間，而且產(chǎn)值逐年度快速遞增。其中電爐所、海意公司、機(jī)電所、動(dòng)化公司等有多臺(tái)感應(yīng)爐出口第三世界國(guó)家。據(jù)證實(shí)，僅海意公司一家2006年就向俄羅斯，哈薩克斯坦等國(guó)出口2 t、3 t感應(yīng)爐7臺(tái)套。
目前國(guó)內(nèi)感應(yīng)加熱電源的技術(shù)水平表現(xiàn)在下面幾點(diǎn)。
感應(yīng)加熱的高頻、中頻小功率電源大量的采用IGBT 及MOSFET晶體管功率器件，功率在幾kW 到幾百kW，頻率從10 kHz到幾百kHz。這種電源多用于淬火，適應(yīng)于不同透入深度的工件硬層處理。另有量的雙頻電源和超高頻（27.12 MHz）小功率電源。
雙頻電源一般是指高頻與超音頻組合，例如超音頻40 kHz和中頻0.5 kHz 組合,這樣的感應(yīng)加熱電源不但效率高，而且更適應(yīng)處理不同透入深度的工件。
感應(yīng)透熱方面，工頻電源和中頻電源在市場(chǎng)上同時(shí)都在應(yīng)用。在中頻電源未發(fā)展起來(lái)的前20年，工頻電源在感應(yīng)透熱和熔煉方面起著主導(dǎo)作用，現(xiàn)正在逐步退出市場(chǎng)。兩種電源的區(qū)別在于工頻電源是由50 Hz 輸出，頻率不變，功率的調(diào)節(jié)靠前端的變壓器抽頭調(diào)輸出電壓達(dá)到調(diào)功率的目的。由于負(fù)載是一相，輸入是三相電，所以電源內(nèi)有三相調(diào)平衡裝置；工頻電源功率因數(shù)可補(bǔ)償?shù)?。中頻電源是眾所周知的典型的AC-DC-AC變頻結(jié)構(gòu)，即先把三相工頻電源整流成單相直流，濾波后再逆變?yōu)楦鞣N頻率的中頻單相交流電源，供給負(fù)載感應(yīng)線圈。
一般椎300 mm 以上的金屬棒料、錠料透熱，大型軸承表面處理多選用工頻電源；椎300 mm 以下的金屬棒料等多選用中頻電源。但也有例外的情況，如2005年公布的國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)第六項(xiàng)“100 MN鋁擠壓設(shè)備技術(shù)”，其中用的是2 600 kW 中頻加熱電源，爐子加熱的是椎560 mm×1 950 mm 鋁錠，屬于國(guó)際上特大型設(shè)備之一。該項(xiàng)目采用計(jì)算機(jī)控制，梯度加熱，還設(shè)計(jì)了297 mm×279 mm×580 mm 鋼錠透熱裝置，用的中頻電源是2 400 kW，400 Hz，加熱溫度達(dá)到1 300℃。
國(guó)內(nèi)還有幾臺(tái)不同功率的電源在同一透熱線上聯(lián)合工作的情況，這些電源功率從2 000 kW 至幾百kW，每個(gè)電源負(fù)擔(dān)幾個(gè)加熱線圈，完成一個(gè)區(qū)域的加熱。幾個(gè)電源和各自若干個(gè)線圈組合起來(lái)，達(dá)到了整個(gè)生產(chǎn)線的感應(yīng)加熱要求。
感應(yīng)熔煉方面，近10年發(fā)展特別快。10年前，5 t以上無(wú)心感應(yīng)熔煉爐很少見(jiàn)，基本上都配的是工頻
電源。中頻爐因電源功率小，所配爐子大多數(shù)都在2 t以下?，F(xiàn)在已生產(chǎn)出的無(wú)心感應(yīng)爐有5 t，7 t，10 t，15 t，20 t，25 t，30 t，35 t，40 t 熔煉爐，10 t熔鋁爐（相當(dāng)于30 t熔鐵爐體積），70 t銅保溫爐（見(jiàn)圖1）。這些無(wú)心感應(yīng)爐所配電源，少數(shù)電源功率器件是IGBT，其余基本上都采用的晶閘管功率器件。利用管子的串并聯(lián)技術(shù)，電源裝機(jī)容量已接近20 MW，利用多個(gè)電源聯(lián)合能使輸出功率更大。
為適應(yīng)熔煉爐工藝中熔煉和保溫工藝的同時(shí)需要，國(guó)內(nèi)還開(kāi)發(fā)出了雙供電變頻電源：一臺(tái)電源同時(shí)輸出功率到兩臺(tái)爐體線圈上，這樣可使一臺(tái)變頻電源的功率能靈活的分配給兩臺(tái)爐體，即把一臺(tái)電源的大功率分配給熔煉爐，余下小功率分配給保溫爐。
