本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)，具體是一種電力高功率因數(shù)校正SPWM三相整流熱處理裝備。

背景技術(shù)：

熱處理設(shè)備電源整流器通常由二極管或晶閘管構(gòu)成，由于熱處理耗電功率大，工作時(shí)除了消耗大量有功電力，整流器產(chǎn)生的諧波電流致使輸入波形嚴(yán)重畸變，功率因數(shù)降低，導(dǎo)致無功功率大量損失，損害電網(wǎng)供電質(zhì)量。諧波造成電力電網(wǎng)環(huán)境的污染和電能的浪費(fèi)，成為公害。抑制熱處理設(shè)備產(chǎn)生的諧波，勢必提高功率因數(shù)避免污染電力電網(wǎng)環(huán)境。

熱處理逆變器IGBT模塊功率容量不足時(shí)，采用并聯(lián)增大輸出功率，但I(xiàn)GBT模塊飽和壓降不一致性使得并聯(lián)工作電流不均衡，產(chǎn)生環(huán)流沖擊極易燒壞IGBT模塊。同時(shí)，固定移相式的橋臂脈寬調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)IGBT模塊全橋逆變器，存在移相橋臂開關(guān)器件損耗小，固定橋臂開關(guān)器件損耗大，四個(gè)橋臂功耗不均衡，固定橋臂IGBT模塊結(jié)溫過熱存在安全隱患。

冷卻熱處理設(shè)備，常用冷卻塔工業(yè)用水或自來水進(jìn)、出流動(dòng)熱交換，耗水量是非常大的。而且，利用自然流動(dòng)的水熱交換冷卻塔體積龐大，占地面積大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供電力高功率因數(shù)校正SPWM三相整流，熱處理紅外測溫?zé)o線收發(fā)、逆變控制器由數(shù)字信號(hào)處理DSP產(chǎn)生超前、滯后交替移相脈寬調(diào)制PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，過零功率軟啟動(dòng)，水冷式冷水機(jī)組制冷強(qiáng)制冷卻的一種電力高功率因數(shù)校正SPWM三相整流熱處理裝備。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案：包括三相交流電源、交流接觸器、三相六開關(guān)SPWM整流器及控制板、功率因數(shù)及用電計(jì)量表、開機(jī)延時(shí)繼電器、四組濾波薄膜電容、兩個(gè)開關(guān)電源、數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板、兩塊雙路IGBT逆變器驅(qū)動(dòng)板、IGBT模塊H橋逆變器、阻抗匹配變壓器、諧振電容、感應(yīng)爐諧振電感、工頻電流檢測互感器、負(fù)載電流取樣磁環(huán)電感、紅外測溫?zé)o線數(shù)據(jù)收發(fā)器、人機(jī)對(duì)話觸摸屏、水冷式冷水機(jī)組；

