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)動機曲軸淬火上的也用情況。 結果表明,IGBT變頻電源的空載損耗僅為0．5％一1％．額定負載下的電壓效率為96％～98％．較變頻發(fā)電機組平均節(jié)能約10％～18％，具有頻率自動跟蹤功能。 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 　　當代的感應熱處理技術具有優(yōu)質、高效、環(huán)保等諸多特點，符合現(xiàn)代汽車生產(chǎn)需要，因而得到廣泛應用。作為感應熱處理技術基礎的變頻器的IGBT模塊已商品化，在我國感應加熱領域已成功生產(chǎn)出10～100 kHz、功率達數(shù)百千瓦的IGBT變頻電源。實踐證明，采用IGBT變頻電源完全可以取代耗能嚴重的變頻發(fā)電機組。 2 IGBT變頻電源工作原理及特點 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原則實現(xiàn)負載頻率自動跟蹤、逆變橋啟動及為逆變橋功率器件提供可靠的驅動脈沖，其工作原理如圖2所示。

　　取之于負載的電壓信號通過調節(jié)延時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。逆變器工作前．由于負載上電壓為零，所以采用他激啟動。逆變器啟動成功后，當電源輸出電壓達到某一值時，電平檢測電路輸出翻轉，使電子開關輸出由他激信號轉換成自激信號，從而完成逆變器的啟動過程。分相和驅動電路完成逆變橋四臂功率器件IGBT正確的驅動脈沖。 　　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，為負載電壓；為并聯(lián)諧振負載回路的交流等效阻抗。 　　當IGBT變頻電源電網(wǎng)電壓波動+10％時，輸出電壓波動不大于±1％。對于感應器短接，匯流排的短接、開路及負載電容器的損壞造成的過流、過壓，設備均能給予正確的保護。通水冷卻方式有相應的檢測保護。 3 實際應用效果 　　南京菲亞特發(fā)動機廠曲軸的淬火有9個加熱部位，需分別加熱。由于這9個部位必須具有各自獨立的負載匹配控制部分，且從電源設備到負載匹配部分距離較遠，在連桿軸頸淬火加熱時感應器必須運動等，所以作為該曲軸淬火用的電源設備應具備以下條件： 　　a． 采用10-30 kHz的頻率，具有較高工作效率： 　　b． 能連接多個負載匹配部位，且負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)動機廠曲軸的生產(chǎn)原采用進口160 kW／10 Hz變頻發(fā)電機組供電，基于其啟動和停止麻煩、工作時噪聲大、不能進行頻率跟蹤等缺點，加之發(fā)電機組使用年久故障頻繁，難以適應當代汽車生產(chǎn)發(fā)展需要。為此，該廠采用IGBT電源取代早年進口的變頻發(fā)電機組對曲軸4個工位9個軸頸的淬火機床供電，取得了較理想的效果，改造前、后技術指標如表1所列。

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