感應加熱設備-擴展功率容量

　　根據加熱物質對象及噸位不同，電源的功率容量可以從數百伏安到幾十兆伏安不等。擴展感應加熱電源的功率容量是感應加熱技術及應用前景的關鍵，主要可以通過如下途徑提升加熱的功率容量。

　　（1）提高單體半導體功率器件的容量。根據被加熱工件工沉的具體要求，正確選擇目前國內外功率容量大的單體模塊。在頻率2kHz以下的中頻感應加熱電源，可選門極關斷晶閘管（GTO）、集成門換流晶閘管（IGCT）等優良半導體器件，日本三菱、日立、瑞士ABB等公司IGCT單體模塊可成為商品的已有4000A/6000V產品，功率容量在20MV.A以上。GTO的產品有10 000Al9000v產品，可能突破10 000A／12 000V，功率容量約100MV.A。

　　在高頻感應加熱電源可選用IGBT絕緣柵雙極型晶體管和IEGT電子注入增強柵晶體管，IEGT是一種新型IGBT模塊，它兼有IGBT和GTO的優點，低的飽和壓降、低的柵極驅動功率、寬的工作安全區和高的工作頻率。工作頻率150kHz、電壓6500V、電流3600A的IGBT模塊在德國英飛凌公司已研制成功。一種高性價比、高效、高可靠性的第6代IGBT模塊在日本三菱研制成功，對于相同功率容量的IGBT，開通損耗比第5代降低20%，結溫降低25℃，續流二極管比第5代降低21℃，集電極電流密度J。與飽和壓降V cesa.及關斷損耗Eoff乘積之比，即，。／Vcesa。Eoff比第5代降低30%，可降低散熱系統的體積、質量和成本，這種優良性能的IGBT模塊對感應如熱電源及其他電力電子裝置的發展具有很大的潛力和意義。IECT單模塊目前的水平是1000A]

　　4500V。IGCT與GTO、IGCT與IGBT、IECT與IGBT之間的競爭將給21世紀感應加熱電源及其他電力開關變換器的發展帶來新的生機。

　　（2）采用串、并聯功率器件提高容量。當使用單體電力半導體功率器件模塊不能滿足感應加熱電源輸出功率時，需要采用功率器件串、并聯工作方式，以提高輸出電壓或電流，提升加熱電源的功率容量，比如在高頻、大功率感應加熱電源中使用場效應晶體管模塊（ MOSFET），需要串、并聯器件以提升功率容量。功率器件串聯使用時，必須妥善解決好器件間均壓問題；功率器件并聯使用時，必須妥善解決好器件間均流問題，同時還需對器件的參數進行測試、篩選、配對使用，無論是串聯還是并聯使用，要盡量選配參數一致的功率器件進行串、并聯。用于串、并聯的功率器件還應根據串、并聯個數實行降額使用，以提高加熱電源的可靠性。

　　（3）多臺感應加熱電源并聯擴容。功率器件串、并聯數目受器件參數離散性導致可靠性下降及控制驅動復雜的制約。在器件串、并聯不能滿足功率容量時，采用多臺加熱電源并聯工作擴充電源的總容量。電源并聯工作獷容，應保證各臺電源均勻輸出，并有冗余設計。并聯均流可以采用簡單的軟連接方式，也可以采用專用均流控制芯片，電流不均勻性控制在5%以下，以保證各并聯電源組件的安全運行。