其中，三相六開關(guān)SPWM整流器經(jīng)交流接觸器觸點(diǎn)S₁、S₂、S₃連接三相交流電源，相序之間連接電容C_a、C_b、C_c，三相六開關(guān)SPWM整流器由N組相同電路并聯(lián)疊加工作增大輸出功率，以NO1組為例：電感L_a一端連接三相交流電源的U_a相，電感L_a另一端穿過電流i_a互感磁環(huán)連接到IGBT模塊QT₁發(fā)射極與IGBT模塊QT₄集電極互連接點(diǎn)，電流i_a互感磁環(huán)電感L_aa一端接三相六開關(guān)SPWM整流器控制板電流環(huán)路控制端，另一端接地，三相交流電源的U_a相連接三相六開關(guān)SPWM整流器控制板的UIN_a，電感L_b一端連接三相交流電源的U_b相，電感L_b另一端穿過電流i_b互感磁環(huán)連接到IGBT模塊QT₂發(fā)射極與IGBT模塊QT₅集電極互連接點(diǎn)，電流i_b互感磁環(huán)電感L_bb一端接三相六開關(guān)SPWM整流器控制板，另一端接地，三相交流電源的U_b相連接三相六開關(guān)SPWM整流器控制板的UIN_b，電感L_c一端連接三相交流電源的U_c相，電感L_c另一端穿過電流i_c互感磁環(huán)連接到IGBT模塊QT₃發(fā)射極與IGBT模塊QT₆集電極互連接點(diǎn)，電流i_c互感磁環(huán)電感L_cc一端接三相六開關(guān)SPWM整流器控制板，另一端接地，三相交流電源的U_c相連接三相六開關(guān)SPWM整流器控制板的UIN_c，三相六開關(guān)SPWM整流器控制板輸出六路SPWM₁、SPWM₂、SPWM₃、SPWM₄、SPWM₅、SPWM₆分別依次連接IGBT模塊QT₁、QT₂、QT₃、QT₄、QT₅、QT₆柵極，IGBT模塊QT₁、QT₂、QT₃集電極銅排經(jīng)防短路快速恢復(fù)二極管VD₁連接到H橋逆變器直流母線作為三相六開關(guān)SPWM整流器直流輸出電壓U_d正極，直流電壓U_d正極連接三相六開關(guān)SPWM整流器控制板的電壓取樣端，IGBT模塊QT₄、QT₅、QT₆發(fā)射極分別經(jīng)銅排連接H橋逆變器直流母線作為三相六開關(guān)SPWM整流器直流輸出電壓U_d負(fù)極，并與地線端連接，IGBT模塊QT₁、QT₂、QT₃、QT₄、QT₅、QT₆散熱板安裝水盒注入冷水循環(huán)冷卻，N組三相六開關(guān)SPWM整流器直流母線輸出正極端電壓并聯(lián)連接到限流電阻R₇的一端和延時(shí)開機(jī)繼電器常開觸點(diǎn)S₄的一端，限流電阻R₇的另一端和延時(shí)開機(jī)繼電器常開觸點(diǎn)S₄的另一端連接四組濾波薄膜電容C₁、C₂、C₃、C₄，數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板緩沖開機(jī)延時(shí)信號(hào)TP連接中間繼電器，中間繼電器驅(qū)動(dòng)延時(shí)開機(jī)繼電器；

三相六開關(guān)SPWM整流器控制板由直流電壓比較器、電壓調(diào)節(jié)器PID、三個(gè)乘法器、i_a電流比較器、i_b電流比較器、i_c電流比較器、三個(gè)電流調(diào)節(jié)器PI、三角波發(fā)生器、三個(gè)SPWM比較器、三個(gè)RS觸發(fā)器、六相波形發(fā)生器、相位變換器組成，其中，直流電壓比較器輸入一端連接三相六開關(guān)SPWM整流器輸出直流電壓U_d，直流電壓比較器輸入另一端接參考電壓，直流電壓比較器輸出經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器PID分別連接三個(gè)乘法器輸入的一端，三個(gè)乘法器輸入另一端分別連接三相交流電壓U_a、U_b、U_c，三個(gè)乘法器輸出分別連接i_a電流比較器、i_b電流比較器、i_c電流比較器輸入的一端，i_a電流比較器、i_b電流比較器、i_c電流比較器輸入另一端依次分別連接電流i_a互感磁環(huán)電感L_aa、電流i_b互感磁環(huán)電感L_bb、電流i_c互感磁環(huán)電感L_cc的一端，電流i_a互感磁環(huán)電感L_aa、電流i_b互感磁環(huán)電感L_bb、電流i_c互感磁環(huán)電感L_cc的另一端接地，i_a電流比較器、i_b電流比較器、i_c電流比較器輸出分別經(jīng)三個(gè)電流調(diào)節(jié)器PI依次連接三個(gè)SPWM比較器輸入的一端，三個(gè)SPWM比較器輸入另一端連接三角波發(fā)生器輸出端，三個(gè)SPWM比較器輸出端分別接三個(gè)RS觸發(fā)器的R端，三個(gè)RS觸發(fā)器的CP端連接時(shí)鐘脈沖信號(hào)，三個(gè)RS觸發(fā)器輸出正脈沖、負(fù)脈沖的兩個(gè)Q端作為三相六開關(guān)SPWM整流器控制板輸出接口SPWM₁、SPWM₂、SPWM₃、SPWM₄、SPWM₅、SPWM₆依次連接六個(gè)IGBT模塊QT₁、QT₂、QT₃、QT₄、QT₅、QT₆柵極，三相六開關(guān)SPWM整流器控制板輸出接口SPWM₁、SPWM₂、SPWM₃、SPWM₄、SPWM₅、SPWM₆還分別連接六相波形發(fā)生器的六個(gè)輸入端，六相波形發(fā)生器六個(gè)輸出連接相位變換器六個(gè)輸入端，相位變換器三個(gè)輸出端分別連接三相交流電壓U_a、U_b、U_c；

