各种IGBT 式感应加热电源性能比较

c 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。

　　d 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，导致设备损坏。

　　e 并联谐振方式的设备容易发生逆变单元过压而损坏器件。

　　f 控制电路抗干扰能力差，系统运行不稳定或保护限制功能容易误动作，设备可靠性差；或设备设备由于外界因素或偶然因素保护停机后不能自动重起动。

　　g 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；如采用电力电解电容，还有发热、串联均压问题、寿命较短等缺陷。

　　2 新型数字式空冷感应加热电源的主要特点

　　一种新型引进技术的  感应加热电源主回路如下图所示，该产品为创新的全空冷结构，在中央处理器DSP 的数字式控制下，功率器件IGBT 始终精确工作在零电流开关状态，自动重起动功能保证了设备连续运行的可靠性；与非数字式产品相比，数字式产品在各方面性能均得以提高。

　　该产品的整流单元为不可控整流，且直流侧采用 IGBT 斩波调压，谐振方式为输出隔离型次级串联谐振。这种电路有效提高了设备效率和功率因数、减少输入谐波、降低IGBT损耗；使得设备可以采用全空冷结构，并消除设备来自水系统的故障；基于这种结构，设备的工作频率为1KHz－100KHz。

　　2.1 准确可靠的过零软开关IGBT 逆变

　　高频感应加热电源一般均采用谐振软开关控制，可以大为降低IGBT 开关损耗，且实现自动跟踪谐振频率。

　　有的产品直流侧没有 IGBT 斩波电路，这是一种软开通硬关断电路，或者是带缓冲的硬关断电路。这种电路的关断损耗较大，且容易脱离软开关状态。采用直流侧IGBT 斩波电路后，可以实现完全的软开通软关断，并将开通损耗和关断损耗均降至最低。

　　传统控制电路采用锁相环跟踪系统谐振频率，但谐振频率较高时，影响频率跟踪的离散参数比较突出，频率较高时，锁相环精度不够，容易出现脱离软开关的状态，因此开关损耗增大，严重时导致IGBT 损坏。因此，提高控制的准确度是保证IGBT 安全运行的前提条件。

　　新型  感应加热电源采用DSP 进行跟踪控制，凭借DSP 的快速处理能力，可根据不同工况进行跟踪补偿，使系统准确度大幅度提高，谐振频率和相位的跟踪误差大为降低。此外，系统采用的快速IGBT 驱动电路也有助于更准确快速的高频软开关电路的实现。

　　2.2 全空冷结构

　　传统水冷设备存在两大缺陷：一是损耗大、二是容易损坏。由于水冷线圈由铜管绕制，在高频运行时，其涡流损耗非常大，损耗的能量均由水带走，这使得系统效率降低。此外，水冷管路容易发生水管结垢堵塞烧毁器件的现象。

　　基于准确可靠的数字式 IGBT 软开关技术， 感应加热电源采用了全空冷结构，这样不但提高了效率，而且彻底消除设备来自水系统的故障。

　　该产品为输出隔离型次级串联谐振。输出隔离有利于安全运行；由于采用数字式控制，可以做到极低的逆变直流分量，因而采取次级串联谐振方式成为可能；次级串联谐振的隔离变压器只承载有功功率，而且也采用空冷结构。整个系统从整流单元输入到谐振输出单元的效率高于95％。如果是初级谐振带隔离变压器，则因为变压器承载5-10 倍的无功功率，整个系统的效率低于90％。

　　空冷设备的寿命比水冷设备更长。

　　2.3 不间断运行

　　数字式产品可以采取很多措施提高产品可靠性，减少停机；最为有效的是自动重起动功能，在外界因素或偶然因素保护停机后，处理器经分析后立即自动重起动，这样对工件的加热几乎没有影响，因此设备可靠性大为提高。

　　例如，如感应器冷却水压发生波动导致设备停机，模拟式设备只能等待人工恢复和再次起动，数字式感应加热电源可以在水压恢复正常时立即重起动，并回到原来的运行状态。

　　2.4 完善的限制保护措施

　　在感应加热设备中，由于负载工况比较复杂，完善的限制保护措施必不可少，但限制保护措施绝不能降低设备运行可靠性。

　　完善的限制保护措施应该是在有相当大的抗扰动前提下，当较大扰动发生时，设备起动限制程序，但继续保持安全运行，扰动消除后，设备即恢复正常运行，如此设备得以不间断连续运行，可靠性大为提高；只有在超出设备承受能力的情况下，设备才强制保护退出运行。

　　数字式产品容易实现上述功能，而模拟式产品由于无法进行计算和判断，无法做到完善的限制保护。

　　2.5 增强功能

由于采用了数字式， 感应加