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一种提高感应加热电源频率和功率的方法

多加几个桥臂,交替工作,既可以用于提高频率或者提高功率,现在有厂家这么做吗?
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my.mai
LV.9
2
2011-04-23 15:31
无图无真相。帖原理图看看。
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2011-04-29 00:14
@my.mai
无图无真相。帖原理图看看。

要提高到多大功率,基本上

 

(以下假定,全部基于90uH电感量的线圈)

同样线圈环境下,单管的功率和半桥的功率能力基本相当,全桥的功率能做到半桥的近4倍

功率密度最高的全桥了

如果对于同一个线圈,功率密度要再高怎么办,比如,对于一个线圈的加热环境来说,假定它的最大功率能做到2KW左右,那么半桥,基本上也只能达到这个功率,全桥呢,基本能做到6KW以上

 

重点来了,如果对于这样一个线圈来说,不改变工作环境(电感量、Q值等),功率再提高一倍,该用什么办法!!!

(再强调一下,假定线圈电感量是90UH)

 

我个人的研究结果,能够实现比全桥更高功率密度的,却是单管,一种特殊的单管结构,能够实现比全桥更高的功率

比如,在220V电压时,对同一线圈环境来说,普通单管结构能达到2KW,半桥2KW,全桥6KW,而一种改良变异的单管结构,功率能够超过10KW!!!

当然了,要实现这样高的功率密度,付出的代价也相当之大

 

为了防止扯皮,再强调一点,所谓同一线圈,是为了具有可比性,

普通的单管,如果将线圈电感量大幅度减小,谐振电容量大幅度增加,也能达到极大功率,比如能将普通单管结构做到6KW或更高,但其实,这是没有意义的,

 

为什么说没有意义呢

这个留给高手们分析吧

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2011-04-29 00:31
@米山人家
要提高到多大功率,基本上 (以下假定,全部基于90uH电感量的线圈)同样线圈环境下,单管的功率和半桥的功率能力基本相当,全桥的功率能做到半桥的近4倍功率密度最高的全桥了如果对于同一个线圈,功率密度要再高怎么办,比如,对于一个线圈的加热环境来说,假定它的最大功率能做到2KW左右,那么半桥,基本上也只能达到这个功率,全桥呢,基本能做到6KW以上 重点来了,如果对于这样一个线圈来说,不改变工作环境(电感量、Q值等),功率再提高一倍,该用什么办法!!!(再强调一下,假定线圈电感量是90UH) 我个人的研究结果,能够实现比全桥更高功率密度的,却是单管,一种特殊的单管结构,能够实现比全桥更高的功率比如,在220V电压时,对同一线圈环境来说,普通单管结构能达到2KW,半桥2KW,全桥6KW,而一种改良变异的单管结构,功率能够超过10KW!!!当然了,要实现这样高的功率密度,付出的代价也相当之大 为了防止扯皮,再强调一点,所谓同一线圈,是为了具有可比性,普通的单管,如果将线圈电感量大幅度减小,谐振电容量大幅度增加,也能达到极大功率,比如能将普通单管结构做到6KW或更高,但其实,这是没有意义的, 为什么说没有意义呢这个留给高手们分析吧
至于多加几个桥臂之类的,和提高功率没有任何关系的,乍看可行,其实根本不相干
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2011-04-29 09:59

很抱歉,是我没讲清楚,造成一些误解,我来试图解释一下:

基本思路是:时分复用,把电流分散到多个IGBT上,把导通损耗和开关损耗分散到多个IGBT。

H桥:

                    导通IGBT

周期1           IGBT1、4

周期2           IGBT2、3

——————|——————————|

               IGBT1                       IGBT3

                  ————C——L————

               IGBT2                       IGBT4

——————|——————————|

              

N桥:

                    导通IGBT

周期1           IGBT1、6

周期2           IGBT5、2

周期3           IGBT3、8

周期4           IGBT7、4

——————|————|———————————|————|

               IGBT1    IGBT3               IGBT5    IGBT7

                  ——————————C——L———————

               IGBT2    IGBT4               IGBT6    IGBT8

——————|————|———————————|————|

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天斌
LV.5
6
2011-04-29 10:36
@jianchunchen
很抱歉,是我没讲清楚,造成一些误解,我来试图解释一下:基本思路是:时分复用,把电流分散到多个IGBT上,把导通损耗和开关损耗分散到多个IGBT。H桥:                    导通IGBT周期1          IGBT1、4周期2          IGBT2、3——————|——————————|               IGBT1                      IGBT3                 ————C——L————              IGBT2                      IGBT4——————|——————————|              N桥:                    导通IGBT周期1          IGBT1、6周期2          IGBT5、2周期3          IGBT3、8周期4          IGBT7、4——————|————|———————————|————|               IGBT1    IGBT3              IGBT5   IGBT7                 ——————————C——L———————              IGBT2    IGBT4              IGBT6   IGBT8——————|————|———————————|————|

好像是叫时间分隔法吧,我看到过这样的介绍,不过没有看到实际的机子!

这样做好像是可以提高整机的频率的!对功率好像没有什么关系!

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2011-04-29 11:05
@天斌
好像是叫时间分隔法吧,我看到过这样的介绍,不过没有看到实际的机子!这样做好像是可以提高整机的频率的!对功率好像没有什么关系!

占空比减小了,IGBT能够耐受的峰值电流也就提高了,和H桥比,使用同样的IGBT,整机可以做到更大的功率,当更大电流的IGBT不好采购或者过贵时,这样做还是有优势的。

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2011-04-29 11:06
@jianchunchen
很抱歉,是我没讲清楚,造成一些误解,我来试图解释一下:基本思路是:时分复用,把电流分散到多个IGBT上,把导通损耗和开关损耗分散到多个IGBT。H桥:                    导通IGBT周期1          IGBT1、4周期2          IGBT2、3——————|——————————|               IGBT1                      IGBT3                 ————C——L————              IGBT2                      IGBT4——————|——————————|              N桥:                    导通IGBT周期1          IGBT1、6周期2          IGBT5、2周期3          IGBT3、8周期4          IGBT7、4——————|————|———————————|————|               IGBT1    IGBT3              IGBT5   IGBT7                 ——————————C——L———————              IGBT2    IGBT4              IGBT6   IGBT8——————|————|———————————|————|

你说的这种方法,在70年代前后出现过,曾是一种很先进的技术,叫做时间分割逆变器

当时还没有IGBT出现,为了解决能用可控硅来进行高频感应加热的问题,可控硅关断速度很慢,即使是高速可控硅,关断时间仍大于10us,正常情况下,是无法工作的,因为不能及时关断,但是,用这种时间分割法,多路可控硅轮流开通关断,就可以用慢速可控硅来实现高频振荡,从而实现现在的IGBT加热的效果

时间分割法实现起来很复杂,当时也是不得已而为之,因为那时候没有IGBT这么理想的器件(这些人真是非常的聪明)

(可控硅有很多优点的,功率非常高,短路超过10ms不会炸,过流耐受力超过IGBT的1000倍,即使到目前为止,在超过500KW的感应加热方面,基本仍是可控硅的天下)

 

但是,它对提高功率是没有帮助的

 

它只能对IGBT的工作情况有改善作用,可以降低单个IGBT损耗或其它优点,对线圈输出功率方面,仍超不过一个普通全桥的效果

 

 

对同一只线圈来说,它的提高功率的途径只有一个,就是谐振

所有的手段,只要能满足让线圈足够谐振,就能够得到足够高的功率

 

如何让线圈足够谐振,单管,半桥,全桥,或其它变异手段

 

*************************************************

单管和半桥,相当于对线圈是单向激励

全桥,相当于对线圈是双向激励,所以它的功率比较高,能达到半桥或单管的近四倍

*************************************************

 

 

