感應加熱電源廣泛應用于金屬熱處理、淬火、退火、透熱、熔煉、焊接、熱套、半導體材料煉制、塑料熱合、烘烤和提純等場合；利用在高頻磁場作用下產(chǎn)生的感應電流引起導體自身發(fā)熱而進行加熱。感應加熱與爐式加熱、燃燒加熱或者電熱絲加熱相比，具有顯著節(jié)能、非接觸、速度快、工序簡單、容易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。

感應加熱電源主要由整流單元、逆變單元、諧振輸出單元、和感應器四部分組成。其中整流單元將工頻三相交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；逆變單元電能變換成為幾千至上百千赫茲的高頻電能；諧振輸出單元一端連接逆變器，另一端連接感應器，經(jīng)隔離和阻抗匹配，通過諧振的方法在感應器中產(chǎn)生強大的高頻電流。加熱時，感應器在工件中感生高頻電流，因此導體迅速被加熱。早期的感應加熱設(shè)備中，逆變單元所需的高頻逆變器件決定了裝置的形式，它經(jīng)歷了從電子管、晶閘管到目前普遍采用IGBT 的發(fā)展歷程。

在目前主流的 IGBT 式感應加熱產(chǎn)品中，仍有較多的電路和結(jié)構(gòu)方式差異。從整流單元看有可控整流方式和不可控整流方式；從逆變單元看有脈寬調(diào)制逆變方式和斬波調(diào)壓逆變方式；從諧振輸出單元看有并聯(lián)諧振方式和串聯(lián)諧振方式。各種電路和結(jié)構(gòu)方式在效率、功率因數(shù)、可靠性等性能上各有差異。

串聯(lián)與并聯(lián)

感應加熱電源逆變器主要有并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器，串聯(lián)逆變器輸出可等效為一低阻抗的電壓源，當兩電壓源并聯(lián)時，相互間的幅值、相位和頻率不同或波動時將導致很大的環(huán)流，以至逆變器件的電流產(chǎn)生嚴重不均，因此，串聯(lián)逆變器存在并機擴容困難;而對并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大電抗器可充當各并聯(lián)逆變器之間的電流緩沖環(huán)節(jié)，使得輸入端的AG/DG或DG/DG環(huán)節(jié)有足夠的時間來糾正直流電流的偏差，達到多機并聯(lián)擴容，晶體管化超音頻、高頻電流多采用并聯(lián)逆變器結(jié)構(gòu)，并聯(lián)逆變器易于模塊化、大容量化是其中的一個主要原因。

感應加熱電源的負載對象各式各樣，而電源逆變器與負載是一有機的整體，一般采用匹配變壓器連接電源和負載感應器，高頻、超音頻電源用的匹配變壓器從磁性材料到繞組結(jié)構(gòu)正在得到進一步的優(yōu)化改進，同時，從電路拓撲上可以用三無源元件代替二無源元件，以取消變壓器，實現(xiàn)高效、低成本匹配。

感應加熱電源，晶閘管、晶體管與電子管式在國內(nèi)均能生產(chǎn)。晶閘管電源已生產(chǎn)應用多年。IGBT電源因其優(yōu)點更多而更為用戶所采用。IGBT電源電效率高、低壓，但價格較高，正在逐步取代電子管高頻電源。手提式小型高頻電源因價廉、方便，在國內(nèi)應用廣泛，甚至進入國外市場。

退火和回火應用

退火將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻（冷卻速度最慢），目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。

使用感應加熱代替氣體或加熱爐進行預熱具有多項優(yōu)點。熱傳導能夠直接進行，這將最大程度地減少熱損失和能量損耗，增加生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

同時，可以對熱量進行精確控制，這樣可以降低焊接時的溫度，從而降低冷卻速度。另外，還有利于減少冷裂和淬硬的風險，使用感應加熱，您無需再面對熱氣逼人的火焰，從而改善工作環(huán)境，減少對散熱系統(tǒng)的需求，降低火災危險。

感應加熱電源是一種低能耗、高效率的金屬材料加熱電源模塊，目前已經(jīng)在全球40余個國家得到了廣泛的工業(yè)應用。本文將會通過對感應電源的電路結(jié)構(gòu)分析，進行傳統(tǒng)感應電源的工作原理介紹，以便于工程師在對其工作原理進行研究的基礎(chǔ)上進行專業(yè)技術(shù)革新。

通常情況下，傳統(tǒng)的感應加熱電源在主電路結(jié)構(gòu)方面，主要由以下四個部分來組成的： 不控整流、大電容儲能濾波、逆變電路和諧振負載。

在工作的過程中，加熱電源通過不可控整流的方式將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，然后通過大電容濾波將比較穩(wěn)定的直流電轉(zhuǎn)化成為逆變電路的供電電源，歲后在逆變側(cè)部分實現(xiàn)系統(tǒng)的逆變輸出和功率調(diào)節(jié)。下圖 為傳統(tǒng)型號 的感應加 熱電源電路 結(jié)構(gòu)圖。

從圖中我們可以看到，整個電源的加熱系統(tǒng)均有DSP數(shù)字芯片進行控制。電壓電流檢測裝置對直流母線的電壓值和電流值進行檢測，隨后將數(shù)值變送給DSP處理芯片，以快速實現(xiàn)功率反饋。整個負載檢測流程包括溫度檢測和頻率跟蹤、通過將紅外線傳感器檢測到的溫度值變送給DSP，同步實現(xiàn)快速反饋。隨后，處理器可以通過檢測負載的諧振電流和電壓信號反饋給DSP以實現(xiàn)頻率跟蹤。

當DSP芯片接收到相應的電流電壓信號后，將會在內(nèi)部對電壓、電流等反饋信號分別進行A/D變換、保持，并通過數(shù)字乘法運算求出實際輸出功率與數(shù)字給定功率比較，對偏差進行數(shù)字PID控制。通過這一數(shù)字控制的方式，感應加熱電源可以實現(xiàn)電源輸出功率的閉環(huán)控制和DPLL頻率跟蹤，故障檢測保護電路對缺水、過熱過壓、過流等故障實時監(jiān)控，由DSP故障處理子程序比較判斷后，以中斷方式處理各類故障、并報警顯示。

然而，傳統(tǒng)的感應加熱電源由于大多型號采用的都是大電容無源濾波模式，所以很容易造成輸入電流畸變并對電網(wǎng)系統(tǒng)造成諧波污染，因此會導致輸入功率因數(shù)降低。同時，這種方式也不利于節(jié)約用電成本。因此，目前市面上已經(jīng)開始出現(xiàn)了具有DSP參數(shù)校正功能的新型加熱電源模塊。