電力電子技術在感應加熱電源中的應用

單如琳

摘要

隨著我國微電子技術的不斷發(fā)展，當前電力電子技術在感應加熱領域的應用也變得越來越普遍，這對于感應加熱電源的設計與開發(fā)提供了良好的技術支持與保障。立足于電力電子器件的發(fā)展歷程，結合感應加熱電源的基本原理與特點，就電子技術應用于感應電壓的優(yōu)缺點進行了分析與闡述，也希望可以為我國感應加熱電源的技術應用與發(fā)展提供思路與借鑒。

【關鍵詞】電力電子技術 感應加熱 逆變器

1 引言

隨著電力電子器件的不斷發(fā)展，當前電子技術在感應加熱電源中的有效應用成為業(yè)內(nèi)持續(xù)關注的焦點。結合目前感應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特的優(yōu)勢與作用，為實際工程的應用和推廣創(chuàng)造了良好的條件。為了進一步分析電力電子技術在感應加熱電源中的應用，現(xiàn)就電力電子器件的發(fā)展情況簡要分析如下。

2 電力電子器件發(fā)展概述

從客觀上來看，電力電子技術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)可以有效推動新技術領域的發(fā)展，而新的技術領域的發(fā)展也會為新器件提供廣闊的應用和發(fā)展的空間。由于大多數(shù)的器件都是通過開通的方式進行處理的，所以其控制關斷是無法自動實現(xiàn)的，特別是一些流控型的設備類型，本身其工作頻率就不高，所以很容易受到一些對弈工作頻率要求較高的領域的限制而影響其使用的廣泛性。在上個世紀的70年代時，被應用于改善工作頻率的場效應晶體管開始面世，而隨著技術的發(fā)展，在八十年代又陸續(xù)出現(xiàn)了可關斷晶閘管以及壓控型器件等等，這些設備與器件作為功率場效應經(jīng)管的替代品，其在很大程度上促進了電力電子技術的快速全面發(fā)展，同樣也催生出了許多新的科技與產(chǎn)品類型，感應加熱電源就是其中之一。

3 感應加熱電源概述

感應加熱電源是一種特殊的加熱電源，其主要包括以下幾個方面的原理與特點。

3.1 感應加熱的基本原理

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

在磁場產(chǎn)生時，其主要由兩種不同的類型，一種是恒定的直流電經(jīng)過時會產(chǎn)生相對穩(wěn)定的磁場，而當交流電經(jīng)過時，就會產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場中會出現(xiàn)集膚效應，而這種效應也大多是從導體的表面經(jīng)過的，所以具有導電面積減少以及電阻值增加的特征。另外，集膚效應會隨著導體電流的變化而變化，當有效導電面積變化時，其電阻值也會相應變化。由此可見，當電流經(jīng)過表層時，會導致熱量集中在表層，這個時候就可以采用計算機控制的方法來對導體的表層進行持續(xù)加熱。

3.2 感應加熱的特點

感應加熱主要具有以下幾個方面的特點：首先，效率高、加熱速度快。由于本身感應加熱就是通過金屬內(nèi)部電流滲透的方式進行深度加熱，所以有效減少了熱傳導的時間，其生產(chǎn)熱量的效果更是超過大多數(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，自動化程度高，感應加熱裝置可以頻繁的啟停，所以其對于溫度的控制精度也十分精確;最后，節(jié)能環(huán)保的特征，由于不工作時可以直接關閉，沒有噪聲和直接生態(tài)污染，十分環(huán)保。

4 電子技術應用于感應電壓的優(yōu)缺點

4.1 應用優(yōu)點

電子技術應用于感應電壓，最為關鍵的優(yōu)點就是控制十分靈活，升級便捷，只需要對算法進行更改就可以升級，不需要進行設備的更換，節(jié)約了成本與資金;其次，利用計算機進行控制可以提升設備的可靠性，而標準化程度也相對較高，生產(chǎn)十分便捷;最后，隨著電子技術的不斷發(fā)展，目前電子數(shù)字控制技術也成功取代了固有的模擬控制技術，所以控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性也有所增強，更加適應新的技術應用環(huán)境。

4.2 應用缺點

當然，在技術的應用過程中，也不可避免的會出現(xiàn)一些有用電子技術本身或者感應電壓技術本身的固有缺點。比如說其本身具有反應速度慢以及控制系統(tǒng)不連續(xù)的問題，這些問題必須結合模擬器進行優(yōu)化才能夠彌補或者解決。另外，還存在有高頻變化的電流可能會影響渦流形成的機理，進而導致加熱的不均勻性，甚至在一些情況下還會出現(xiàn)失控的情況，不利于提升技術應用的穩(wěn)定性。

5 電子技術在感應加熱電源中的應用

采用計算機編程的方式實施DSP技術，確保內(nèi)部的程序與數(shù)據(jù)分開，利用專門的硬件計算器與流水線搭配開展操作。DSP技術主要包括的特點可以劃分為以下幾個方面：首先，DSP技術能夠?qū)崿F(xiàn)一次加法與乘法的運算，并將程序與數(shù)據(jù)分開處理，確保指令的加法與乘法;其次，較低的開銷甚至沒有開銷的循環(huán)硬件支持，同時可以同時執(zhí)行多個操作;再次，支持流水線的作業(yè);最后，可以在單個周期內(nèi)實現(xiàn)多個地址與傳統(tǒng)利用模擬器脈沖的方式進行處理，通過設置DSP芯片來實現(xiàn)事件管理器的作用，并利用設置變成的方式來降低工作量，確保模擬電路與電路老化的處理。

6 總結

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

參考文獻

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

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

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

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