如果要再增加功率,就要对这个激励电流加强,这就需要一些变通的方法

最常见的一个近似应用,是PFC电路,近似于把电源提高后加增加线圈激励电流

 

我目前能够实现的两种单向加强激励方法,一种就类似于PFC,它能把电源电压成倍提高后,在不提高谐振电压的情况下,数倍增加激励电流

另外一种方法是利用线圈互感,把激励电流数倍提高

这两种方法仍在完善中,优点和缺点同样多

实验室测试的时候,用单管电路,可以很轻易将功率做到8KW以上,(同一线圈,同一负载,全桥只能做到6KW),而谐振电压不超过800V(220V交流电源)

以上两种,都是个人研究,尚不便公开相关技术

 

另外,用单向激励加强法,可以把功率数倍提高,可想而知,如果用双向激励功率加强的方法,那么功率提高的幅度肯定会很惊人的,有希望能将目前的全桥功率在当前基础上提高超过10倍

可惜到目前为止,我仍没有找到任何解决方法,也没有任何资料可以借鉴

不过,作为发展方向,也许有天会解决这些问题

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2011-05-07 10:49
@jianchunchen
很抱歉,是我没讲清楚,造成一些误解,我来试图解释一下:基本思路是:时分复用,把电流分散到多个IGBT上,把导通损耗和开关损耗分散到多个IGBT。H桥:                    导通IGBT周期1          IGBT1、4周期2          IGBT2、3——————|——————————|               IGBT1                      IGBT3                 ————C——L————              IGBT2                      IGBT4——————|——————————|              N桥:                    导通IGBT周期1          IGBT1、6周期2          IGBT5、2周期3          IGBT3、8周期4          IGBT7、4——————|————|———————————|————|               IGBT1    IGBT3              IGBT5   IGBT7                 ——————————C——L———————              IGBT2    IGBT4              IGBT6   IGBT8——————|————|———————————|————|
很好的思路
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烟老大
LV.1
10
2011-05-11 22:46
@米山人家
你说的这种方法,在70年代前后出现过,曾是一种很先进的技术,叫做时间分割逆变器当时还没有IGBT出现,为了解决能用可控硅来进行高频感应加热的问题,可控硅关断速度很慢,即使是高速可控硅,关断时间仍大于10us,正常情况下,是无法工作的,因为不能及时关断,但是,用这种时间分割法,多路可控硅轮流开通关断,就可以用慢速可控硅来实现高频振荡,从而实现现在的IGBT加热的效果时间分割法实现起来很复杂,当时也是不得已而为之,因为那时候没有IGBT这么理想的器件(这些人真是非常的聪明)(可控硅有很多优点的,功率非常高,短路超过10ms不会炸,过流耐受力超过IGBT的1000倍,即使到目前为止,在超过500KW的感应加热方面,基本仍是可控硅的天下) 但是,它对提高功率是没有帮助的 它只能对IGBT的工作情况有改善作用,可以降低单个IGBT损耗或其它优点,对线圈输出功率方面,仍超不过一个普通全桥的效果  对同一只线圈来说,它的提高功率的途径只有一个,就是谐振所有的手段,只要能满足让线圈足够谐振,就能够得到足够高的功率 如何让线圈足够谐振,单管,半桥,全桥,或其它变异手段 *************************************************单管和半桥,相当于对线圈是单向激励全桥,相当于对线圈是双向激励,所以它的功率比较高,能达到半桥或单管的近四倍*************************************************  如果要再增加功率,就要对这个激励电流加强,这就需要一些变通的方法最常见的一个近似应用,是PFC电路,近似于把电源提高后加增加线圈激励电流 我目前能够实现的两种单向加强激励方法,一种就类似于PFC,它能把电源电压成倍提高后,在不提高谐振电压的情况下,数倍增加激励电流另外一种方法是利用线圈互感,把激励电流数倍提高这两种方法仍在完善中,优点和缺点同样多实验室测试的时候,用单管电路,可以很轻易将功率做到8KW以上,(同一线圈,同一负载,全桥只能做到6KW),而谐振电压不超过800V(220V交流电源)以上两种,都是个人研究,尚不便公开相关技术 另外,用单向激励加强法,可以把功率数倍提高,可想而知,如果用双向激励功率加强的方法,那么功率提高的幅度肯定会很惊人的,有希望能将目前的全桥功率在当前基础上提高超过10倍可惜到目前为止,我仍没有找到任何解决方法,也没有任何资料可以借鉴不过,作为发展方向,也许有天会解决这些问题
你说的很好,能共同分享吗? 发到我的邮箱吧guoxi@126.com
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ytwsdz
LV.7
11
2011-05-12 19:19