數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板的DSP芯片可編程相位控制產(chǎn)生超前、滯后交替移相的兩路脈寬調(diào)制PWM₁、PWM₂信號(hào)，上管、下管設(shè)互鎖死區(qū)時(shí)間t_DT，分別經(jīng)光纖耦合到兩塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板，構(gòu)成雙路IGBT模塊并聯(lián)連接的兩個(gè)半橋合成為H橋逆變器，變壓器匹配串聯(lián)諧振負(fù)載電路，四個(gè)橋臂IGBT模塊斜對(duì)角導(dǎo)通、截止，零功率軟啟動(dòng)，交替移相功耗均衡相等，第一塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板輸出接口P₁、P₂、P₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板輸出接口J₁、J₂、J₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁n柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板輸出接口P₄、P₅、P₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板輸出接口J₄、J₅、J₆連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃n柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板輸出接口P₁、P₂、P₃連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板輸出接口J₁、J₂、J₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂n柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板輸出接口P₄、P₅、P₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄柵極，集電極，發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板輸出接口J₄、J₅、J₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄n柵極、集電極、發(fā)射極；

IGBT模塊H橋逆變器橋臂A管組、C管組散熱板分別裝配兩個(gè)冷水盒，兩個(gè)冷水盒進(jìn)水管分別連接水冷式冷水機(jī)組的出水管，水盒出水管分別連接水冷式冷水機(jī)組的進(jìn)水管，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₃發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第一組濾波薄膜電容C₁，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃集電極互連導(dǎo)線穿入磁環(huán)E₁為電感L₁接到直流母線第一層的一塊銅板，直流母線第一層的一塊銅板連接阻抗匹配變壓器T電感TL₁的一端，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁n集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₃n發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第二組濾波薄膜電容C₂，IGBT模塊H橋逆變器橋臂A的管組Q₁n發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂C的管組Q₃n集電極互連導(dǎo)線穿入磁環(huán)E₁為電感L₂接到直流母線第一層的一塊銅板，電感L₂與電感L₁導(dǎo)線反向穿入磁環(huán)E₁，阻抗匹配變壓器T電感TL₁另一端連接電容C₀一端，阻抗匹配變壓器T電感TL₂與感應(yīng)爐諧振電感L、諧振電容C串聯(lián)相接，并且穿入電流互感取樣磁環(huán)電感il，阻抗匹配變壓器T電感TL₂兩端作為逆變器輸出電壓測量接口，阻抗匹配變壓器T鐵氧體磁芯冷卻進(jìn)水管、電感TL₁進(jìn)水管、電感TL₂進(jìn)水管連接水冷式冷水機(jī)組的出水管，阻抗匹配變壓器T鐵氧體磁芯冷卻出水管、電感TL₁出水管、電感TL₂出水管連接水冷式冷水機(jī)組的進(jìn)水管，諧振電容C₀水箱進(jìn)水管連接水冷式冷水機(jī)組的出水管，諧振電容C₀水箱出水管連接水冷式冷水機(jī)組的進(jìn)水管，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組、D的管組散熱板分別裝配兩個(gè)冷水盒，兩個(gè)冷水盒進(jìn)水管分別連接水冷式冷水機(jī)組的出水管，水盒出水管分別連接水冷式冷水機(jī)組的進(jìn)水管，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第三組濾波薄膜電容C₃，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄集電極互連導(dǎo)線穿入磁環(huán)E₂為電感L₃接到直流母線第一層另一塊銅板，直流母線第一層另一塊銅板連接電容C₀的另一端，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂n集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄n發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第四組濾波薄膜電容C₄，IGBT模塊H橋逆變器橋臂B的管組Q₂n發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器橋臂D的管組Q₄n集電極互連導(dǎo)線穿入磁環(huán)E₂為電感L₄接到直流母線第一層另一塊銅板，電感L₄與電感L₃導(dǎo)線反向穿入磁環(huán)E₂；

