IGBT高頻電源基本信息

IGBT中頻電源是一種采用串聯(lián)諧振式的中頻感應熔煉爐電源，它的逆變器件為一種新型IGBT模塊(絕緣柵雙極性晶體管，德國西門子生產)，它主要用于熔煉普通碳素鋼、合金鋼、鑄鋼、有色金屬。具有熔化速度快、節(jié)能、高次諧波污染低等優(yōu)點。

IGBT中頻電源為一種恒功率輸出電源，逆變頻率時刻跟蹤負載變化，達到完全諧振，加少量料即可達到滿功率輸出，并且始終保持不變，所以熔化速度快;因逆變部分采用串聯(lián)諧振，并且逆變電壓高，比普通可控硅中頻節(jié)能;IGBT中頻采用調頻調功，整流部分采用全橋整流，電感和電容濾波，且一直工作在500V，所以IGBT中頻產生高次諧波小，對電網產生污染更低。

榮泰節(jié)能型IGBT晶體管節(jié)能的主要原因有以下個幾方面:

1)、逆變電壓高，電流小，線路損耗小，此部分可節(jié)能15%左右，節(jié)能型IGBT晶體管中頻電源逆變電壓為2800V,而傳統(tǒng)可控硅中頻電源逆變電壓僅為750V，電流小了近4倍，線路損耗大降低。

2)、功率因數(shù)高，功率因數(shù)始終大于0.98，無功損耗小，此部分比可控硅中頻電源節(jié)能3%-5%。由于節(jié)能型IGBT晶體管中頻電源采用了半可控整流方式，整流部分不調可控硅導通角，所以整個工作過程功率因數(shù)始終大于0.98，無功損耗小。

3)、爐體熱損失小，由于節(jié)能型IGBT晶體管中頻電源比同等功率可控硅中頻電源一爐可快15分鐘左

右，15分鐘的時間內爐口損失的熱量可占整個過程的3%，所以此部分比可控硅中頻可節(jié)能3%左右。

恒功率輸出:可控硅中頻電源采用調壓調功，而榮泰節(jié)能型IGBT晶體管中頻電源采用調頻調功，它不受爐料多少和爐襯厚薄的影響，在整個熔煉過程中保持恒功率輸出，尤其是生產不銹鋼、銅、鋁等不導磁物質時，更顯示它的優(yōu)越性，熔化速度快、爐料元素燒損少，降低鑄造成本。

A、功率顯示功能;

B、耗電量測示和存貯功能;

C、故障報警中文顯示和解決辦法自動提示功能;

D、生產數(shù)據(jù)保存及查詢功能;

E、自動啟動和自動停止:本功能主要防止用戶誤操作，通過自動啟?？刂芇LC將自動按順序合閘

和分閘，不會存在誤操作現(xiàn)象，同時用戶很容易掌握操作方法。

一、用在熱處理:

1.五金工具高頻淬火熱處理，如;虎鉗、錘、大力鉗、扳手。

2.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。

3.液壓元件，如:柱塞泵的柱塞、轉子泵的轉子、各種閥門上的換向軸、齒輪泵的齒輪等高頻淬火熱處理。

4.各種電動工具齒輪、軸的高頻淬火熱處理。

5.各種木工工具，如:斧頭、刨刀等熱處理。

焊接行業(yè):

1.各種車刀、刨刀、銑刀等機加工刃具的焊接。

2.各種金鋼石工具的焊接，如:金鋼石鋸片、金鋼石鉆具的焊接。

3.各種一字型釬頭、柱齒釬頭、燕型煤鉆頭、鉚桿鉆頭。

4.各種采煤機截齒的焊接、各種掘機截齒的焊接。

5.各種機械用刀具的焊接。

三.鍛壓行業(yè):

1.各種標準件，非標準件的熱墩。

2.鉗子、扳手等五金工具的鍛前加熱等。

3.釬具、釬尾尾柄、錐體、釬頭鍛造等。

4.不銹鋼容器的擠壓成型。

IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關。使用中當IGBT模塊集電極電流增大時，所產生的額定損耗亦變大。同時，開關損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IGBT模塊時額定電流應大于負載電流。特別是用作高頻開關時，由于開關損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時應該降等使用。

IGBT Modules 在使用中的注意事項

由于IGBT模塊為MOSFET結構，IGBT的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般達到20~30V。因此因靜電而導致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。因此使用中要注意以下幾點:在使用模塊時，盡量不要用手觸摸驅動端子部分，當必須要觸摸模塊端子時，要先將人體或衣服上的靜電用大電阻接地進行放電后，再觸摸;在用導電材料連接模塊驅動端子時，在配線未接好之前請先不要接上模塊;盡量在底板良好接地的情況下操作。

在應用中有時雖然保證了柵極驅動電壓沒有超過柵極最大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合，也會產生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此，通常采用雙絞線來傳送驅動信號，以減少寄生電感。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。

此外，在柵極-發(fā)射極間開路時，若在集電極與發(fā)射極間加上電壓，則隨著集電極電位的變化，由于集電極有漏電流流過，柵極電位升高，集電極則有電流流過。這時，如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓，則有可能使IGBT發(fā)熱及至損壞。