梦不是这样做的

(一种提高感应加热电源频率) 你提高频率有困难吗?  题目就有问题。

提高功率:你从2KW梦想不用管子做10KW 以上,还须在220V一个条件下,并且保持90UH电感量。用一个管,你家出这样管还是月球上有?

还单管的功率与半桥的一样?你用一个100A600V的单管和两个100A600V的管及四个100A600V与单管相同的管子(这管子电压是不是?)各设计三种电路,你能搞出个基本相当?全桥就四倍了?

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firefox886
LV.9
12
2011-05-13 10:14
@ytwsdz
梦不是这样做的(一种提高感应加热电源频率)你提高频率有困难吗? 题目就有问题。提高功率:你从2KW梦想不用管子做10KW以上,还须在220V一个条件下,并且保持90UH电感量。用一个管,你家出这样管还是月球上有?还单管的功率与半桥的一样?你用一个100A600V的单管和两个100A600V的管及四个100A600V与单管相同的管子(这管子电压是不是?)各设计三种电路,你能搞出个基本相当?全桥就四倍了?

你认为提高频率没有困难是吧?那你用FF100R12KS4的模块两只,输入电压三相:380V/50HZ,输出功功率15KW,工作频率150KHZ.你做一个出来让大家饱饱眼福吧!

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aw021
LV.4
13
2011-05-30 13:09
@米山人家
你说的这种方法,在70年代前后出现过,曾是一种很先进的技术,叫做时间分割逆变器当时还没有IGBT出现,为了解决能用可控硅来进行高频感应加热的问题,可控硅关断速度很慢,即使是高速可控硅,关断时间仍大于10us,正常情况下,是无法工作的,因为不能及时关断,但是,用这种时间分割法,多路可控硅轮流开通关断,就可以用慢速可控硅来实现高频振荡,从而实现现在的IGBT加热的效果时间分割法实现起来很复杂,当时也是不得已而为之,因为那时候没有IGBT这么理想的器件(这些人真是非常的聪明)(可控硅有很多优点的,功率非常高,短路超过10ms不会炸,过流耐受力超过IGBT的1000倍,即使到目前为止,在超过500KW的感应加热方面,基本仍是可控硅的天下) 但是,它对提高功率是没有帮助的 它只能对IGBT的工作情况有改善作用,可以降低单个IGBT损耗或其它优点,对线圈输出功率方面,仍超不过一个普通全桥的效果  对同一只线圈来说,它的提高功率的途径只有一个,就是谐振所有的手段,只要能满足让线圈足够谐振,就能够得到足够高的功率 如何让线圈足够谐振,单管,半桥,全桥,或其它变异手段 *************************************************单管和半桥,相当于对线圈是单向激励全桥,相当于对线圈是双向激励,所以它的功率比较高,能达到半桥或单管的近四倍*************************************************  如果要再增加功率,就要对这个激励电流加强,这就需要一些变通的方法最常见的一个近似应用,是PFC电路,近似于把电源提高后加增加线圈激励电流 我目前能够实现的两种单向加强激励方法,一种就类似于PFC,它能把电源电压成倍提高后,在不提高谐振电压的情况下,数倍增加激励电流另外一种方法是利用线圈互感,把激励电流数倍提高这两种方法仍在完善中,优点和缺点同样多实验室测试的时候,用单管电路,可以很轻易将功率做到8KW以上,(同一线圈,同一负载,全桥只能做到6KW),而谐振电压不超过800V(220V交流电源)以上两种,都是个人研究,尚不便公开相关技术 另外,用单向激励加强法,可以把功率数倍提高,可想而知,如果用双向激励功率加强的方法,那么功率提高的幅度肯定会很惊人的,有希望能将目前的全桥功率在当前基础上提高超过10倍可惜到目前为止,我仍没有找到任何解决方法,也没有任何资料可以借鉴不过,作为发展方向,也许有天会解决这些问题
有机会向你请教请教。
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fuhl
LV.1
14
2011-05-31 17:27
@firefox886
你认为提高频率没有困难是吧?那你用FF100R12KS4的模块两只,输入电压三相:380V/50HZ,输出功功率15KW,工作频率150KHZ.你做一个出来让大家饱饱眼福吧!
我这里有逆变用FF100R12KS4的模块两只,输入电压三相:380V/50HZ,输出功率12KW,工作频率250KHZ的,不过是调压调功,谐振电容在变压器副边.
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firefox886
LV.9
15
2011-06-01 08:52
@fuhl
我这里有逆变用FF100R12KS4的模块两只,输入电压三相:380V/50HZ,输出功率12KW,工作频率250KHZ的,不过是调压调功,谐振电容在变压器副边.
100A的模块做全桥,频率250KHZ,功率12KW调压调功也是不可能的事!你可以去看一下频率与电流的曲线图,250KHZ的时候100A的模块还有多大电流?而12KW的机子峰值电流又是多大?
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天斌
LV.5
16
2011-06-04 13:19
@firefox886
100A的模块做全桥,频率250KHZ,功率12KW调压调功也是不可能的事!你可以去看一下频率与电流的曲线图,250KHZ的时候100A的模块还有多大电流?而12KW的机子峰值电流又是多大?