數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板工頻電壓采集AC接口連接三相交流電源，工頻電流采集接口經(jīng)電流互感器連接交流電源，直流電壓采集接口DC連接直流母線正負(fù)端，加熱頻率電流采集接口FI連接逆變器輸出電流互感取樣磁環(huán)電感il信號(hào)，電壓采集接口FV連接阻抗匹配變壓器T電感TL₂兩端，紅外測溫信號(hào)經(jīng)無線發(fā)射、接收傳到數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板測溫采集TNXB接口，閉環(huán)控制，數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板通信接口WS連接人機(jī)對(duì)話觸摸屏，通過軟件設(shè)置開機(jī)時(shí)間、工件節(jié)拍、輸出功率、溫度，加熱頻率檢測取樣信號(hào)連接鎖相環(huán)路PLL接口，自動(dòng)跟蹤加熱頻率。

紅外測溫?zé)o線數(shù)據(jù)收發(fā)器由光電轉(zhuǎn)換器、放大電路、發(fā)射器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、數(shù)據(jù)編碼器、接收器、數(shù)字PID調(diào)節(jié)控制器組成，發(fā)射器射頻振蕩器、接收器本機(jī)振蕩器由石英聲表面波諧振器SAW穩(wěn)頻，光電轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D接入數(shù)據(jù)編碼器、發(fā)射器調(diào)制端FSK，發(fā)射器射頻輸出信號(hào)經(jīng)天線發(fā)射紅外測溫信號(hào)，接收器由天線收到射頻紅外測溫信號(hào)，經(jīng)高放與本機(jī)振蕩器混頻提取中頻信號(hào)放大，然后連接數(shù)據(jù)解碼器、數(shù)字PID調(diào)節(jié)控制器到數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板測溫接口。

水冷式冷水機(jī)組由壓縮機(jī)i、冷凝器x、冷卻塔d、蒸發(fā)器y、水箱g、干燥過濾器c、濾渣器l、電磁閥b、膨脹閥a、高壓控制器f₁、低壓控制器f₂、水泵p、溫度計(jì)h₁、h₂、調(diào)溫閥k₁、控制閥k₂、溫度傳感器r組成，其中，蒸發(fā)器y置于水箱g中，水箱g置有浮球開關(guān)e，浮球開關(guān)e控制水位缺水報(bào)警，并啟動(dòng)控制閥k₂進(jìn)水，蒸發(fā)器y一端經(jīng)制冷媒體傳遞銅管連接壓縮機(jī)i輸入口，壓縮機(jī)i輸出口經(jīng)制冷媒體傳遞銅管、低壓控制器f₂接冷凝器x，冷凝器x置于冷卻塔d，冷凝器x制冷媒體傳遞銅管經(jīng)高壓控制器f₁、過干燥過濾器c、電磁閥b、膨脹閥a連接蒸發(fā)器y制冷媒體傳遞銅管另一端，制冷劑充入制冷媒體傳遞銅管，冷卻塔d進(jìn)水管經(jīng)控制閥j、調(diào)溫閥k₁、濾渣器l、控制閥m連接工業(yè)用水，工業(yè)用水可直接經(jīng)控制閥z接到冷卻塔d進(jìn)水管，溫度傳感器r檢測水泵p出水溫度連接調(diào)溫閥k₁，溫度計(jì)h₁、h₂分別顯示冷卻塔d進(jìn)水、出水溫度，冷卻塔d出水管經(jīng)控制閥n排水，水箱g出水管經(jīng)水泵p、控制閥q分路接SPWM三相整流IGBT模塊水盒s進(jìn)水管、H橋IGBT模塊水盒t進(jìn)水管、阻抗匹配變壓器w進(jìn)水管、感應(yīng)爐諧振電感u進(jìn)水管、諧振電容水盒v進(jìn)水管，SPWM三相整流IGBT模塊水盒s出水管、H橋IGBT模塊水盒t出水管、阻抗匹配變壓器w出水管、感應(yīng)爐諧振電感u出水管、諧振電容v水盒出水管經(jīng)控制閥o返回到水箱g。

