電力電子技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用

單如琳

摘要

隨著我國(guó)微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前電力電子技術(shù)在感應(yīng)加熱領(lǐng)域的應(yīng)用也變得越來(lái)越普遍，這對(duì)于感應(yīng)加熱電源的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供了良好的技術(shù)支持與保障。立足于電力電子器件的發(fā)展歷程，結(jié)合感應(yīng)加熱電源的基本原理與特點(diǎn)，就電子技術(shù)應(yīng)用于感應(yīng)電壓的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析與闡述，也希望可以為我國(guó)感應(yīng)加熱電源的技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展提供思路與借鑒。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù) 感應(yīng)加熱 逆變器

1 引言

隨著電力電子器件的不斷發(fā)展，當(dāng)前電子技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中的有效應(yīng)用成為業(yè)內(nèi)持續(xù)關(guān)注的焦點(diǎn)。結(jié)合目前感應(yīng)加熱電源的基本工作原理，以DSP為核心的定焦鎖定控制電路獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)與作用，為實(shí)際工程的應(yīng)用和推廣創(chuàng)造了良好的條件。為了進(jìn)一步分析電力電子技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用，現(xiàn)就電力電子器件的發(fā)展情況簡(jiǎn)要分析如下。

2 電力電子器件發(fā)展概述

從客觀上來(lái)看，電力電子技術(shù)與電力電子器件的發(fā)展是密不可分的，新的器件的出現(xiàn)與研發(fā)可以有效推動(dòng)新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，而新的技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展也會(huì)為新器件提供廣闊的應(yīng)用和發(fā)展的空間。由于大多數(shù)的器件都是通過(guò)開(kāi)通的方式進(jìn)行處理的，所以其控制關(guān)斷是無(wú)法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，特別是一些流控型的設(shè)備類(lèi)型，本身其工作頻率就不高，所以很容易受到一些對(duì)弈工作頻率要求較高的領(lǐng)域的限制而影響其使用的廣泛性。在上個(gè)世紀(jì)的70年代時(shí)，被應(yīng)用于改善工作頻率的場(chǎng)效應(yīng)晶體管開(kāi)始面世，而隨著技術(shù)的發(fā)展，在八十年代又陸續(xù)出現(xiàn)了可關(guān)斷晶閘管以及壓控型器件等等，這些設(shè)備與器件作為功率場(chǎng)效應(yīng)經(jīng)管的替代品，其在很大程度上促進(jìn)了電力電子技術(shù)的快速全面發(fā)展，同樣也催生出了許多新的科技與產(chǎn)品類(lèi)型，感應(yīng)加熱電源就是其中之一。

3 感應(yīng)加熱電源概述

感應(yīng)加熱電源是一種特殊的加熱電源，其主要包括以下幾個(gè)方面的原理與特點(diǎn)。

3.1 感應(yīng)加熱的基本原理

感應(yīng)加熱電源的基本原理激素采用線(xiàn)圈通入電流的方式產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，然后利用磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生渦流獲得加熱的效果。由于導(dǎo)體可以產(chǎn)生渦流進(jìn)而達(dá)到持續(xù)加熱的效果。從原理上來(lái)看，導(dǎo)體的導(dǎo)電是出現(xiàn)內(nèi)部大量自由電子移動(dòng)的主要因素，所以只要在導(dǎo)體上施加電壓，就可以形成電流，而電子移動(dòng)過(guò)程中會(huì)持續(xù)遇到阻力，阻力的值與電流的值密切相關(guān)，所以可以作為電阻值來(lái)調(diào)整導(dǎo)電性能。由于電阻是必然存在的，所以隨著阻力的變化，熱能也會(huì)持續(xù)產(chǎn)生，根據(jù)楞次定律來(lái)進(jìn)行分析，就不難發(fā)現(xiàn)Q=I²RT，其中Q為熱量，而I是電力的強(qiáng)度，R則是阻值，T是電流的經(jīng)過(guò)時(shí)間。

在磁場(chǎng)產(chǎn)生時(shí)，其主要由兩種不同的類(lèi)型，一種是恒定的直流電經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的磁場(chǎng)，而當(dāng)交流電經(jīng)過(guò)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，在變化的磁場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)集膚效應(yīng)，而這種效應(yīng)也大多是從導(dǎo)體的表面經(jīng)過(guò)的，所以具有導(dǎo)電面積減少以及電阻值增加的特征。另外，集膚效應(yīng)會(huì)隨著導(dǎo)體電流的變化而變化，當(dāng)有效導(dǎo)電面積變化時(shí)，其電阻值也會(huì)相應(yīng)變化。由此可見(jiàn)，當(dāng)電流經(jīng)過(guò)表層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致熱量集中在表層，這個(gè)時(shí)候就可以采用計(jì)算機(jī)控制的方法來(lái)對(duì)導(dǎo)體的表層進(jìn)行持續(xù)加熱。