同意楼上观点!fuhl 有机有图有真相,你把你的FF100R12KS4模块二只做的12KW250KHZ的设备贴上来看看,顺便把工作波形贴上来,!!

 

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天斌
LV.5
17
2011-06-04 13:20
@fuhl
我这里有逆变用FF100R12KS4的模块两只,输入电压三相:380V/50HZ,输出功率12KW,工作频率250KHZ的,不过是调压调功,谐振电容在变压器副边.
贴上来我就请你去腐败
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bingbing929
LV.4
18
2011-06-04 15:37
@天斌
同意楼上观点!fuhl有机有图有真相,你把你的FF100R12KS4模块二只做的12KW250KHZ的设备贴上来看看,顺便把工作波形贴上来,!! 

用三只是可以的,一只用直流斩波,两只做全桥逆变

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igbtsy
LV.9
19
2011-06-04 16:24
@bingbing929
用三只是可以的,一只用直流斩波,两只做全桥逆变
直流斩波是调压,用于调功,关键是全桥逆变的工作频率是多少?你没有说明,请举实例。
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firefox886
LV.9
20
2011-06-05 18:37
@bingbing929
用三只是可以的,一只用直流斩波,两只做全桥逆变

最好把你见过的或你做出来的波形图发来!只是说说是没有用的!

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yhxxm60
LV.5
21
2011-06-09 03:24
@fuhl
我这里有逆变用FF100R12KS4的模块两只,输入电压三相:380V/50HZ,输出功率12KW,工作频率250KHZ的,不过是调压调功,谐振电容在变压器副边.
可以实现的   但一定是要求在斩波的情况下
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天斌
LV.5
22
2011-06-09 08:10
@yhxxm60
可以实现的  但一定是要求在斩波的情况下
斩波只起调节电压的作用,和频率高低没有关系吧,关建逆变部份!有人做出来吗??传个图看看呢>?
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firefox886
LV.9
23
2011-06-09 12:38
@yhxxm60
可以实现的  但一定是要求在斩波的情况下

你看清楚上面的条件吧!你斩波,斩波,再斩波都实现不了!