本實(shí)用新型產(chǎn)生有益的積極效果：三相六開關(guān)SPWM整流器按正弦波規(guī)律脈寬調(diào)制控制IGBT開關(guān)電流跟蹤電壓，獲取高功率因數(shù)校正，功率因數(shù)接近1，有效抑制諧波防護(hù)電網(wǎng)的供電質(zhì)量，保障熱處理生產(chǎn)正常供電，減小能耗，數(shù)字信號(hào)處理DSP產(chǎn)生超前、滯后交替移相脈寬調(diào)制PWM零功率軟啟動(dòng)，均衡四個(gè)橋臂IGBT模塊功耗，各IGBT模塊并聯(lián)支路銅排長、寬對(duì)稱布局，使其電流密度相同，濾波薄膜電容分組支撐直流均衡供電IGBT模塊，逆變器IGBT模塊輸出功率經(jīng)磁環(huán)雙電感共扼均流并聯(lián)，進(jìn)而克服四個(gè)橋臂功耗不均衡，防止產(chǎn)生環(huán)流沖擊，紅外測溫?zé)o線數(shù)據(jù)收發(fā)適應(yīng)高溫潮濕強(qiáng)電磁場輻射的惡劣環(huán)境下工作，鎖相環(huán)PLL頻率自動(dòng)跟蹤閉環(huán)控制，保證任何工況下IGBT模塊始終工作在諧振頻率移相軟開關(guān)狀態(tài)，減小IGBT模塊功耗、高效節(jié)能，水冷式冷水機(jī)組制冷強(qiáng)制冷卻熱處理設(shè)備機(jī)件產(chǎn)生的熱量，大大降低故障率，保障正常運(yùn)行，節(jié)水效果顯著，并且，水冷式冷水機(jī)組冷卻塔體積小，占用機(jī)房面積小。

附圖說明

圖1本實(shí)用新型原理框圖

圖2三相六開關(guān)SPWM整流器控制板框圖

圖3三相六開關(guān)SPWM整流器電路

圖4 IGBT模塊H橋逆變器電路

圖5水冷式冷水機(jī)組循環(huán)冷卻系統(tǒng)

具體實(shí)施方式

參照圖1、2、3、4、5，本實(shí)用新型具體實(shí)施方式和實(shí)施例：包括三相交流電源、交流接觸器16、三相六開關(guān)SPWM整流器1及控制板、功率因數(shù)及用電計(jì)量表2、開機(jī)延時(shí)繼電器4、四組濾波薄膜電容3、兩個(gè)開關(guān)電源6、7、數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板8、兩塊雙路IGBT逆變器驅(qū)動(dòng)板10、11、IGBT模塊H橋逆變器5、阻抗匹配變壓器、諧振電容12、感應(yīng)爐諧振電感13、工頻電流檢測互感器17、負(fù)載電流取樣磁環(huán)電感14、紅外測溫紅外線數(shù)據(jù)收發(fā)器15、人機(jī)對(duì)話觸摸屏9、水冷式冷水機(jī)組；