在使用IGBT的場合，當柵極回路不正常或柵極回路損壞時(柵極處于開路狀態(tài))，若在主回路上加上電壓，則IGBT就會損壞，為防止此類故障，應在柵極與發(fā)射極之間串接一只10KΩ左右的電阻。

在安裝或更換IGBT模塊時，應十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻，最好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風扇，當散熱風扇損壞中散熱片散熱不良時將導致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。因此對散熱風扇應定期進行檢查，一般在散熱片上靠近 IGBT模塊的地方安裝有溫度感應器，當溫度過高時將報警或停止IGBT模塊工作。

一個理想的 igbt 驅動器應具有以下基本性能: (1)動態(tài)驅動能力強 ,能為 igbt 柵極提供具有陡峭前后沿的驅動脈沖。當 igbt 在硬開關方式下工作時 ,會在開通及關斷過程中產生較大的開關損耗。這個過程越長 ,開關損耗越大。器件工作頻率較高時 ,開關損耗甚至會大大超過 igbt 通態(tài)損耗 ,造成管芯溫升較高。 這種情況會大大限制 igbt 的開關頻率和輸出能力 ,同時對 igbt的安全工作構成很大威脅。 igbt的開關速度與其柵極控制信號的變化速度密切相關。igbt 的柵源特性呈非線性電容性質 ,因此 ,驅動器須具有足夠的瞬時電流吞吐能力 ,才能使 igbt 柵源電壓建立或消失得足夠快 ,從而使開關損耗降至較低的水平。 另一方面 ,驅動器內阻也不能過小 ,以免驅動回路的雜散電感與柵極電容形成欠阻尼振蕩。同時 ,過短的開關時間也會造成主回路過高的電流尖峰 ,這既對主回路安全不利 ,也容易在控制電路中造成干擾。 ( 2) 能向 igbt提供適當?shù)恼驏艍?。 igbt導通后的管壓降與所加柵源電壓有關 ,在漏源電流一定的情況下 , u 越高 , u 就越低 ,gs ds器件的導通損耗就越小 ,這有利于充分發(fā)揮管子的工作能力。但是 并非越高越好 一般, ugs ,不允許超過 原因是一旦發(fā)生過流或短路20v , ,柵壓越高 則電流幅值越高 損壞的可能, ,igbt性就越大。通常 ,綜合考慮取 +15v 為宜。 (3) 能向 igbt 提供足夠的反向柵壓。在igbt關斷期間 ,由于電路中其它部分的工作 ,會在柵極電路中產生一些高頻振蕩信號。這些信號輕則會使本該截止的 igbt 處于微通狀態(tài) ,增加管子的功耗 ,重則將使逆變電路處于短路直通狀態(tài)。因此 ,最好給應處于截止狀態(tài)的igbt加一反向柵壓(幅值一般為 5~15v) ,使igbt在柵極出現(xiàn)開關噪聲時仍能可靠截止。 (4)有足夠的輸入輸出電隔離能力。在許多設備中 與工頻電網有直接電聯(lián)系 而,igbt ,控制電路一般不希望如此。另外許多電路(如橋式逆變器)中的 的工作電位差別很大igbt ,也不允許控制電路與其直接耦合。因此 驅動,器具有電隔離能力可以保證設備的正常工作 ,同時有利于維修調試人員的人身安全。但是 ,這種電隔離不應影響驅動信號的正常傳輸。 (5) 具有柵壓限幅電路 ,保護柵極不被擊穿。igbt柵極極限電壓一般為 ±20v ,驅動信號超出此范圍就可能破壞柵極。(6)輸入輸出信號傳輸無延時。這一方面能夠減少系統(tǒng)響應滯后 ,另一方面能提高保護的快速性。 (7)電路簡單 ,成本低。 (8) igbt損壞時 ,驅動電路中的其它元件不會隨之損壞。igbt燒毀時 ,集電極上的高電壓往往會通過已被破壞的柵極竄入驅動電路 ,從而破壞其中的某些元件。 由于 igbt 承受過流或短路的能力有限 ,故 igbt驅動器還應具有如下功能: (9)當 igbt處于負載短路或過流狀態(tài)時 ,能在 igbt允許時間內通過逐漸降低柵壓自動抑制故障電流 ,實現(xiàn) igbt 的軟關斷。其目的是避免快速關斷故障電流造成過高的 di/ dt。 在雜散電感的作用下 ,過高的 di/ dt 會產生過高的電壓尖峰 ,使 igbt 承受不住而損壞。同理 ,驅動電路的軟關斷過程不應隨輸入信號的消失而受到影響 ,即應具有定時邏輯柵壓控制的功能。當出現(xiàn)過流時 ,無論此時有無輸入信號 ,都應無條件地實現(xiàn)軟關斷。 在各種設備中 ,二極管的反向恢復、電磁性負載的分布電容及關斷吸收電路等都會在igbt開通時造成尖峰電流。驅動器應具備抑制這一瞬時過流的能力 ,在尖峰電流過后 ,應能恢復正常柵壓 ,保證電路的正常工作。 (10)在出現(xiàn)短路、過流的情況下 ,能迅速發(fā)出過流保護信號 ,供控制電路進行處理。