趙希

摘 要：并聯(lián)諧振型可控硅中頻電源在鍛造行業(yè)當(dāng)中發(fā)揮出來的作用十分重要，但是啟動(dòng)問題一直以來都會(huì)影響它的兄能提升，為了能夠讓復(fù)雜工作情況下電源啟動(dòng)成功率低下和啟動(dòng)性能不夠優(yōu)秀等問題，本文詳細(xì)地對(duì)電源啟動(dòng)過程中存在的問題進(jìn)行分析，并提出了一些啟動(dòng)控制參數(shù)優(yōu)化調(diào)整方法，希望可以在日后相關(guān)工作人員對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行分析的時(shí)候，起到一定借鑒性作用，最終在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中，起到一定促進(jìn)性作用。

關(guān)鍵詞：可控硅；中頻電源；啟動(dòng)；問題；應(yīng)對(duì)措施

1.問題研究背景及意義

在感應(yīng)加熱電源功率逐漸提升，與此同時(shí)在節(jié)能、環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)性能等領(lǐng)域當(dāng)中的優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯起來的情況下，加熱電源在鍛造行業(yè)當(dāng)中發(fā)揮出來的作用越發(fā)重要起來，但是在某些單擊作業(yè)工作比較大的情況下加熱的時(shí)候，串聯(lián)型感應(yīng)加熱電源在功率方面上沒有辦法滿足實(shí)際要求，在此背景下單擊功率比較大的并聯(lián)型可控硅感應(yīng)加熱電源就展現(xiàn)出來更為明顯的優(yōu)勢(shì)，但是并聯(lián)型感應(yīng)加熱電源在功率較大的情況下其實(shí)存在難以啟動(dòng)這個(gè)問題。提升可控硅感應(yīng)加熱電源功率以及啟動(dòng)困難這一對(duì)矛盾限制了進(jìn)一步的發(fā)展，在各項(xiàng)工作進(jìn)行的過程當(dāng)中，迫切的要求在加熱功率較大的情況下對(duì)啟動(dòng)性能做出一定保證。

現(xiàn)階段我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出來了很多啟動(dòng)方法，但是在加熱功率以及負(fù)載逐漸增大的情況下，電源的啟動(dòng)成功率隨之下降，依據(jù)研究者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在一定實(shí)驗(yàn)條件之下才可以成功啟動(dòng)，并且保留下來比較豐富的啟動(dòng)裕量，但是上文中所說的這些啟動(dòng)電路一般情況下是基于干預(yù)充能量的角度上進(jìn)行分析，并沒有詳細(xì)地對(duì)能量補(bǔ)充速度、能量衰減速度等問題進(jìn)行分析；另外一個(gè)方面，可控硅感應(yīng)加熱電源啟動(dòng)的過程當(dāng)中負(fù)載功率比較大，也就是在重載啟動(dòng)的過程當(dāng)中，一般的啟動(dòng)控制方法成功率十分低下。所以應(yīng)當(dāng)詳細(xì)地對(duì)可控硅中頻暗影加熱電源啟動(dòng)方法進(jìn)行分析，不單單需要考慮到電源系統(tǒng)預(yù)充能量這個(gè)問題，也應(yīng)當(dāng)詳細(xì)地對(duì)能量補(bǔ)充速度以及衰減速度進(jìn)行分析，將主要因素把握在自己的手中，將變化關(guān)系作為依據(jù)提出一種安全性比較強(qiáng)的可控硅中頻感應(yīng)加熱電源啟動(dòng)方法，以便于可以讓啟動(dòng)性能和載荷之間的適應(yīng)性得到大幅度提升，特別是應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)重載情況下的啟動(dòng)能力。

2.重載啟動(dòng)困難問題形成原因及應(yīng)對(duì)措施

在系統(tǒng)初始能量的沖擊之下，負(fù)載等效回路如果已經(jīng)可以被檢測(cè)出來振蕩電壓，那么就需要依據(jù)電路等效參數(shù)及時(shí)針對(duì)控制量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以便于可以讓中頻電源系統(tǒng)當(dāng)中的能量及時(shí)得到補(bǔ)充。假如負(fù)載中頻電壓本身已經(jīng)具備比較穩(wěn)定的震蕩幅度數(shù)值，那么就可以認(rèn)為中頻電源已經(jīng)成功啟動(dòng)。這一個(gè)階段實(shí)際上十分重要，因?yàn)樵谥剌d啟動(dòng)的過程當(dāng)中，負(fù)載等效回路的衰減因子比較大，在起振完成之后假如后期能量補(bǔ)充速度過于緩慢，那么負(fù)載回路當(dāng)中中頻電壓自然會(huì)顯得比較小，沒有辦法支持可控硅逆變橋換流，在此基礎(chǔ)上自然沒有辦法成功啟動(dòng)。