兩臺(tái)爐的功率可自由互補(bǔ)的調(diào)整，整體不超過(guò)電源輸出總功率，也可以同時(shí)將小功率輸出到兩臺(tái)爐體用以保溫。市場(chǎng)上稱這種電源為DX中頻電源，俗稱“一拖二”中頻電源。國(guó)內(nèi)“一拖二”電源的電路結(jié)構(gòu)是建立在逆變串聯(lián)諧振電源的基礎(chǔ)上的，前端電路是可控或不控的三相整流電路；中間是直流電路，由電容進(jìn)行濾波；后端電路由兩個(gè)獨(dú)立的半橋串聯(lián)逆變諧振電路進(jìn)行逆變，輸出兩路輸出頻率和功率可各自調(diào)節(jié)的中頻電壓?！耙煌隙敝蓄l電源功率器件有選晶閘管的，也有選IGBT的，這兩種電路都有成熟產(chǎn)品在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。這里特別要說(shuō)明的是“一拖二”變頻電源在國(guó)外主電路有兩種形式：美國(guó)應(yīng)達(dá)、比樂(lè)電爐公司開(kāi)發(fā)的為串聯(lián)諧振的“一拖二”；德國(guó)容克、ABP公司生產(chǎn)的是并聯(lián)諧振的“一拖二”。單機(jī)容量功率一般在１MW到10 MW?！耙煌隙彪娫幢M管市場(chǎng)需求量不大，但很有賣(mài)點(diǎn)，是代表感應(yīng)電爐公司電源開(kāi)發(fā)能力的標(biāo)志。
目前，感應(yīng)加熱領(lǐng)域技術(shù)先進(jìn)性標(biāo)志主要表現(xiàn)在下面幾點(diǎn)。
1）高頻電源采用半導(dǎo)體功率器件，一般是輸出功率越大，技術(shù)越先進(jìn)。
2）感應(yīng)熔煉中頻爐，電源功率越大，整流的脈波數(shù)較多，如18、24 脈波，配置的爐體越大，說(shuō)明技術(shù)越先進(jìn)。
3）真空感應(yīng)爐，一般是噸位越大技術(shù)越先進(jìn)。
4）特種感應(yīng)加熱，被加熱金屬溫度越高或溫度控制的精度誤差越小，其技術(shù)含量越高。
5）感應(yīng)加熱的雙供電電源（一拖二）和多供電電源（一拖多），一般是功率越大，拖的爐子越多，技術(shù)含量越高。
6）感應(yīng)加熱、熔煉、淬火過(guò)程的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)其系統(tǒng)的檢測(cè)、控制、管理的簡(jiǎn)單化、傻瓜化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和故障自診斷，加上觸摸屏技術(shù)的采用，都是感應(yīng)加熱技術(shù)先進(jìn)性的標(biāo)志。
4 感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢(shì)
隨著電力電子功率器件的大容量化，高頻化，電子技術(shù)裝置的控制由模擬向數(shù)字化，自動(dòng)向智能化發(fā)展，感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。
1）高頻化感應(yīng)加熱電源中頻段主要采用晶閘管；超音頻段主要采用IGBT；高頻頻段，原來(lái)是SIT，現(xiàn)在主要發(fā)展MOSFET電源，采用IGCT的電源也開(kāi)始亮相。高頻電源的需要催生了新的功率器件，而新的器件又反過(guò)來(lái)促進(jìn)了高頻電源的發(fā)展。高頻電源由于對(duì)功率器件、相關(guān)元件，以及布線、結(jié)構(gòu)、接地、屏蔽都有要求，一般很難把功率作大、頻率作高，所以這方面仍有許多應(yīng)用技術(shù)需要進(jìn)一步探討，開(kāi)發(fā)。
2）大容量化從電路原理角度來(lái)看，感應(yīng)加熱電源的大容量化，如幾十MW，幾百M(fèi)W，都是可以實(shí)現(xiàn)的，但事實(shí)上大功率電源要受制于目前電力電子功率開(kāi)關(guān)器件的限制。目前解決電源大容量化，有以下三種技術(shù)途徑。
其一，是功率器件進(jìn)行串并聯(lián)方式。功率器件串聯(lián)增加耐壓水平，并聯(lián)解決大電流問(wèn)題，這種方法主要是要處理好串聯(lián)器件的均壓?jiǎn)栴}和并聯(lián)器件的均流問(wèn)題。由于電子器件制造工藝和參數(shù)離散性，所以功率器件只能進(jìn)行有限的串、并聯(lián)。串并聯(lián)功率器件太多，裝置的可靠性就無(wú)法保證?，F(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的1 000 kW（1 MW）至10 MW的感應(yīng)電源大多采用的是功率器件的串、并聯(lián)技術(shù)。
其二，是電源整流橋電路，或逆變橋電路的橋與橋之間的串、并聯(lián)。整流橋的并聯(lián)可以增大電源的電流輸入，整流橋串聯(lián)可以提高整流輸出電壓，兩者都對(duì)改善諧波有利。一般情況，整流橋串、并聯(lián)數(shù)越多，對(duì)改善諧波越有好處！整流橋的并聯(lián)要解決的是各橋的均流問(wèn)題，串聯(lián)解決的是各橋間的均壓?jiǎn)栴}。多逆變橋的串并聯(lián)也是常采用的技術(shù)，比單純的功率器件串、并聯(lián)提高功率更有實(shí)際意義。事實(shí)上，超大功率電源都是用了逆變橋組成的復(fù)合逆變橋路技術(shù)。即把原來(lái)逆變橋看作一個(gè)模塊或單元，利用這些模塊或單元組成新的逆變橋路。這樣無(wú)疑增加了控制電路的復(fù)雜性和難度，可以采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)達(dá)到這種電路需要的同電壓，同電流，同相位，同頻率等特殊參數(shù)條件的控制需求，最終達(dá)到功率輸出更大化。國(guó)內(nèi)由雙變壓器雙電源并聯(lián)的24脈波，功率達(dá)20 000 kW，200 Hz 的中頻電源（配40 t 感應(yīng)熔煉爐系統(tǒng)）如圖2所示。
