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根据加热物质对象及吨位不同,电源的功率容量可以从数百伏安到几十兆伏安不等。扩展感应加热电源的功率容量是感应加热技术及应用前景的关键,主要可以通过如下途径提升加热的功率容量。
?。?)提高单体半导体功率器件的容量。根据被加热工件工沉的具体要求,正确选择目前国内外功率容量大的单体模块。在频率2kHz以下的中频感应加热电源,可选门极关断晶闸管(GTO)、集成门换流晶闸管(IGCT)等优良半导体器件,日本三菱、日立、瑞士ABB等公司IGCT单体??榭沙晌唐返囊延?000A/6000V产品,功率容量在20MV.A以上。GTO的产品有10 000Al9000v产品,可能突破10 000A/12 000V,功率容量约100MV.A。
在高频感应加热电源可选用IGBT绝缘栅双极型晶体管和IEGT电子注入增强栅晶体管,IEGT是一种新型IGBT模块,它兼有IGBT和GTO的优点,低的饱和压降、低的栅极驱动功率、宽的工作安全区和高的工作频率。工作频率150kHz、电压6500V、电流3600A的IGBT??樵诘鹿⒎闪韫疽蜒兄瞥晒?。一种高性价比、高效、高可靠性的第6代IGBT??樵谌毡救庋兄瞥晒?,对于相同功率容量的IGBT,开通损耗比第5代降低20%,结温降低25℃,续流二极管比第5代降低21℃,集电极电流密度J。与饱和压降V cesa.及关断损耗Eoff乘积之比,即,。/Vcesa。Eoff比第5代降低30%,可降低散热系统的体积、质量和成本,这种优良性能的IGBT??槎愿杏θ缛鹊缭醇捌渌缌Φ缱幼爸玫姆⒄咕哂泻艽蟮那绷鸵庖濉ECT单??槟壳暗乃绞?000A]
4500V。IGCT与GTO、IGCT与IGBT、IECT与IGBT之间的竞争将给21世纪感应加热电源及其他电力开关变换器的发展带来新的生机。
?。?)采用串、并联功率器件提高容量。当使用单体电力半导体功率器件??椴荒苈愀杏尤鹊缭词涑龉β适?,需要采用功率器件串、并联工作方式,以提高输出电压或电流,提升加热电源的功率容量,比如在高频、大功率感应加热电源中使用场效应晶体管??椋?MOSFET),需要串、并联器件以提升功率容量。功率器件串联使用时,必须妥善解决好器件间均压问题;功率器件并联使用时,必须妥善解决好器件间均流问题,同时还需对器件的参数进行测试、筛选、配对使用,无论是串联还是并联使用,要尽量选配参数一致的功率器件进行串、并联。用于串、并联的功率器件还应根据串、并联个数实行降额使用,以提高加热电源的可靠性。
?。?)多台感应加热电源并联扩容。功率器件串、并联数目受器件参数离散性导致可靠性下降及控制驱动复杂的制约。在器件串、并联不能满足功率容量时,采用多台加热电源并联工作扩充电源的总容量。电源并联工作犷容,应保证各台电源均匀输出,并有冗余设计。并联均流可以采用简单的软连接方式,也可以采用专用均流控制芯片,电流不均匀性控制在5%以下,以保证各并联电源组件的安全运行。