感應(yīng)加熱變頻電源綜述

1、前言

雖然感應(yīng)加熱的原理發(fā)現(xiàn)的比較早，但人類真正廣泛應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)還是近三十年的事情?，F(xiàn)在它的重要性越來越被人們所認(rèn)識。

早在十九世紀(jì)科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象：1831年法拉第（Michael Faraday）發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)規(guī)律；1868年?？继兀‵oucault）提出渦流理論；1840年焦耳-楞茨確定了電阻發(fā)熱的關(guān)系式，，這些都是感應(yīng)加熱的理論基礎(chǔ)。

感應(yīng)加熱裝置由兩部分組成，一部分是提供能量的交流電源，也稱變頻電源,變頻電源有低頻、工頻、中頻、超音頻和高頻之分；另一部分是完成電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)換的感應(yīng)線圈及機(jī)械結(jié)構(gòu)，稱感應(yīng)爐。早期的感應(yīng)加熱電源有工頻固態(tài)(50或60Hz)電源、中頻有發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)和固態(tài)電源、高頻電子管電源。第二次世界大戰(zhàn)前后的感應(yīng)加熱設(shè)備基本上是上述的初級發(fā)展水平。

制約感應(yīng)加熱發(fā)展的主要是感應(yīng)加熱電源，而電源受制于高頻或大功率的開關(guān)器件。電力電子功率器件的發(fā)展，才真正促進(jìn)了感應(yīng)加熱電源的發(fā)展。1957年美國研制出世界上第一只普通的阻斷型可控硅，我們現(xiàn)在稱為晶閘管(SCR)，經(jīng)過60至70年代工藝完善和產(chǎn)品開發(fā)，70年代后期已形成從低電壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品，從而使固態(tài)感應(yīng)加熱電源產(chǎn)生了革命，走向?qū)嵱没碾A段。與此同時(shí)，世界各國研制了大量的派生器件。如逆導(dǎo)晶閘管(RCT)，門極輔助關(guān)斷晶閘管(GATT)，光控晶閘管(LTSCR)、及80年代發(fā)展的可關(guān)斷晶閘管（GTO）等。

今天的電力半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展更是琳瑯滿目，簡單歸納一下有：①、大功率二極管：②、晶閘管（SCR）；③、雙向晶閘管；④、門極關(guān)斷（GTO）晶閘管（最大 8500V ，3500A）；⑤、雙極結(jié)型晶體管（BTT或BPT）；⑥、電力MOSFET；⑦、靜電感應(yīng)晶體管（SIT），（最大1000V ，300A，50MHz）；⑧、絕緣雙極型晶體管（IGBT）（最大6500V，2500A）；⑨、MOS控制晶閘管（MCT）；⑩、集成門極換向晶閘管（IGCT）。這些器件還正在不斷更新和完善中，這些電力半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電力電子設(shè)備的核心，更是感應(yīng)加熱電源賴以發(fā)展的基礎(chǔ)。它為感應(yīng)加熱電源設(shè)備帶來前所未有的活力和廣闊的發(fā)展前景。

2、感應(yīng)加熱應(yīng)用范圍和優(yōu)越性

感應(yīng)加熱的歷史，算起來也不過一百多年，在我國大規(guī)模應(yīng)用是在改革開放以后，但發(fā)展前景非常看好。

1890年瑞典人發(fā)明了第一臺感應(yīng)爐---開槽式有心爐。1916年美國人制造出閉槽式有心爐，用于有色金屬冶煉。無心爐是1921年在美國出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)采用的是火花式中頻電源。后來才出現(xiàn)了中頻機(jī)組電源和固體式晶閘管變頻電源。工頻爐和工頻電源產(chǎn)生于20世紀(jì)30年代，高頻電源等由于不同的工藝要求而后相繼問世。

感應(yīng)加熱早期主要用于有色金屬熔煉和熱處理工藝，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于下列領(lǐng)域（見表2-1）：

表2-1　感應(yīng)加熱的應(yīng)用領(lǐng)域

感應(yīng)加熱的廣泛應(yīng)用，究其原因，主要是它本身相對于別的加熱方式有下面的一些獨(dú)特性：

（1）加熱速度快，可節(jié)能。被加熱金屬氧化層薄，金屬燒損小。感應(yīng)加熱是從金屬內(nèi)部，透入深度層開始加熱，大大節(jié)省了熱傳導(dǎo)時(shí)間。其它加熱是從外到內(nèi)，導(dǎo)熱時(shí)間長。據(jù)實(shí)驗(yàn)，加熱同一坯料到一定溫度，感應(yīng)加熱只需火焰爐加熱時(shí)間的十分之一。