2.1重載啟動(dòng)困難的原因

感應(yīng)加熱電源的等效負(fù)載回路零輸入相應(yīng)如圖1所示，在圖 當(dāng)中，曲線1被當(dāng)成是不具備震蕩心梗的RLC零輸入相應(yīng)，曲線2是能量衰減速度非常快的RLC零輸入相應(yīng)，曲線3是能量衰減速度比較緩慢的RLC零輸入相應(yīng)。曲線1對(duì)應(yīng)的負(fù)載回路情況，不管是初始能量有多大，不管能量補(bǔ)償速度有多塊，都是沒有辦法實(shí)現(xiàn)電源啟動(dòng)目標(biāo)；曲線2的負(fù)載回路情況可以歸結(jié)為重載啟動(dòng)，在此基礎(chǔ)上可以發(fā)現(xiàn)負(fù)載衰減因子十分巨大，那么就需要在很短的是一件之內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量補(bǔ)充才可以完成啟動(dòng)工作，在此情況下會(huì)對(duì)啟動(dòng)條件和啟動(dòng)控制策略提出比較高的要求。曲線3在負(fù)載回路電壓衰減到可以可靠啟動(dòng)的范圍當(dāng)中的情況下，就可以產(chǎn)生比較多的逆變觸發(fā)脈沖，在此基礎(chǔ)上其所對(duì)應(yīng)的負(fù)載回路啟動(dòng)成功率自然比較高。

并聯(lián)諧振型可控硅中頻電源逆變橋開關(guān)元器件應(yīng)用到的是可控硅，因此在換流的過程當(dāng)中，沒有辦法實(shí)現(xiàn)全控關(guān)斷，需要使用到外界提供的反壓強(qiáng)迫關(guān)斷。可控硅逆變橋換流的過程當(dāng)中，一般會(huì)將負(fù)載電壓當(dāng)成可控硅反向換流電壓，在此基礎(chǔ)上逆變橋自然可以正常的工作，一定需要保證每一次換流的過程當(dāng)中，負(fù)載等效回路具備一定幅值的負(fù)載端電壓，從能量的角度上進(jìn)行分析，也就是負(fù)載補(bǔ)償電容C0在每一次換流的過程當(dāng)中，都會(huì)具備一個(gè)能量下限數(shù)值W0，在負(fù)載回路當(dāng)中能量低于W0的情況下，逆變橋換流工作就沒有辦法順利開展，自然也就可以判定它啟動(dòng)失敗，本文當(dāng)中將負(fù)載電壓U0代表W0。

負(fù)載回路當(dāng)中能量W的多少一方面和感應(yīng)加熱過程中的能量消耗有一定相互關(guān)系，另外也會(huì)被整流橋能量供應(yīng)速度影響。在電流源型中頻電源放電起振的階段當(dāng)中，負(fù)載回路因?yàn)榈刃?shù)在不同狀態(tài)之下不一樣，因此產(chǎn)生的能量衰減因子自然也不同，甚至?xí)屗p因子不帶有任何振蕩性能。在下文中所說的這幾個(gè)因素的影響下，都有可能發(fā)生啟動(dòng)失敗問題。在這一個(gè)階段當(dāng)中沒有辦法正常的獲取負(fù)載振蕩頻率，也就是不能夠精準(zhǔn)的觸發(fā)逆變橋，因此也就沒有辦法及時(shí)的補(bǔ)充能量，甚至在某些情況下會(huì)觸發(fā)完全相反的橋臂導(dǎo)通；負(fù)載能量的衰減速度過于迅猛，補(bǔ)充的能量和初始能量相加仍然沒有辦法超過換流下限數(shù)值W0.

2.2提升啟動(dòng)性能的方法

依據(jù)上文中的敘述可以得知的是，電源型中頻電源重載情況之下，之所以啟動(dòng)難度比較高，是因?yàn)樨?fù)載振蕩回路的能量衰減速度超過了補(bǔ)充速度，當(dāng)這個(gè)狀態(tài)持續(xù)一定時(shí)間之后，晶閘管逆變橋就沒有辦法正常換流，從而也就會(huì)引發(fā)啟動(dòng)失敗這樣的問題，如果想要讓這個(gè)問題得到解決，主要可以使用下文中所說的這些措施。針對(duì)關(guān)鍵控制量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，逐步降低負(fù)載振蕩環(huán)節(jié)當(dāng)中的能量衰減速度。盡可能提升預(yù)充初始能量，以便于可以讓啟動(dòng)環(huán)節(jié)當(dāng)中逆變橋的可靠換流時(shí)間得到大幅度提升。

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（作者單位：河南省平頂山市平媒股份四礦）