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yhxxm60
LV.5
24
2011-06-09 15:34
@firefox886
你看清楚上面的条件吧!你斩波,斩波,再斩波都实现不了!
你们太固执了
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yhxxm60
LV.5
25
2011-06-09 15:36
@fuhl
我这里有逆变用FF100R12KS4的模块两只,输入电压三相:380V/50HZ,输出功率12KW,工作频率250KHZ的,不过是调压调功,谐振电容在变压器副边.
你这种结构 频率还可以提高的  我见过实物
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firefox886
LV.9
26
2011-06-09 15:58
@yhxxm60
你们太固执了
大哥,看清楚前提条件,你先去看一下,FF100R12KS4这个模块在250KHZ时候的电流还有多大,?12KW的机子峰值电流又是多大?看清楚了再来说话,其它我就不想说了!
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yhxxm60
LV.5
27
2011-06-09 16:39
@firefox886
大哥,看清楚前提条件,你先去看一下,FF100R12KS4这个模块在250KHZ时候的电流还有多大,?12KW的机子峰值电流又是多大?看清楚了再来说话,其它我就不想说了!
他这个是2次侧谐振   100A的模块用了25A也差不多了啊
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yhxxm60
LV.5
28
2011-06-09 16:46
@firefox886
你看清楚上面的条件吧!你斩波,斩波,再斩波都实现不了!
你没有明白我的意思,如果是在移相或者是调频调功的情况下是实现不了这么高的频率的
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yhxxm60
LV.5
29
2011-06-09 16:48
@yhxxm60
你没有明白我的意思,如果是在移相或者是调频调功的情况下是实现不了这么高的频率的
14帖已经说得很清楚了
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firefox886
LV.9
30
2011-06-09 17:30
@yhxxm60
他这个是2次侧谐振  100A的模块用了25A也差不多了啊

大哥,你还是看清楚再回答!100A的模块在250KHZ下有25A吗?模块的温升呢?我问的是峰值电流,你却答平均电流,不管是你是一次谐振,还是二次谐振,相同功率下,流过IGBT模块的峰值电流是不会变的!你调压调功,一般都是用BUCK电路,你的逆变桥上电压比整流后的电压还低,那么相同功率下,流过IGBT的峰值电流比普通调频调功的电流还大,说话要有依据,不是空口说白话!

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bigbigeasy
LV.6
31
2011-06-24 23:04
@米山人家
要提高到多大功率,基本上 (以下假定,全部基于90uH电感量的线圈)同样线圈环境下,单管的功率和半桥的功率能力基本相当,全桥的功率能做到半桥的近4倍功率密度最高的全桥了如果对于同一个线圈,功率密度要再高怎么办,比如,对于一个线圈的加热环境来说,假定它的最大功率能做到2KW左右,那么半桥,基本上也只能达到这个功率,全桥呢,基本能做到6KW以上 重点来了,如果对于这样一个线圈来说,不改变工作环境(电感量、Q值等),功率再提高一倍,该用什么办法!!!(再强调一下,假定线圈电感量是90UH) 我个人的研究结果,能够实现比全桥更高功率密度的,却是单管,一种特殊的单管结构,能够实现比全桥更高的功率比如,在220V电压时,对同一线圈环境来说,普通单管结构能达到2KW,半桥2KW,全桥6KW,而一种改良变异的单管结构,功率能够超过10KW!!!当然了,要实现这样高的功率密度,付出的代价也相当之大 为了防止扯皮,再强调一点,所谓同一线圈,是为了具有可比性,普通的单管,如果将线圈电感量大幅度减小,谐振电容量大幅度增加,也能达到极大功率,比如能将普通单管结构做到6KW或更高,但其实,这是没有意义的, 为什么说没有意义呢这个留给高手们分析吧

全桥,其实是电压翻倍,线圈绝缘必须改善

你把电源电压调高,功率自然就上去

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