（2）加熱溫度高，而且是非接觸式的電磁感應(yīng)加熱。

（3）可進(jìn)行局部加熱，容易控制熱部位和深度。加熱工件的質(zhì)量在現(xiàn)性與重復(fù)性好，各種參數(shù)容易控制。

（4）控制溫度的精度高，可保證溫差在±0.5～1%以內(nèi)。

（5）感應(yīng)加熱的熱效率高，節(jié)能，一般可達(dá)50-70%。而火焰爐的熱效率一般只有30%左右。

（6）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

（7）作業(yè)環(huán)境好，幾乎無熱，噪聲，粉塵等污染，環(huán)保。作業(yè)占地少，生產(chǎn)效率高。

（8）能加熱形狀復(fù)雜的工件，加熱或熔煉都能間歇工作。

（9）熔煉中溶液有電磁攪拌作用?？梢跃鶆虻恼{(diào)金屬液成份，溶液溫度均勻，不會出現(xiàn)局部高溫。金屬燒損少，這一點(diǎn)，對熔煉稀有金屬更重要。

3、國外感應(yīng)加熱現(xiàn)狀

工頻（50Hz或60Hz）感應(yīng)加熱電源。這種電源比較實(shí)用大型工件的整體透熱、大容量爐的熔煉和保溫。在頻率要求較低的感應(yīng)加熱場合，普通采用工頻感應(yīng)爐。國外的工頻感應(yīng)加熱裝置單臺可達(dá)數(shù)百兆瓦 ，用于數(shù)10噸的大型工件透熱或數(shù)百噸的鋼水保溫。雖然固態(tài)功率器件構(gòu)成的電源有取代工頻感應(yīng)加熱電源的趨勢，但短期內(nèi)，在電源的容量、價(jià)格和可靠性方面難以與構(gòu)造簡單的工頻感應(yīng)電源競爭。

中頻電源（50Hz或60Hz以上～10KHz）。晶閘管感應(yīng)加熱電源已完全取代了傳統(tǒng)的中頻發(fā)電機(jī)組和電磁倍頻器。國外的裝置單臺容量已達(dá)數(shù)十兆瓦。

超音頻電源（10K～100KHz）。早期采用晶閘管----時(shí)間分割電路和倍頻電路構(gòu)成超音頻電源。

80年代開始，隨著新型器件（GTO、GTR、MCT、IJBT、BSIT、 SITH和IGBT）的相繼問世由這些器件構(gòu)成的簡單逆變橋電路得到了很大的發(fā)展，占據(jù)了感應(yīng)加熱電源主導(dǎo)地位。其中IGBT更是一支獨(dú)秀，受到了開發(fā)者的重視。90年代初期，日本就采用IGBT研制出了1200KW/50KHz的電流型感應(yīng)加熱電源。我國98年進(jìn)口日本的3200KW/80KHz感應(yīng)加熱線在上海運(yùn)行，是國際上最先進(jìn)的電源之一。一些發(fā)達(dá)國家如美國，英國，法國，瑞士等都研制出了超音頻感應(yīng)加熱電源，已達(dá)數(shù)千千瓦。

高頻電源（100KHZ以上）。目前正處在傳統(tǒng)的電子管振蕩器向固態(tài)電源的過度階段。領(lǐng)先的國家有日本，西班牙，德國，比利時(shí)，美國等，采用的器件有SIT和MOSFET，感應(yīng)加熱電源水平可達(dá)到1MW/15-600KHZ。