其中，三相六開關(guān)SPWM整流器經(jīng)交流接觸器16觸點(diǎn)S₁、S₂、S₃連接三相交流電源，相序之間連接電容C_a、C_b、C_c，三相六開關(guān)SPWM整流器1由N組相同電路并聯(lián)疊加工作增大輸出功率，以NO1組為例：電感L_a一端連接三相交流電源的U_a相，電感L_a另一端穿過電流i_a互感磁環(huán)連接到IGBT模塊QT₁發(fā)射極與IGBT模塊QT₄集電極互連接點(diǎn)，電流i_a互感磁環(huán)電感L_aa一端接三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板電流環(huán)路控制端，另一端接地，三相交流電源的U_a相連接三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板的UIN_a，電感L_b一端連接三相交流電源的U_b相，電感L_b另一端穿過電流i_b互感磁環(huán)連接到IGBT模塊QT₂發(fā)射極與IGBT模塊QT₅集電極互連接點(diǎn)，電流i_b互感磁環(huán)電感L_bb一端接三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板，另一端接地，三相交流電源的U_b相連接三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板的UIN_b，電感L_c一端連接三相交流電源的U_c相，電感L_c另一端穿過電流i_c互感磁環(huán)連接到IGBT模塊QT₃發(fā)射極與IGBT模塊QT₆集電極互連接點(diǎn)，電流i_c互感磁環(huán)電感L_cc一端接三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板，另一端接地，三相交流電源的U_c相連接三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板的UIN_c，三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板輸出六路SPWM₁、SPWM₂、SPWM₃、SPWM₄、SPWM₅、SPWM₆分別依次連接IGBT模塊QT₁、QT₂、QT₃、QT₄、QT₅、QT₆柵極，IGBT模塊QT₁、QT₂、QT₃集電極銅排經(jīng)防短路快速恢復(fù)二極管VD₁連接到H橋逆變器直流母線作為三相六開關(guān)SPWM整流器1直流輸出電壓U_d正極，直流電壓U_d正極連接三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板的電壓取樣端，IGBT模塊QT₄、QT₅、QT₆發(fā)射極分別經(jīng)銅排連接H橋逆變器5直流母線作為三相六開關(guān)SPWM整流器1直流輸出電壓U_d負(fù)極，并與地線端連接，IGBT模塊QT₁、QT₂、QT₃、QT₄、QT₅、QT₆散熱板安裝水盒注入冷水循環(huán)冷卻，N組三相六開關(guān)SPWM整流器直流母線輸出正極端電壓并聯(lián)連接到限流電阻R₇的一端和延時(shí)開機(jī)繼電器4常開觸點(diǎn)S₄的一端，限流電阻R₇的另一端和延時(shí)開機(jī)繼電器4常開觸點(diǎn)S₄的另一端連接四組濾波薄膜電容C₁、C₂、C₃、C₄，數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板8緩沖開機(jī)延時(shí)信號(hào)TP連接中間繼電器，中間繼電器驅(qū)動(dòng)延時(shí)開機(jī)繼電器4；