其三，是多個(gè)獨(dú)立電源串、并聯(lián)的組合。這個(gè)概念不難理解，主要技術(shù)是解決好各獨(dú)立電源間協(xié)同工作的問(wèn)題。目前，超音頻以上的小功率電源，把一個(gè)單機(jī)看作一個(gè)串并聯(lián)單元或模塊，多個(gè)單元通過(guò)串并聯(lián)后提高功率是一項(xiàng)非常有意義的研究。這種產(chǎn)品市場(chǎng)潛力很大。
3）主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多樣化國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的感應(yīng)加熱電源主電路拓?fù)湫问接玫淖疃?，技術(shù)相對(duì)最成熟的線路是逆變并聯(lián)電源（即補(bǔ)償電容和感應(yīng)線圈相并聯(lián)形式），如圖3所示。這種電源的主要特點(diǎn)是保護(hù)功能易實(shí)現(xiàn)。
對(duì)偶于并聯(lián)電源的還有串聯(lián)電源拓?fù)湫问?，如圖4所示。
串聯(lián)電源的保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)起來(lái)難一些，主要是利用限壓和功率管死區(qū)設(shè)置技術(shù)?？刂撇勐返倪^(guò)壓和逆變橋臂的直通問(wèn)題。
以上全橋逆變功率器件除了用KK 快速晶閘管外，還可用其它功率器件，如IGBT等。
還有一種形式用的比較多的形式半橋逆變串聯(lián)，如圖5所示。這是“一拖二”感應(yīng)加熱電源用得最多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
上面所介紹的感應(yīng)加熱電源主電路結(jié)構(gòu)中，除第一種———并聯(lián)結(jié)構(gòu)市場(chǎng)用得最多，技術(shù)相對(duì)成熟外，其它兩種主電路結(jié)構(gòu)形式的控制回路技術(shù)還正在進(jìn)一步的發(fā)展中。
雙供電電源除采用串聯(lián)諧振電路外，并聯(lián)諧振電路的雙供電電源也是國(guó)內(nèi)的一個(gè)技術(shù)開(kāi)發(fā)點(diǎn)。
為了減少整流電路的諧波量，國(guó)內(nèi)在推廣用IGBT代替全橋整流的晶閘管，應(yīng)用了PWM 和矩陣等控制技術(shù)；也有用斬波電路來(lái)調(diào)電源的功率。這些因技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的原因，產(chǎn)品的市場(chǎng)尚未推廣開(kāi)。
4）負(fù)載匹配感應(yīng)加熱電源和負(fù)載感應(yīng)線圈及補(bǔ)償電容構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)體，不可分割。負(fù)載的變化，或負(fù)載阻抗匹配的是否合適，會(huì)直接影響電源的額定功率；頻率是否能達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)，也會(huì)影響感應(yīng)加熱的效率。感應(yīng)線圈（負(fù)載）的設(shè)計(jì)計(jì)算十分復(fù)雜，要設(shè)計(jì)出一個(gè)滿意的負(fù)載線圈并非易事。目前采用的計(jì)算方法是忽略次要參數(shù)，或依靠經(jīng)驗(yàn)修正過(guò)的公式來(lái)設(shè)計(jì)，有較大誤差。今后為方便這方面的設(shè)計(jì)，急需要在理論指導(dǎo)下建立精確的數(shù)字模型，特別是利用計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)，以便更大范圍地適應(yīng)各種型式負(fù)載的計(jì)算精度。在國(guó)外，特別是美國(guó)，在負(fù)載感應(yīng)器（線圈）用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和仿真方面已開(kāi)發(fā)了專用的軟件，值得我們借鑒。