我國與國外先進(jìn)國家在感應(yīng)加熱方面進(jìn)行比較，存在較大的差距。

圖1 美國某公司感應(yīng)爐計(jì)算機(jī)控制管理畫面

4、國內(nèi)感應(yīng)加熱電源技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀

我國感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用，起源于上世紀(jì)50年代，主要用于機(jī)床、紡機(jī)、汽車、拖拉機(jī)等制造業(yè)。感應(yīng)加熱集中在工件表面淬火方面，熔煉和透熱方面用的較少。感應(yīng)加熱的技術(shù)幾乎全來自前蘇聯(lián)和捷克國家。20世紀(jì)60年代，由于和蘇聯(lián)的關(guān)系破裂，我國走上了感應(yīng)加熱技術(shù)獨(dú)立發(fā)展的道路。這段時(shí)間直到改革開放后的80年代，由浙大開發(fā)了第一臺并聯(lián)式晶閘管中頻電源，并向全國推廣。有關(guān)單位相繼也生產(chǎn)出了容量在幾百千瓦，頻率0.5--8KHz中頻電源。電子管式超音頻電源也研制成功，填補(bǔ)了我國8K--200KHz之間的頻率缺口。

感應(yīng)加熱電源真正大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)則是20世紀(jì)80年代后。近20多年間感應(yīng)加熱電源和感應(yīng)加熱領(lǐng)域發(fā)生了令人注目的變化：此階段從德國、美國、英國、法國、日本、意大利、西班牙、比利時(shí)和俄羅斯等工業(yè)發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了數(shù)百套感應(yīng)加熱成套裝置(含電源)。粗分類有:各種淬火設(shè)備及電源；透熱設(shè)備及電源；高頻纖焊設(shè)備；熔煉設(shè)備及電源；熔煉設(shè)備無心感應(yīng)爐、有心感應(yīng)爐。

20世紀(jì)90年代，國外的一些感應(yīng)電爐公司直接到中國來辦廠，如美國的英達(dá)感應(yīng)加熱公司，彼樂公司等，和國內(nèi)的同行業(yè)廠家同臺競爭。他們的產(chǎn)品技術(shù)含量高，電源功率大，品牌全，爐子噸位大，生產(chǎn)線規(guī)模大，占據(jù)了國內(nèi)的很大一部分市場。只是他們的設(shè)備價(jià)格高 (國內(nèi)同性能產(chǎn)品大約是其價(jià)格的1/5左右)，這才使技術(shù)落后于他們的國內(nèi)廠家，有了一定的市場發(fā)展空間。

國內(nèi)感應(yīng)加熱方面除了國外在國內(nèi)的辦事機(jī)構(gòu)外，從地域上還分“南派”和“北派”技術(shù)和產(chǎn)品方面的競爭?！澳吓伞币哉憬髮W(xué)為中心源地，從技術(shù)和人事關(guān)系上衍生出浙江，上海，蘇杭一帶的感應(yīng)電爐公司，其代表有振吳、四達(dá)、兆力等公司，主導(dǎo)著南方的熔煉爐市場?！氨迸伞笔且晕靼步淮?、西安電爐研究所、西安重型電爐廠(現(xiàn)西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠)所在地西安為中心，衍生出西安，洛陽，山東，河北，山西等地的電爐公司。僅西安市感應(yīng)加熱的公司就達(dá)百家之多，是名副其實(shí)的中國電爐設(shè)計(jì)、制造中心。這些廠家中比較有影響的有：西安電爐研究所有限公司、西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠、西安機(jī)電研究所、陜西海意、西安動(dòng)化、博大、華立等電爐公司。

感應(yīng)加熱的市場發(fā)展前景看好，據(jù)行內(nèi)人士講，西安的幾個(gè)大的感應(yīng)爐公司，2007、2008年的各年產(chǎn)值，各公司均在一個(gè)億至幾千萬間， 產(chǎn)值逐年度快速遞增。其中電爐所，海意公司，機(jī)電所，動(dòng)化公司等有多臺感應(yīng)爐出口第三世界國家。

目前國內(nèi)感應(yīng)加熱電源的技術(shù)水平表現(xiàn)在下面幾點(diǎn):

感應(yīng)加熱的高頻、中頻小功率電源大量的采用IGBT及MOSFET晶體管功率器件，功率在幾千瓦到幾百千瓦；頻率從10KHZ到幾百KHZ.這種電源多用于淬火，適應(yīng)于不同透入深度工件硬層處理。另有少量的雙頻電源和超高頻(27.12MHz)小功率電源。雙頻電源一般是指高頻與超音頻組合，超音頻40KHz和中頻0.5KHz組合。這樣的感應(yīng)加熱電源不但效率高，而且更適應(yīng)處理不同透入深度工件。