3.2 感應(yīng)加熱的特點(diǎn)

感應(yīng)加熱主要具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：首先，效率高、加熱速度快。由于本身感應(yīng)加熱就是通過(guò)金屬內(nèi)部電流滲透的方式進(jìn)行深度加熱，所以有效減少了熱傳導(dǎo)的時(shí)間，其生產(chǎn)熱量的效果更是超過(guò)大多數(shù)產(chǎn)熱方式;其次，鐵屑的損耗較小，由于加熱速度快，所以產(chǎn)生的消耗更少，大多數(shù)情況下采用石油以及煤氣即可完成加熱;再次，自動(dòng)化程度高，感應(yīng)加熱裝置可以頻繁的啟停，所以其對(duì)于溫度的控制精度也十分精確;最后，節(jié)能環(huán)保的特征，由于不工作時(shí)可以直接關(guān)閉，沒(méi)有噪聲和直接生態(tài)污染，十分環(huán)保。

4 電子技術(shù)應(yīng)用于感應(yīng)電壓的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

電子技術(shù)應(yīng)用于感應(yīng)電壓，最為關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)就是控制十分靈活，升級(jí)便捷，只需要對(duì)算法進(jìn)行更改就可以升級(jí)，不需要進(jìn)行設(shè)備的更換，節(jié)約了成本與資金;其次，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制可以提升設(shè)備的可靠性，而標(biāo)準(zhǔn)化程度也相對(duì)較高，生產(chǎn)十分便捷;最后，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，目前電子數(shù)字控制技術(shù)也成功取代了固有的模擬控制技術(shù)，所以控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性也有所增強(qiáng)，更加適應(yīng)新的技術(shù)應(yīng)用環(huán)境。

4.2 應(yīng)用缺點(diǎn)

當(dāng)然，在技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，也不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些有用電子技術(shù)本身或者感應(yīng)電壓技術(shù)本身的固有缺點(diǎn)。比如說(shuō)其本身具有反應(yīng)速度慢以及控制系統(tǒng)不連續(xù)的問(wèn)題，這些問(wèn)題必須結(jié)合模擬器進(jìn)行優(yōu)化才能夠彌補(bǔ)或者解決。另外，還存在有高頻變化的電流可能會(huì)影響渦流形成的機(jī)理，進(jìn)而導(dǎo)致加熱的不均勻性，甚至在一些情況下還會(huì)出現(xiàn)失控的情況，不利于提升技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定性。

5 電子技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用

采用計(jì)算機(jī)編程的方式實(shí)施DSP技術(shù)，確保內(nèi)部的程序與數(shù)據(jù)分開(kāi)，利用專(zhuān)門(mén)的硬件計(jì)算器與流水線(xiàn)搭配開(kāi)展操作。DSP技術(shù)主要包括的特點(diǎn)可以劃分為以下幾個(gè)方面：首先，DSP技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)一次加法與乘法的運(yùn)算，并將程序與數(shù)據(jù)分開(kāi)處理，確保指令的加法與乘法;其次，較低的開(kāi)銷(xiāo)甚至沒(méi)有開(kāi)銷(xiāo)的循環(huán)硬件支持，同時(shí)可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作;再次，支持流水線(xiàn)的作業(yè);最后，可以在單個(gè)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個(gè)地址與傳統(tǒng)利用模擬器脈沖的方式進(jìn)行處理，通過(guò)設(shè)置DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)事件管理器的作用，并利用設(shè)置變成的方式來(lái)降低工作量，確保模擬電路與電路老化的處理。

6 總結(jié)

綜上所述，隨著電力電子技術(shù)日趨成熟，目前其在感應(yīng)加熱領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了人們的認(rèn)可與技術(shù)支持。在一些性能較為優(yōu)良的器件當(dāng)中，比如IGBT以及VMOS等器件都為感應(yīng)加熱電源的技術(shù)研發(fā)提供了技術(shù)支持與條件。控制技術(shù)的不斷完善更是隨著各種新器件的出現(xiàn)與發(fā)展給整個(gè)工業(yè)加熱領(lǐng)域帶來(lái)的生機(jī)與活力，促進(jìn)了電子技術(shù)的應(yīng)用同時(shí)也為感應(yīng)電壓本身的發(fā)展提供了保障。

參考文獻(xiàn)

[1]史琳蕓.電子技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中應(yīng)用的探析[J].科技風(fēng)，2012（04）：71.

[2]唐媛芬.感應(yīng)加熱電源及功率因數(shù)補(bǔ)償和諧波治理技術(shù)的發(fā)展研究[D].西安石油大學(xué)，2011.

[3]唐媛芬，李宏，楊宏亮.電力電子技術(shù)的發(fā)展給感應(yīng)加熱電源帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[J].工業(yè)加熱，2010，39（06）：6-9.

[4]張智娟，侯立群.電力電子技術(shù)在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2000（05）：41-43.