5）高功率因數(shù)與低諧波感應(yīng)加熱電源功率因數(shù)最好時(shí)，能達(dá)到0.95，很多時(shí)候是在0.85~0.9 之間。另外還有不可避免的諧波，對(duì)電網(wǎng)構(gòu)成了一定的污染，電源功率越大，這種問(wèn)題越突出。新一代電源必須是高功率因數(shù)，低諧波的電源?，F(xiàn)在發(fā)展的技術(shù)有：多重化整流技術(shù)、全控功率管加上矩陣控制或PWM控制等技術(shù)、串聯(lián)線路、斬波技術(shù)等。同時(shí)也催生了電源諧波的濾除和功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)南C裝置的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。
6）有心感應(yīng)爐電源的變更有心感應(yīng)爐具有負(fù)載穩(wěn)定，自然功率因數(shù)高（電容未補(bǔ)償前為0.6左右，而無(wú)心爐為0.05~0.3），噸位大（國(guó)內(nèi)有200 t的鍍鋅爐）的特點(diǎn)，有心感應(yīng)爐一直使用的是傳統(tǒng)的工頻電源。這種電源不能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)功率，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有的公司在試著用中頻電源，或接近50 Hz的變頻電源來(lái)代替工頻電源，但這種嘗試還存在許多問(wèn)題，如負(fù)載的最佳匹配問(wèn)題；在50 Hz 頻率運(yùn)行中，頻率共振和干擾問(wèn)題；什么樣的拓?fù)潆娫锤m應(yīng)這種有心感應(yīng)爐負(fù)載等，都需要進(jìn)一步的探討。國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品中，在中頻主回路中不用傳統(tǒng)的PCB 線路板而用PLC（工業(yè)控制可編程器）來(lái)代替工頻電源，功率為2 400 kW，55 Hz。西安某公司在工頻電源的改進(jìn)上也取得了可喜的成果：用雙向晶閘管作調(diào)功器件，達(dá)到了工頻電源無(wú)級(jí)調(diào)功率；在三相平衡裝置調(diào)節(jié)和功率因數(shù)補(bǔ)償中采用單片機(jī)控制的電感、電容的柔性投切技術(shù)。
7）智能控制智能化控制，故障自診斷等都是感應(yīng)加熱電源發(fā)展的必然方向。這些技術(shù)的采用，將會(huì)使新一代電源運(yùn)行起來(lái)更可靠，性能更好。
這幾年，國(guó)內(nèi)電源的控制電路已基本數(shù)字化，市面上流行的中頻電源控制電路除調(diào)節(jié)器系統(tǒng)還未數(shù)字化外，其余部分都已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。有的控制板還利用可編程芯片（CPLD），開(kāi)發(fā)出了電源控制專用的大規(guī)模數(shù)字邏輯電路芯片，使控制板元件和焊點(diǎn)少，故障率低，運(yùn)行性能良好。有的企業(yè)還用美國(guó)TI 公司生產(chǎn)的DSP 芯片TMS320LF2407、TMS320F2812等數(shù)字微處理芯片進(jìn)行電源控制電路全數(shù)字化設(shè)計(jì)的嘗試。
從現(xiàn)有情況看，要實(shí)現(xiàn)電源控制的全數(shù)字化，智能化等，采用DSP 數(shù)字微處理器和CPLD 或FPGA芯片編程技術(shù)，是一條捷徑。將TI生產(chǎn)的TMS320F2000系列芯片用作電源系統(tǒng)的控制核心應(yīng)當(dāng)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
5 結(jié)語(yǔ)
要使我國(guó)感應(yīng)加熱的發(fā)展，盡快趕上國(guó)外先進(jìn)國(guó)家同行水平，僅重視上面幾點(diǎn)還是不夠的，還應(yīng)當(dāng)重視：
1）要消化吸收國(guó)外引進(jìn)產(chǎn)品中的新技術(shù)；
2）各企業(yè)要投入一定的人力，財(cái)力，自主開(kāi)發(fā)新的技術(shù)；
3）主管行業(yè)的歸口部門(mén)，要重視本行業(yè)基礎(chǔ)理論的研究，多翻譯國(guó)外的有關(guān)資料；
4）鼓勵(lì)同行業(yè)科技人才互相交流，著書(shū)立說(shuō)，目前行業(yè)技術(shù)資料非常少且落伍!
最后希望在感應(yīng)加熱領(lǐng)域工作的廣大同行共同努力，為感應(yīng)加熱技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展作出貢獻(xiàn)！
（注：因參考文獻(xiàn)資料較多，這里無(wú)法一一列出，但作者在這里衷心感謝被參考過(guò)資料的作者所付出的辛勞。）
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