感應(yīng)透熱方面，工頻電源和中頻電源在市場上同時(shí)都在應(yīng)用。在中頻電源未發(fā)展起來的前20年，工頻電源在感應(yīng)透熱和熔煉方面起著主導(dǎo)作用，現(xiàn)正在逐步退出市場。兩種電源的區(qū)別在:工頻電源是由50HZ輸出，頻率不變，功率的調(diào)節(jié)靠前端的變壓器抽頭調(diào)輸出電壓達(dá)到調(diào)功率的目的。由于負(fù)載是一相，輸入是三相電，所以，電源內(nèi)有三相調(diào)平衡裝置；工頻電源功率因數(shù)可補(bǔ)償?shù)?。中頻電源是眾所周知的AC-DC-AC典型的變頻結(jié)構(gòu).即先把三相工頻電源整流成單相直流，濾波后再逆變?yōu)楦鞣N頻率的中頻單相交流電源，供給負(fù)載感應(yīng)線圈。

一般Φ300mm以上的金屬棒料、錠料透熱，大型軸承表面處理多選用工頻電源。Φ300mm以下的金屬棒料等多選用中頻電源。但也有例外的情況，如2005年公布的國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)第六項(xiàng)“100MN鋁擠壓設(shè)備技術(shù)”，其中用的是2600KW中頻加熱電源，爐子加熱的是Φ560mm×1950mm鋁錠，屬于國際上特大型設(shè)備之一。該項(xiàng)目采用計(jì)算機(jī)控制，梯度加熱。他們還設(shè)計(jì)了297mm×279mm×580mm鋼錠透熱裝置，用的中頻電源是2400KW，400Hz，加熱溫度達(dá)到1300℃。

國內(nèi)還有幾臺不同功率的電源在同一透熱線上聯(lián)合工作的情況，這些電源功率從2000KW以下至幾百千瓦，每個(gè)電源負(fù)擔(dān)幾個(gè)加熱線圈.完成一個(gè)區(qū)域的加熱。幾個(gè)電源和各自若干個(gè)線圈組合起來，達(dá)到了整個(gè)生產(chǎn)線的感應(yīng)加熱要求。

圖2 國內(nèi)最大的70t感應(yīng)保溫爐

感應(yīng)熔煉方面，近10年發(fā)展特別快。10年前，5t以上無心感應(yīng)熔煉爐很少見，基本上都配的是工頻電源。中頻爐因電源功率小，所配爐子大多數(shù)都在2t以下?，F(xiàn)在的無心感應(yīng)爐已生產(chǎn)出5t，7t，10t，15t，20t，25t，30t，35t，40t熔煉爐，10t熔鋁爐(相當(dāng)于30t熔鐵爐體積)，70t銅保溫爐（見圖2）。這些無心感應(yīng)爐所配電源，少數(shù)電源功率器件是IGBT，其余基本上都采用的晶閘管功率器件。利用管子的串并聯(lián)技術(shù)電源裝機(jī)容量已20達(dá)兆瓦.利用多個(gè)電源聯(lián)合能使輸出功率更大。

為適應(yīng)熔煉爐工藝中熔煉和保溫工藝的同時(shí)需要，國內(nèi)還開發(fā)出了雙供電變頻電源：一臺電源同時(shí)輸出功率到兩臺爐體線圈上，這樣可使一臺變頻電源的功率能靈活的分配給兩臺爐體：即把一臺電源的大功率分配給熔煉爐，下余小功率分配給保溫爐。兩臺爐的功率可互補(bǔ)的自由調(diào)整，整體不超過電源輸出總功率，也可以同時(shí)小功率輸出到兩臺爐體用以保溫。這種電源市場上叫DX中頻電源，俗稱“一拖二”中頻電源。國內(nèi)“一拖二”電源的電路結(jié)構(gòu)是建立在逆變串聯(lián)諧振電源的基礎(chǔ)上，前面是可控或不控的三相整流電路，中間是直流，由電容進(jìn)行濾波，然后再由兩個(gè)獨(dú)立的半橋串聯(lián)逆變諧振電路進(jìn)行逆變，輸出兩路可調(diào)節(jié)各自頻率達(dá)到各自輸出功率和中頻電壓的不同。“一拖二”中頻電源功率器件有選晶閘管的，也有選IGBT的，這兩種電路都有成熟產(chǎn)品在工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行。這里特別要說明的是：“一拖二”變頻電源在國外主電路有兩種形式：美國應(yīng)達(dá)、比樂電爐公司開發(fā)的為串聯(lián)諧振的“一拖二”；德國容克、ABP公司生產(chǎn)的是串聯(lián)諧振的“一拖二”。這兩種公司在國內(nèi)都有進(jìn)口產(chǎn)品。單機(jī)容量功率一般在1兆瓦到10兆瓦。這種電源盡管市場需求量不大，但很有賣點(diǎn)，是一個(gè)感應(yīng)電爐公司電源開發(fā)能力的標(biāo)志。

