商用電磁爐常見六種調試功率的方法

三相商用電磁爐的功率輸出級采用半橋或全橋近諧振電路,功率管應工作在零電壓開關和近似零電流開關狀態.但由于半橋或全橋近諧振電路的激勵脈沖寬度是固定的,不能通過調節激勵脈沖寬度來調節電磁灶的功率,為了保持零電壓開關的工作狀態,如何調節電磁灶的功率?經過實踐,有六種方式可以采用.

一、間隙加熱法

間隙施加激勵脈沖,使電磁灶斷續加熱,控制斷續加熱時間間隔來調節電磁灶的功率.該方式電路簡單,但是有通斷時的電磁噪聲出現并且對供電電源有電流沖擊.采用該調功方式要注意激勵脈沖的關斷必須在電流過零時刻,否則關斷時鍋底的電磁噪音較大.

二、脈沖功率輸出變壓器初級抽頭切換法

可通過控制電路分別接通三只交流接觸器的常開觸點J1-1、J2-1、J3-1,來接通脈沖功率輸出變壓器初級抽頭,以分別獲得大、中、小、三擋功率(如附圖所示).這種調功方式因為有接觸器的存在,機芯體積較大,但是在大、中、小三擋功率時都可以用頻率跟蹤的方法使功率管工作在零電壓開關和零電流開關狀態(軟開關頻率跟蹤電路見《電子報》2005年第14期).在所有調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95%以上.

但應注意!接觸器的接通與釋放必須先關斷激勵脈沖,使之在功率輸出級無電流的狀態下進行切換.

三、移相調脈寬法

如圖電路中,若變壓器沒有抽頭,僅起到感應線圈與主電源的隔離、與負載的匹配作用.T1、T2為左邊橋臂,T3、T4為右邊橋臂.T1、T2的激勵脈沖反相并留有足夠的死區時間,保證T1、T2不致產生共態導通.同理,T3、T4的激勵脈沖反相并且也留有足夠的死區時間.當左右橋臂的激勵脈沖相位差從180°~0°變化時,電磁灶的功率從最大至最小連續平滑地變化,半邊橋臂的功率管實現零電壓開關;另外半邊橋臂的功率管實現零電流開關.實際使用移相調脈寬法時,因省去了補償電感,當電磁灶功率較小時超前橋臂的零電壓開關將會失準,因此在小功率時宜改用間隙加熱的方法來調節功率.

移相調脈寬法的缺點是IGBT管子中的續流二極管中有較大的電流通過,功率管的工作狀態不如上述變壓器抽頭法來得好,其優點是可連續調節功率,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,功率呈現出與電壓的平方關系下降.該調功方式的優點是電路簡單,可連續調功,在整個調功范圍內均可實現頻率跟蹤.該電路缺點是調功時可控整流模塊沒有全導通,有斬波缺口,對電磁兼容性指標影響較大.要使電磁兼容性指標過關,對電源濾波器和整流濾波電路要求較高,該部分的元件數相對較多,整機體積和成本增加.

五、調頻法

在最大功率時使電路工作在近諧振狀態下,提高激勵脈沖頻率,電路工作在失諧狀態下,功率減小.該方法的優點是電路簡單,但是當電磁灶輸出功率較大時若發生調功,電流相位滯后電壓相位較大,在較大電流的狀態下關斷,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以上的功率時不宜采用該方法調功.

六、變壓器初級抽頭切換、調頻、調壓法

通過變壓器初級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,使得功率輸出級與負載匹配良好,功率級能工作在最佳狀態.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和零電流開關狀態下.在小擋到中擋、中擋到大擋調功范圍內再用微調激勵脈沖頻率的方法來連續調節功率,此時功率管工作在零電壓開關和 零電流開通,近似零電流關斷狀態下.在小擋到零功率范圍內用調頻的方法會破壞功率管零電壓開關的狀態,則采用調節輸出整流電壓的方法來調節功率.

這種調功方式相對較為復雜,成本也高,其突出優點是調功范圍大、功率輸出級與負載匹配良好、電磁灶在8kW功率時散熱器溫升不超過6℃(在25℃的環境溫度下測試).