感應加熱用IGBT超音頻電源

IGBT為自關(guān)斷器件，既可工作在容性又可工作在感性。然而工作在容性或感性都將引起電壓或電流的毛刺，因此采用鎖零電路，使電源基本上工作在諧振狀況。在這種情況下，電壓的正弦波和電流的方波（諧振回路上）都比較好，這不僅對減少開(kāi)關(guān)損耗，增加器件壽命有重要意義，而且也減輕了阻容吸收的負擔。

常見(jiàn)的他激轉自激線(xiàn)路這里也沒(méi)有選用，他激轉自激，是指在低電壓使用他激信號，隨著(zhù)電壓的升高自動(dòng)變?yōu)樽约ば盘?，這也就使它有一個(gè)缺點(diǎn)，當感應器換掉，他激和自激頻率有差異時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生電壓上升過(guò)程中過(guò)流的現象。在我們的設備是將他激的固定頻率發(fā)生器改進(jìn)為變頻的頻率發(fā)生器，既從100kHz逐步變?yōu)?0kHz，同時(shí)檢測諧振電壓，在諧振點(diǎn)時(shí)變自激并且過(guò)零觸發(fā)，保證設備工作在零度。逆變線(xiàn)路控制框圖如圖4所示。

這種逆變控制方式既防止了他激轉自激過(guò)程中的逆變失敗，又防止了小信號下線(xiàn)路找不到自激頻率情況。

24IGBT驅動(dòng)

IGBT可采用有源或無(wú)源兩種驅動(dòng)方式，無(wú)源驅動(dòng)相對線(xiàn)路簡(jiǎn)單，但波形調整不是很方便，為此采用富士公司841這種線(xiàn)路，如圖5所示，對于841很多文章有介紹，這里只提兩個(gè)問(wèn)題：

（1）在841保護時(shí)并未完全封鎖脈沖，這給器件安全構成威脅，因此在過(guò)流輸出和驅動(dòng)信號輸入之間加了一個(gè)RS觸發(fā)器，在有過(guò)流輸出時(shí)完全封鎖驅動(dòng)脈沖。

（2）841過(guò)流是檢測IGBT在門(mén)極導通時(shí)CE間的電壓，當超過(guò)6V延遲10μs則判斷為過(guò)流。但實(shí)踐中發(fā)現很多IGBT在CE間電壓6V時(shí)已經(jīng)損壞，因此我們在IGBT的C極和841的第6腳串一個(gè)3V穩壓管，使841檢測值由此6V降低為3V實(shí)踐證明這樣改進(jìn)明顯增加了841對過(guò)流判斷的靈敏性，使線(xiàn)路不僅能正常的驅動(dòng)元件而且在過(guò)流時(shí)能更有效的保護器件。

25過(guò)流和過(guò)壓的保護

（1）過(guò)流IGBT相對SCR來(lái)說(shuō)抗過(guò)流能力比較弱，因此線(xiàn)路設計一定要保證IGBT的安全。主要靠?jì)蓚€(gè)辦法：一個(gè)是841過(guò)流保護，但這種方式風(fēng)險性較大，二是在電抗器和逆變橋輸入之間串了一個(gè)電流傳感器，當它的輸出值超過(guò)預定值時(shí)，一方面封鎖斬波脈沖，另一方面封鎖逆變脈沖，這一措施使IGBT通過(guò)了負載短路實(shí)驗的考驗。

（2）過(guò)壓在這種的諧振電路里主要有兩種過(guò)壓產(chǎn)生：1、隨著(zhù)負載電流和電壓角度的增加，負載電壓會(huì )越來(lái)越高，這會(huì )對器件構成威脅，解決的辦法是逆變控制鎖0度，另外在負載上加電壓傳感器檢測電壓的大小，當過(guò)大時(shí)加以控制。2、換流過(guò)程中的電壓毛刺，這種現象主要靠加阻容吸收，值得注意的是逆變電路中的二極管也需要加阻容吸收，如圖6所示。

3應用舉例

（1）某單位要求焊接空調壓縮機貯液灌部件，如圖7所示。

圖6橋路阻容吸收形式

圖7儲液罐外形