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IGBT式感应加热电源常见缺陷简要分析

导读: 在实际应用的过程中,国内常见IGBT式加热电源的缺陷和问题主要表现为:长时间应用后工作效率降低、电能和冷却水消耗大;功率元件IGBT非常容易损坏;电抗器或输出变压器容易损坏;冷却水回路容易发生故障;加热电源整机功率因数较低、谐波污染大;设备可靠连续运行性能欠佳。

  目前国内大部分生产厂商已经采用IGBT结构的感应加热电源,这种结构的加热电源能够维持长时间高效工作,且安全性比较高,因此比较受到生产商和消费群体的欢迎。然而。虽然国内采用IGBT取代晶闸管和电子管已经取得了很大的进步,但目前大多数生产厂商研制生产的感应加热电源设备仍然存在一些普遍问题和缺陷。

  在实际应用的过程中,国内常见IGBT式加热电源的缺陷和问题主要表现为:长时间应用后工作效率降低、电能和冷却水消耗大;功率元件IGBT非常容易损坏;电抗器或输出变压器容易损坏;冷却水回路容易发生故障;加热电源整机功率因数较低、谐波污染大;设备可靠连续运行性能欠佳。

  以上这些问题之所以会在运行的过程中出现,其最主要是的原因还是在设计上存在缺陷而所致的。现在我们就针对这些问题进行其原因的进一步探讨。首先是电能和冷却水消耗比较大的问题,由于IGBT、电抗器、输出变压器、谐振电容器均采取水冷结构,不仅损耗较大、效率较低,冷却水消耗大,而且容易发生因为铜管结垢堵塞导致器件烧毁,也容易发生漏水导致故障范围扩大等问题。且由于水路并联支路很多,系统无法保证每一支路均具有断水保护功能。

  而IGBT功率元件容易出现损坏问题,则是由于模拟式控制电路不能适应各种变化工况,使得功率元件IGBT脱离过零软开关状态,因此开关损耗增加并导致功率元件IGBT损坏。脉宽调制型(无斩波调压)产品采用软开通、硬关断或带缓冲的硬关断电路,因此IGBT损耗大,且这种方式容易脱离软开关状态导致 IGBT损坏。

  在IGBT式加热电源的运行过程中,输出变压器和电抗器也很容易受到损害。这二者出现故障或损坏原因则是由于设备在过压、过载、感应圈短路或部分短路、功率元件过热等情况下控制电路不能起到有效限制和保护作用,这种条件下很容易导致电抗器或输出变压器容易受到损坏。并联谐振方式的设备容易发生逆变单元过压而损坏器件。整流后直接采用大容量电力电容滤波,无滤波电感或直流侧IGBT斩波电路,因此功率因数低,输入电流谐波大。

  以上就是本文针对目前国内使用的IGBT式感应加热电源所存在的缺陷,所进行的问题总结和简要分析,希望能够帮助工程师在研发的过程中更全面的完成系统设计,规避设计缺陷。

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