目前，感應(yīng)加熱領(lǐng)域技術(shù)先進(jìn)性標(biāo)志主要表現(xiàn)在下面幾點(diǎn)：

（1）高頻電源，采用半導(dǎo)體功率器件，一般說輸出功率越大，頻率越高，技術(shù)越先進(jìn)。

（2）感應(yīng)熔煉中頻爐電源功率越大，整流的脈波數(shù)越多，如18、24脈波，配置的爐體容量越大，技術(shù)越先進(jìn)。

（3）真空感應(yīng)爐，一般說噸位越大技術(shù)越先進(jìn)。

（4）特種感應(yīng)加熱，一般說，被加熱金屬溫度越高或溫度控制的精度誤差越小，其技術(shù)含量越高。

（5）感應(yīng)加熱的雙供電電源（一拖二）和多供電電源（一拖多），功率越大，拖的爐子越多，技術(shù)含量越高。

（6）多電源，多區(qū)段及鋁錠精確的梯度加熱控制技術(shù)。

（7）感應(yīng)加熱、熔煉、淬火過程的計(jì)算機(jī)軟件對其系統(tǒng)的檢測、控制、管理的簡單化、傻瓜化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、故障自診斷，觸摸屏技術(shù)的采用，是現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的表示。

5、感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢

隨著電力電子功率器件的大容量化，高頻化，電子技術(shù)裝置的控制模擬向數(shù)字化，自動(dòng)控制向智能化發(fā)展，感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

（1）高頻化。感應(yīng)加熱電源中頻段主要采用晶閘管；超音頻段主要采用IGBT；高頻頻段，原來是SIT，現(xiàn)在主要發(fā)展MOSFET電源。采用IGCT的電源也開始亮相。高頻電源的需要催生了新的功率器件，而新的器件又反過來促進(jìn)了高頻電源的發(fā)展。高頻電源由于對功率器件，相關(guān)元件，以及布線，結(jié)構(gòu)，接地，屏蔽都有要求，一般很難把功率作大，頻率作高，所以這方面仍有許多應(yīng)用技術(shù)需要進(jìn)一步探討，開發(fā)。

（2）大容量化。從電路原理角度來看，感應(yīng)加熱電源的大容量化，如幾十兆瓦，幾百兆瓦，都是可以實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)不然。事實(shí)上大功率電源要受制于目前電力電子功率開關(guān)器件的限制。目前解決電源大容量化，有三種技術(shù)途徑：其一，是功率器件進(jìn)行串并聯(lián)方式。功率器件串聯(lián)增加耐壓水平，并聯(lián)解決大電流問題，這種方法主要是處理好串聯(lián)器件的均壓問題，并聯(lián)器件的均流問題。但由于電子器件制造工藝和參數(shù)離散性，功率器件只能有限的串、并聯(lián)。串并聯(lián)功率器件一多，裝置的可靠性就無法保證。現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行的1000KW（1MW）至10MW的感應(yīng)電源大多采用的是功率器件的串、并聯(lián)技術(shù)。

