商用電磁爐常見六種調(diào)試功率的方法

三相商用電磁爐的功率輸出級(jí)采用半橋或全橋近諧振電路,功率管應(yīng)工作在零電壓開關(guān)和近似零電流開關(guān)狀態(tài).但由于半橋或全橋近諧振電路的激勵(lì)脈沖寬度是固定的,不能通過調(diào)節(jié)激勵(lì)脈沖寬度來調(diào)節(jié)電磁灶的功率,為了保持零電壓開關(guān)的工作狀態(tài),如何調(diào)節(jié)電磁灶的功率?經(jīng)過實(shí)踐,有六種方式可以采用.

一、間隙加熱法

間隙施加激勵(lì)脈沖,使電磁灶斷續(xù)加熱,控制斷續(xù)加熱時(shí)間間隔來調(diào)節(jié)電磁灶的功率.該方式電路簡(jiǎn)單,但是有通斷時(shí)的電磁噪聲出現(xiàn)并且對(duì)供電電源有電流沖擊.采用該調(diào)功方式要注意激勵(lì)脈沖的關(guān)斷必須在電流過零時(shí)刻,否則關(guān)斷時(shí)鍋底的電磁噪音較大.

二、脈沖功率輸出變壓器初級(jí)抽頭切換法

可通過控制電路分別接通三只交流接觸器的常開觸點(diǎn)J1-1、J2-1、J3-1,來接通脈沖功率輸出變壓器初級(jí)抽頭,以分別獲得大、中、小、三擋功率(如附圖所示).這種調(diào)功方式因?yàn)橛薪佑|器的存在,機(jī)芯體積較大,但是在大、中、小三擋功率時(shí)都可以用頻率跟蹤的方法使功率管工作在零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)狀態(tài)(軟開關(guān)頻率跟蹤電路見《電子報(bào)》2005年第14期).在所有調(diào)功方式中該方式的功率管的溫升最低,電磁灶的熱效率高達(dá)95%以上.

但應(yīng)注意!接觸器的接通與釋放必須先關(guān)斷激勵(lì)脈沖,使之在功率輸出級(jí)無電流的狀態(tài)下進(jìn)行切換.

三、移相調(diào)脈寬法

如圖電路中,若變壓器沒有抽頭,僅起到感應(yīng)線圈與主電源的隔離、與負(fù)載的匹配作用.T1、T2為左邊橋臂,T3、T4為右邊橋臂.T1、T2的激勵(lì)脈沖反相并留有足夠的死區(qū)時(shí)間,保證T1、T2不致產(chǎn)生共態(tài)導(dǎo)通.同理,T3、T4的激勵(lì)脈沖反相并且也留有足夠的死區(qū)時(shí)間.當(dāng)左右橋臂的激勵(lì)脈沖相位差從180°~0°變化時(shí),電磁灶的功率從最大至最小連續(xù)平滑地變化,半邊橋臂的功率管實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān);另外半邊橋臂的功率管實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān).實(shí)際使用移相調(diào)脈寬法時(shí),因省去了補(bǔ)償電感,當(dāng)電磁灶功率較小時(shí)超前橋臂的零電壓開關(guān)將會(huì)失準(zhǔn),因此在小功率時(shí)宜改用間隙加熱的方法來調(diào)節(jié)功率.

移相調(diào)脈寬法的缺點(diǎn)是IGBT管子中的續(xù)流二極管中有較大的電流通過,功率管的工作狀態(tài)不如上述變壓器抽頭法來得好,其優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)調(diào)節(jié)功率,省去了三只交流接觸器.

四、改變整流電壓法

三相整流模塊改用可控整流模塊,用0-10V的控制電壓改變可控整流模塊整流后的直流輸出電壓來改變電磁灶的輸出功率.在額定輸入電壓下,整流模塊全導(dǎo)通,獲得額定最大功率,在非額定最大功率下由于整流輸出的直流電壓下降,功率呈現(xiàn)出與電壓的平方關(guān)系下降.該調(diào)功方式的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,可連續(xù)調(diào)功,在整個(gè)調(diào)功范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤.該電路缺點(diǎn)是調(diào)功時(shí)可控整流模塊沒有全導(dǎo)通,有斬波缺口,對(duì)電磁兼容性指標(biāo)影響較大.要使電磁兼容性指標(biāo)過關(guān),對(duì)電源濾波器和整流濾波電路要求較高,該部分的元件數(shù)相對(duì)較多,整機(jī)體積和成本增加.

五、調(diào)頻法

在最大功率時(shí)使電路工作在近諧振狀態(tài)下,提高激勵(lì)脈沖頻率,電路工作在失諧狀態(tài)下,功率減小.該方法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,但是當(dāng)電磁灶輸出功率較大時(shí)若發(fā)生調(diào)功,電流相位滯后電壓相位較大,在較大電流的狀態(tài)下關(guān)斷,功率管管耗較大,這樣,即使散熱器上的溫升并沒有明顯升高,也有可能管芯已過熱而損壞ICBT功率模塊,因此在8kW以上的功率時(shí)不宜采用該方法調(diào)功.

六、變壓器初級(jí)抽頭切換、調(diào)頻、調(diào)壓法

通過變壓器初級(jí)抽頭的切換來獲得大、中、小三擋功率,由于脈沖功率輸出變壓器的使用,使得功率輸出級(jí)與負(fù)載匹配良好,功率級(jí)能工作在最佳狀態(tài).在大、中、小三擋功率處用頻 率跟蹤的方法使功率管工作在零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)狀態(tài)下.在小擋到中擋、中擋到大擋調(diào)功范圍內(nèi)再用微調(diào)激勵(lì)脈沖頻率的方法來連續(xù)調(diào)節(jié)功率,此時(shí)功率管工作在零電壓開關(guān)和 零電流開通,近似零電流關(guān)斷狀態(tài)下.在小擋到零功率范圍內(nèi)用調(diào)頻的方法會(huì)破壞功率管零電壓開關(guān)的狀態(tài),則采用調(diào)節(jié)輸出整流電壓的方法來調(diào)節(jié)功率.

這種調(diào)功方式相對(duì)較為復(fù)雜,成本也高,其突出優(yōu)點(diǎn)是調(diào)功范圍大、功率輸出級(jí)與負(fù)載匹配良好、電磁灶在8kW功率時(shí)散熱器溫升不超過6℃(在25℃的環(huán)境溫度下測(cè)試).