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SiC-MOSFET固态高频感应加热设备

SiC-MOSFET固态高频感应加热电源采用交-直-交变频结构,整流器可采用三相6脉波晶闸管整流、二极管整流+IGBT直流斩波、12脉波晶闸管整流三种结构,以满足用户的不同需求或不同的功率等级;逆变器采用SEMIQ公司的高压大功率SiC-MOSFET模块构成全桥串联谐振逆变器;逆变输出通过高效铁氧体匹配变压器完成功率合成、负载阻抗匹配和电气隔离;谐振槽路采用水冷聚丙烯薄膜电容构成串联谐振电路。

适用范围

钢管焊接、钎焊、热装配、涂覆烘干、淬火、回火、退火、正火、调质及金属氧化物熔炼等热加工、热处理工艺。

技术指标

功率范围:10kW-4000kW

频率范围:100kHz-1000kHz

额定直流电压:500V

电网电压:220V~400V50/60Hz,三相系统
 
功能结构
 

SiC-MOSFET固态高频感应加热电源采用交-直-交变频结构,整流器可采用三相6脉波晶闸管整流、二极管整流+IGBT直流斩波、12脉波晶闸管整流三种结构,以满足用户的不同需求或不同的功率等级;逆变器采用SEMIQ公司的高压大功率SiC-MOSFET模块构成全桥串联谐振逆变器;逆变输出通过高效铁氧体匹配变压器完成功率合成、负载阻抗匹配和电气隔离;谐振槽路采用水冷聚丙烯薄膜电容构成串联谐振电路。

对比Si-MOSFET 器件,SiC-MOSFET器件主要有三大优势:

1)耐高温、高压:SiC-MOSFET器件的工作温度理论上可达600℃以上,是同等Si-MOSFET器件的4倍、耐压能力的10倍,可以承受更加极端的工作环境。

2)小型化和轻量化:SiC-MOSFET器件拥有更高的热导率和功率密度,能够简化散热系统,从而实现器件的小型化和轻量化。

3)低损耗、高频率:SiC-MOSFET器件的工作频率可达Si-MOSFET器件的10倍,而且效率不随工作频率的升高而降低,可以降低近50%的能量损耗;同时因频率的提升减少了电感、变压器等外围组件体积,降低了组成系统后的体积及其他组件成本。

对于小功率设备(≤400kW),电源采用一体机结构;对于大功率设备,电源采用分体机结构。全套设备由高频电源柜、循环软水冷却系统、操作台(选配)、调整支架(选配)等部分组成。

技术特点

① SiC-MOSFET器件损耗减小60% !高频电源整体效率提升约5-8%。在冷却条件一定的前提下,开关频率可以更高,可以直接制作频率高于600kHz的高频电源(原Si-MOSFET高频电源采用倍频技术),大大减小了高频电源体积。

② SiC-MOSFET内部集成有反并联SiC-Diod,外部连线大幅简化,减小了故障点、减小了外部电磁辐射、提高了电源的整体安全性;优化了阻容吸收电路(R+C)的布局结构,RC引线更短带来良好的吸收效果,逆变波形完美、逆变单元发热大幅减少。

③ SiC-MOSFET耐压1200V,在保证安全的前提下高频电源的直流电压为500V,网侧功率因数约0.95、网侧交流电流小、谐波电流小,供电和配电成本大幅降低,供电效率有效提高。

④ 采用新型一体化逆变功率单元,结构简洁可靠,便于维护;铝嵌铜管散热板可确保散热效果良好、PCB高频吸收电容板可保证优异的吸收效果。

⑤ 逆变锁相电路采用全数字控制技术,主控芯片采用工业级FPGA微处理器,具有高可靠性和灵活性,不仅锁相精度高,锁相范围广,而且可满足不同用户对外围接口的特殊需求。

⑥ 整流器采用工业级FPGA微处理控制系统,实现精确的同步触发,控制精度高、网侧非特征谐波小。可实现恒功率、恒电压、恒电流等不同运行模式。

⑦ 采用脉冲屏蔽(PSM)逆变调功技术,可实现电源的自动负载匹配功能,负载适应能力强、电效率高、电网侧功率因数高。

⑧ 具有完善的过压、过流、失锁、温度、水流量等保护功能,运行可靠、故障率低。

⑨ 友好的人机交互系统:

采用PLC+彩色触摸屏构成完善的HMI(人机界面系统);一方面通过以太网或DP通讯方式实现和用户上位机的通讯控制,另一方面可实现电源系统的自动逻辑控制、故障显示与故障诊断功能,同时具备大数据分析记录功能。


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