三相六開關(guān)SPWM整流器控制板1由直流電壓比較器1a、電壓調(diào)節(jié)器PID 1b、三個(gè)乘法器1e、1f、1g、1i_a電流比較器1h、i_b電流比較器i、i_c電流比較器1j、三個(gè)電流調(diào)節(jié)器PI 1k、1l、1m、三角波發(fā)生器1v、三個(gè)SPWM比較器1n、1o、1p、三個(gè)RS觸發(fā)器1q、1r、1s、六相波形發(fā)生器1u、相位變換器1t組成，其中，直流電壓比較器1a輸入一端連接三相六開關(guān)SPWM整流器1輸出直流電壓U_d1d，直流電壓比較器1a輸入另一端接參考電壓1c，直流電壓比較器1a輸出經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器PID 1b分別連接三個(gè)乘法器1e、1f、1g輸入的一端，三個(gè)乘法器1e、1f、1g輸入另一端分別連接三相交流電壓U_a、U_b、U_c，三個(gè)乘法器1e、1f、1g輸出分別連接i_a電流比較器1h、i_b電流比較器i、i_c電流比較器1j輸入的一端，i_a電流比較器h、i_b電流比較器i、i_c電流比較器1j輸入另一端依次分別連接電流i_a互感磁環(huán)電感L_aa、電流i_b互感磁環(huán)電感L_bb、電流i_c互感磁環(huán)電感L_cc的一端，電流i_a互感磁環(huán)電感L_aa、電流i_b互感磁環(huán)電感L_bb、電流i_c互感磁環(huán)電感L_cc的另一端接地，i_a電流比較器1h、i_b電流比較器i、i_c電流比較器1j輸出分別經(jīng)三個(gè)電流調(diào)節(jié)器PI1 k、1l、1m依次連接三個(gè)SPWM比較器1n、1o、1p輸入的一端，三個(gè)SPWM比較器1n、1o、1p輸入另一端連接三角波發(fā)生器1v輸出端，三個(gè)SPWM比較器1n、1o、1p輸出端分別接三個(gè)RS觸發(fā)器1q、1r、1s的R端，三個(gè)RS觸發(fā)器1q、1r、1s的CP端連接時(shí)鐘脈沖信號(hào)，三個(gè)RS觸發(fā)器1q、1r、1s輸出正脈沖、負(fù)脈沖的兩個(gè)Q端作為三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板輸出接口SPWM₁、SPWM₂、SPWM₃、SPWM₄、SPWM₅、SPWM₆依次連接六個(gè)IGBT模塊QT₁、QT₂、QT₃、QT₄、QT₅、QT₆柵極，三相六開關(guān)SPWM整流器1控制板輸出接口SPWM₁、SPWM₂、SPWM₃、SPWM₄、SPWM₅、SPWM₆還分別連接六相波形發(fā)生器1u的六個(gè)輸入端，六相波形發(fā)生器1u六個(gè)輸出連接相位變換器1t六個(gè)輸入端，相位變換器1t三個(gè)輸出端分別連接三相交流電壓U_a、U_b、U_c；

數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板8的DSP芯片可編程相位控制產(chǎn)生超前、滯后交替移相的兩路脈寬調(diào)制PWM₁、PWM₂信號(hào)，上管、下管設(shè)互鎖死區(qū)時(shí)間t_DT，分別經(jīng)光纖耦合到兩塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板10、11，構(gòu)成雙路IGBT模塊并聯(lián)連接的兩個(gè)半橋合成為H橋逆變器5，變壓器匹配串聯(lián)諧振負(fù)載電路，四個(gè)橋臂IGBT模塊斜對(duì)角導(dǎo)通、截止，零功率軟啟動(dòng)，交替移相功耗均衡相等，第一塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板10輸出接口P₁、P₂、P₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器5橋臂A的管組Q₁柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板10輸出接口J₁、J₂、J₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器5橋臂A的管組Q₁n柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板10輸出接口P₄、P₅、P₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器5橋臂C的管組Q₃柵極、集電極、發(fā)射極，第一塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板10輸出接口J₄、J₅、J₆連接IGBT模塊H橋逆變器5橋臂C的管組Q₃n柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板11輸出接口P₁、P₂、P₃連接IGBT模塊H橋逆變器5橋臂B的管組Q₂柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板11輸出接口J₁、J₂、J₃依次連接IGBT模塊H橋逆變器5橋臂B的管組Q₂n柵極、集電極、發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板11輸出接口P₄、P₅、P₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器5橋臂D的管組Q₄柵極，集電極，發(fā)射極，第二塊雙路IGBT驅(qū)動(dòng)板11輸出接口J₄、J₅、J₆依次連接IGBT模塊H橋逆變器5橋臂D的管組Q₄n柵極、集電極、發(fā)射極；