其二是電源整流橋電路，或逆變橋電路的橋與橋之間的串、并聯(lián)。整流橋的并聯(lián)可以增大電源的電流輸入，整流橋串聯(lián)可以提高整流輸出電壓，兩者都對改善諧波有利。一般情況，整流橋串、并聯(lián)數(shù)越多，越對改善諧波有好處！整流橋的并聯(lián)要解決的是各橋的均流問題。串聯(lián)解決的是各橋間的均壓問題。如，12脈波，24脈波整流電路。多逆變橋的串并聯(lián)也是常采用的技術(shù)，比單純的功率器件串、并聯(lián)提高功率更有實(shí)際意義。事實(shí)上，超大功率電源都是用了逆變橋組成的復(fù)合逆變橋路技術(shù)。即把原來逆變橋看作一個(gè)模塊或單元。利用這些模塊或單之組成新的逆變橋路。這樣無疑增加了控制電路的復(fù)雜性和難度，可以用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)達(dá)到這種電路需要的同電壓，同電流，同相位，同頻率等特殊參數(shù)條件的控制需求，最終達(dá)到功率輸出更大化。由雙變壓器雙電源并聯(lián)的24脈波，功率達(dá)20000KW，200Hz的中頻電源（配40t感應(yīng)熔煉爐系統(tǒng)）在國內(nèi)已有產(chǎn)品。見圖3。

圖3 國內(nèi)最大的中頻電源（20000KW）

其三是多個(gè)獨(dú)立電源串、并聯(lián)的組合。這個(gè)概念不難理解，主要技術(shù)是解決好各獨(dú)立電源間協(xié)同工作的問題。目前，超音頻以上的小功率電源，把一個(gè)單機(jī)看作一個(gè)串并聯(lián)單元或模塊，多個(gè)單元通過串并聯(lián)后提高功率是一項(xiàng)非常有意義的研究。這種產(chǎn)品市場潛力很大。

（3）主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多樣化。國內(nèi)市場的感應(yīng)加熱電源主電路拓?fù)湫问接玫淖疃?，相對技術(shù)最成熟的線路是逆變并聯(lián)電源（即補(bǔ)償電容和感應(yīng)線圈相并聯(lián)形式）。這種電源的主要特點(diǎn)是保護(hù)功能易實(shí)現(xiàn)。（見圖4）

圖4 并聯(lián)電源主回路

對偶于并聯(lián)電源的還有串聯(lián)電源拓?fù)湫问剑ㄒ妶D5）。

圖5 串聯(lián)電源主回路

串聯(lián)電源的保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)起來難一點(diǎn)，主要要控制槽路的過壓和逆變橋臂的直通。利用的技術(shù)是限壓和功率管死區(qū)設(shè)置。

以上全橋逆變除了功率器件用KK快速晶閘管外，還可用其它功率器件，如IGBT等。

還有一種半橋逆變串聯(lián)形式也用的比較多。（見6），這是“一拖二”感應(yīng)加熱電源用得最多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖6 半橋串聯(lián)電源主回路

感應(yīng)加熱電源除第一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)市場用的最多，技術(shù)相對成熟外，其它兩種主電路結(jié)構(gòu)形式的控制回路技術(shù)還正在進(jìn)一步的發(fā)展中。

雙供電電源除采用串聯(lián)諧振電路外，并聯(lián)諧振電路的雙供電電源也是國內(nèi)的一個(gè)技術(shù)開發(fā)點(diǎn)。

為了減少整流電路的諧波量，國內(nèi)在推廣全控功率開關(guān)器件（如IGBT）代替半控和不控功率器件，應(yīng)用了PWM和矩陣等控制技術(shù)；也有用斬波技術(shù)來調(diào)電源的功率。這些均因技術(shù)不夠成熟和經(jīng)驗(yàn)的原因，市場的產(chǎn)品較少。

（4）負(fù)載匹配。感應(yīng)加熱電源和負(fù)載感應(yīng)線圈（感應(yīng)爐）及補(bǔ)償電容構(gòu)成了電源的整體，是一個(gè)有機(jī)體，不可分割。負(fù)載的變化，或曰負(fù)載阻抗匹配的合適否，直接影響了電源的額定功率，頻率是否能達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)，也影響了感應(yīng)加熱的效率。感應(yīng)線圈(負(fù)載)的設(shè)計(jì)計(jì)算是一個(gè)十分復(fù)雜的工作，要設(shè)計(jì)出一個(gè)滿意的負(fù)載線圈并非易事?，F(xiàn)在計(jì)算方法是采用忽略次要參數(shù)，或依靠經(jīng)驗(yàn)修正過的公式來設(shè)計(jì)，有較大誤差。今后這方面急需要進(jìn)行理論指導(dǎo)下建立精確的數(shù)字模型，更大范圍的適應(yīng)各種形式負(fù)載計(jì)算精度，特別是利用計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)。國外，特別是美國，在負(fù)載感應(yīng)器(線圈)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和仿真方面已開發(fā)了專用的軟件，值得我們借鑒。

