摘要:介紹了并聯(lián)逆變式IGBT變頻電源的工作原理及在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸淬火上的也用情況。 結(jié)果表明,IGBT變頻電源的空載損耗僅為0．5％一1％．額定負(fù)載下的電壓效率為96％～98％．較變頻發(fā)電機(jī)組平均節(jié)能約10％～18％，具有頻率自動(dòng)跟蹤功能。 主題詞：曲軸；淬火；電源；并聯(lián)逆變器 Application of the IGBT Variable Frequency Power Supply in Quenching Process of Engine Crankshafts [align=center]Wang Ruixiang，Yu Litian （Zhejiang University）[/align] Abstract：The working principle of the parallel contravariant IGBT variable frequency power supply and its application in the quenching process of engine crankshafts are introduced．it is shown that the no—load loss of the IGBT variablefrequency supply is only 0．5％～1％，and the vohage efficiency under the rated load is 96％-98％．a(chǎn)nd energy saving against the variable frequency generating set is about 10％～18％ ：it can automatically trace frequency． Key words：Crankshaft，Quenching，Power supply，Parallel converterl 1前言 　　當(dāng)代的感應(yīng)熱處理技術(shù)具有優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保等諸多特點(diǎn)，符合現(xiàn)代汽車生產(chǎn)需要，因而得到廣泛應(yīng)用。作為感應(yīng)熱處理技術(shù)基礎(chǔ)的變頻器的IGBT模塊已商品化，在我國感應(yīng)加熱領(lǐng)域已成功生產(chǎn)出10～100 kHz、功率達(dá)數(shù)百千瓦的IGBT變頻電源。實(shí)踐證明，采用IGBT變頻電源完全可以取代耗能嚴(yán)重的變頻發(fā)電機(jī)組。 2 IGBT變頻電源工作原理及特點(diǎn) IGBT變頻電源電路如圖1所示：

　　IGBT變頻電源采用三相橋式全控整流電路，逆變器采用單相橋式逆變電路，負(fù)載為并聯(lián)諧振形式，直流濾波環(huán)節(jié)為大電感濾波，以滿足并聯(lián)逆變器的輸入要求。逆變控制主要功能采用定時(shí)原則實(shí)現(xiàn)負(fù)載頻率自動(dòng)跟蹤、逆變橋啟動(dòng)及為逆變橋功率器件提供可靠的驅(qū)動(dòng)脈沖，其工作原理如圖2所示。

　　取之于負(fù)載的電壓信號(hào)通過調(diào)節(jié)延時(shí)電路而超前輸出電壓，經(jīng)過過零比較電路獲得自激方波信號(hào)。逆變器工作前．由于負(fù)載上電壓為零，所以采用他激啟動(dòng)。逆變器啟動(dòng)成功后，當(dāng)電源輸出電壓達(dá)到某一值時(shí)，電平檢測(cè)電路輸出翻轉(zhuǎn)，使電子開關(guān)輸出由他激信號(hào)轉(zhuǎn)換成自激信號(hào)，從而完成逆變器的啟動(dòng)過程。分相和驅(qū)動(dòng)電路完成逆變橋四臂功率器件IGBT正確的驅(qū)動(dòng)脈沖。 　　并聯(lián)逆變式IGBT變頻電源屬電流型逆變器，電源功率即逆變輸入功率P為：

式中，為負(fù)載電壓；為并聯(lián)諧振負(fù)載回路的交流等效阻抗。 　　當(dāng)IGBT變頻電源電網(wǎng)電壓波動(dòng)+10％時(shí)，輸出電壓波動(dòng)不大于±1％。對(duì)于感應(yīng)器短接，匯流排的短接、開路及負(fù)載電容器的損壞造成的過流、過壓，設(shè)備均能給予正確的保護(hù)。通水冷卻方式有相應(yīng)的檢測(cè)保護(hù)。 3 實(shí)際應(yīng)用效果 　　南京菲亞特發(fā)動(dòng)機(jī)廠曲軸的淬火有9個(gè)加熱部位，需分別加熱。由于這9個(gè)部位必須具有各自獨(dú)立的負(fù)載匹配控制部分，且從電源設(shè)備到負(fù)載匹配部分距離較遠(yuǎn)，在連桿軸頸淬火加熱時(shí)感應(yīng)器必須運(yùn)動(dòng)等，所以作為該曲軸淬火用的電源設(shè)備應(yīng)具備以下條件： 　　a． 采用10-30 kHz的頻率，具有較高工作效率： 　　b． 能連接多個(gè)負(fù)載匹配部位，且負(fù)載匹配部位的體積要??； 　　c． 電能損耗必須要小； 　　d． 能快速跟蹤負(fù)載變化。 　　IGBT變頻電源完全能滿足上述要求。南京菲亞特發(fā)動(dòng)機(jī)廠曲軸的生產(chǎn)原采用進(jìn)口160 kW／10 Hz變頻發(fā)電機(jī)組供電，基于其啟動(dòng)和停止麻煩、工作時(shí)噪聲大、不能進(jìn)行頻率跟蹤等缺點(diǎn)，加之發(fā)電機(jī)組使用年久故障頻繁，難以適應(yīng)當(dāng)代汽車生產(chǎn)發(fā)展需要。為此，該廠采用IGBT電源取代早年進(jìn)口的變頻發(fā)電機(jī)組對(duì)曲軸4個(gè)工位9個(gè)軸頸的淬火機(jī)床供電，取得了較理想的效果，改造前、后技術(shù)指標(biāo)如表1所列。

　　 綜合上述可知，IGBT變頻電源具有如下優(yōu)點(diǎn)： 　　a． 節(jié)能顯著。工作時(shí)，IGBT變頻電源比變頻發(fā)電機(jī)組平均節(jié)能約10％～18％；空載時(shí)IGBT變頻電源損耗很少。 　　b． 額定負(fù)載下效率高。 　　c． 頻率能夠自動(dòng)跟蹤。 　　d． 體積小、質(zhì)量輕、占地面積小、節(jié)水顯著。 參考文獻(xiàn) 1沈慶通。感應(yīng)熱處理技術(shù)的發(fā)展．金屬熱處理．2002（1） 2 潘天明．現(xiàn)代感應(yīng)加熱裝置．北京：治金工業(yè)出版社，1996