1 引言
在单晶拉制、弯管、淬火等热加工场合，需要安静的加热环境。而采用晶闸管中频感应加热电源时，
由于工作在音频(1～8khz)给工作环境带来了巨大的噪声，影响操作人员的正常工作。将感应加热电源的输出频率提高至超音频(18khz以上)是消除噪音的有效措施。为此我公司在第一代产品晶闸管感应加热电源的基础上,推出了第二代产品超音频感应加热变频电源，新一代以新型电力电子器件igbt构成的ist系列超音频感应加热电源，其工作频率范围宽(8-50khz)，跨越音频至超音频2个频段，具有加热效率高，速度快的特点，尤其适合于薄壁工件的加热及金属表面的热处理。
2 工作原理
ist系列超音频感应加热电源的主电路为ac-dc-ac交直交电压型串联谐振式电路。其整流电路采用二极管整流，igbt超音频斩波调压。不采用传统的晶闸管移相调压，免除了晶闸管整流造成的谐波干扰。
ist超音频感应加热电源的主电路如图1所示。图1中igbt元件v5、v6构成二重式斩波电路，他们各自工作于9khz，工作相位差180°时，合成为18khz。由于单管工作频率降低，减小了开关损耗，提高了电路的效率，合成的频率较高，免除了滤波电抗器l的噪声。igbt元件v1～v4构成电压型串联谐振逆变器，输出电流为正弦波，输出电流波形如图2所示,有利于提高工作频率和效率。
图1 ist超音频感应加热电源的主电路
图2 输出电流波形
3 ist超音频感应加热电源的优点
(1) 准谐振工作状态:逆变桥由igbt元件v1～v4构成，由控制电路的锁相环保证使逆变桥igbt的驱动频率稍高于负载回路的谐振频率，逆变桥的输出电流滞后于输出电压很小一个φ角，也就是负载电路工作于感性工作状态，使得逆变桥igbt工作于零电压开通的软开关状态，降低igbt的开关损耗及结温，提高了感应加热电源的可靠性。
(2) 控制精度高:ist超音频感应加热电源的输出功率调节通过电压、电流双闭环调节器控制igbt斩波器的脉宽来实现。由于igbt斩波调压频率高(18khz)，调节死区时间小，使调节系统的响应时间短，给定信号采用具有温度补偿的高精度稳压电源;使调节精度大大提高。拉单晶电源的稳定精度可达千分之一以内，一般加热电源的稳定精度在百分之一以内。
(3) 频率自动跟踪:ist系列超音频感应加热电源的输出频率由锁相电路锁定于负载谐振电路的固有频率，当加热温度改变使负载的谐振频率变化时，锁相环电路能自动跟踪负载的频率，保证ist感应加热电源处于最佳的谐振工作状态。
(4) 起动成功率达100%:ist感应加热电源的起动采用最佳频率的它激转自激起动法，由于起动时采用了最佳的它激频率，使起动电流较大，一次起动成功率达100%，避免了扫频起动法在最佳它激频率停留时间短造成的起动失败。
(5) 无噪音、体积小、重量轻:ist加热电源主电路的工作频率提高(大于18khz)，处在超音频频率段，无噪音，且采用高频电抗器及变压器，其体积、重量都大大减小。由于无噪音，可安装于炉体旁，不需隔音墙，缩短了接线距离，降低了连线损耗。
(6) 保护功能齐全:ist感应加热电源具有欠压、缺相、过流、短路、过热及无冷却水等保护功能，并有故障自诊断功能，便于维修。
(7) 无谐波干扰:由于整流电路采用二极管整流及igbt高频斩波调压，免除了使用晶闸管相控整流，造成的对电网谐波干扰及触发对相序的麻烦。
4 ist超音频感应加热电源的型号规格及参数
型号规格及参数如附表所示。
附表 ist超音频感应加热电源的型号规格及参数
目前生产的标准产品为以上4种型号规格，可以根据用户的要求生产非标准的产品(相对于4种标准型号)，以满足更广大用户的需要。
5 产品应用
目前我公司的ist感应加热电源已在西安交通大学、西安理工大学、福建三明天泰光电科技有限公司及中国科学院光机研究所等多家单位应用，得到了用户的高度评价及欢迎。
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