（5）高功率因數(shù)，低諧波。感應(yīng)加熱電源功率因數(shù)最好時(shí)，能達(dá)到0.95，很多時(shí)候是在0.85-0.9間工作的。另外還有不可避免的諧波，對電網(wǎng)構(gòu)成了一定的污染，電源功率越大，這種問題越突出。新一代電源必須是高功率因數(shù)，低諧波的電源。現(xiàn)在發(fā)展的技術(shù)有：多重化整流技術(shù)、全控功率管加上矩陣控制或PWM控制等技術(shù)、串聯(lián)線路、斬波技術(shù)等。同時(shí)也催生了電源諧波的濾除和功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)南C裝置的開發(fā)和生產(chǎn)。

（6）有心感應(yīng)爐電源的變更。有心感應(yīng)爐具有負(fù)載穩(wěn)定，自然功率因數(shù)高(電容未補(bǔ)償前為0.6左右，而無心爐為0.05--0.3)；噸位大(國內(nèi)有200t的鍍鋅爐)， 有心感應(yīng)爐一直使用的是傳統(tǒng)的工頻電源。這種電源不能進(jìn)行無級調(diào)功率，現(xiàn)在國內(nèi)有的公司在試著把工頻電源用中頻電源，或接近50Hz的變頻電源來代替，從目前看這種嘗試還存在許多問題，如負(fù)載的最佳匹配問題；50Hz在頻率運(yùn)行中，頻率共振和干擾問題；什么樣的拓?fù)潆娫锤m應(yīng)這種有心感應(yīng)爐負(fù)載等，都需要進(jìn)一步的探討。國外進(jìn)口國內(nèi)產(chǎn)品中，中頻主回路，不用傳統(tǒng)的PCB線路板而用PLC（工業(yè)控制可編程器）來代替工頻電源，功率2400KW，55Hz。西安某公司在工頻電源的改進(jìn)上也取得了可喜的成果：如，用雙向晶閘管作調(diào)功元件，達(dá)到了工頻電源無級調(diào)功率；三相平衡裝置調(diào)節(jié)和功率因數(shù)補(bǔ)償采用了單片機(jī)控制的電感、電容的柔性投切技術(shù)。

（7）數(shù)字化，智能化控制，遠(yuǎn)程控制，傻瓜控制，故障自診斷等都是感應(yīng)加熱電源發(fā)展的必然方向。這些技術(shù)的采用，將會是新一代電源運(yùn)行起來更可靠，性能更好。

這幾年，電源的控制電路在數(shù)字化過程中已邁出了可喜的步子，市面上流行的中頻電源控制電路除調(diào)節(jié)器系統(tǒng)還未數(shù)字化外，其余部分都已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。有的控制板還利用可編程芯片(CPLD)，開發(fā)出了電源控制專用的大規(guī)模數(shù)字邏輯電路芯片，使控制板元件和焊點(diǎn)少，故障率低，運(yùn)行中性能良好。有的公司還用美國TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS320LF2407

從現(xiàn)有情況看，要實(shí)現(xiàn)電源控制的全數(shù)字化，智能化等，作者認(rèn)為：采用DSP數(shù)字微處理器和CPLD或FPGA芯片編程技術(shù)，是一條捷徑。TI生產(chǎn)的TMS320F2000系列的芯片用作電源系統(tǒng)的控制核心應(yīng)當(dāng)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

要使我國感應(yīng)加熱的發(fā)展，盡快趕上國外先進(jìn)國家同行水平，僅重視上面幾點(diǎn)還是不夠的，作者認(rèn)為還要重視以下幾點(diǎn): a、要消化吸收國外引進(jìn)產(chǎn)品中的新技術(shù)； b、各企業(yè)要投入一定的人力，財(cái)力，自主開發(fā)新的技術(shù)； c、主管行業(yè)的歸口部門，要重視該方面基礎(chǔ)理論的研究，多翻譯國外的有關(guān)資料進(jìn)來；d、鼓勵(lì)同行業(yè)科技人才互相交流，著書立說(目前行業(yè)技術(shù)資料非常少且落伍)、技術(shù)創(chuàng)新。