IGBT模塊H橋逆變器5橋臂A管組、C管組散熱板分別裝配兩個(gè)冷水盒，兩個(gè)冷水盒進(jìn)水管分別連接水冷式冷水機(jī)組的出水管，水盒出水管分別連接水冷式冷水機(jī)組的進(jìn)水管，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂A的管組Q₁集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂A的管組Q₃發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第一組濾波薄膜電容C₁，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂A的管組Q₁發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器5橋臂C的管組Q₃集電極互連導(dǎo)線穿入磁環(huán)E₁為電感L₁接到直流母線第一層的一塊銅板，直流母線第一層的一塊銅板連接阻抗匹配變壓器T電感TL₁的一端，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂A的管組Q₁n集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂A的管組Q₃n發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第二組濾波薄膜電容C₂，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂A的管組Q₁n發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器5橋臂C的管組Q₃n集電極互連導(dǎo)線穿入磁環(huán)E₁為電感L₂接到直流母線第一層的一塊銅板，電感L₂與電感L₁導(dǎo)線反向穿入磁環(huán)E₁，阻抗匹配變壓器T電感TL₁另一端連接電容C₀一端，阻抗匹配變壓器T電感TL₂與感應(yīng)爐諧振電感L、諧振電容C串聯(lián)相接，并且穿入電流互感取樣磁環(huán)電感il，阻抗匹配變壓器T電感TL₂兩端作為逆變器輸出電壓測量接口，阻抗匹配變壓器T鐵氧體磁芯冷卻進(jìn)水管、電感TL₁進(jìn)水管、電感TL₂進(jìn)水管連接水冷式冷水機(jī)組的出水管，阻抗匹配變壓器T鐵氧體磁芯冷卻出水管、電感TL₁出水管、電感TL₂出水管連接水冷式冷水機(jī)組的進(jìn)水管，諧振電容C₀水箱進(jìn)水管連接水冷式冷水機(jī)組的出水管，諧振電容C₀水箱出水管連接水冷式冷水機(jī)組的進(jìn)水管，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂B的管組、D的管組散熱板分別裝配兩個(gè)冷水盒，兩個(gè)冷水盒進(jìn)水管分別連接水冷式冷水機(jī)組的出水管，水盒出水管分別連接水冷式冷水機(jī)組的進(jìn)水管，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂B的管組Q₂集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂D的管組Q₄發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第三組濾波薄膜電容C₃，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂B的管組Q₂發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器5橋臂D的管組Q₄集電極互連導(dǎo)線穿入磁環(huán)E₂為電感L₃接到直流母線第一層另一塊銅板，直流母線第一層另一塊銅板連接電容C₀的另一端，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂B的管組Q₂n集電極連接銅排，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂D的管組Q₄n發(fā)射極連接銅排，兩塊銅排絕緣層分隔疊合，兩塊銅排之間連接第四組濾波薄膜電容C₄，IGBT模塊H橋逆變器5橋臂B的管組Q₂n發(fā)射極與IGBT模塊H橋逆變器5橋臂D的管組Q₄n集電極互連導(dǎo)線穿入磁環(huán)E₂為電感L₄接到直流母線第一層另一塊銅板，電感L₄與電感L₃導(dǎo)線反向穿入磁環(huán)E₂；

數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板8工頻電壓采集AC接口連接三相交流電源，工頻電流采集接口經(jīng)電流互感器連接交流電源，直流電壓采集接口DC連接直流母線正負(fù)端，加熱頻率電流采集接口FI連接逆變器輸出電流互感取樣磁環(huán)電感il信號(hào)，電壓采集接口FV連接阻抗匹配變壓器T電感TL₂兩端，紅外測溫15信號(hào)經(jīng)無線發(fā)射、接收傳到數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板測溫采集TNXB接口，控制溫度。數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板8通信接口WS連接人機(jī)對(duì)話觸摸屏9，通過軟件設(shè)置開機(jī)時(shí)間、工件節(jié)拍、輸出功率、加熱溫度，加熱頻率檢測取樣信號(hào)連接鎖相環(huán)路PLL接口，自動(dòng)調(diào)諧跟蹤工件加熱頻率。

兩個(gè)開關(guān)電源6、7輸入端接入交流電源，一個(gè)開關(guān)電源6輸出直流電壓15V連接數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板8主電源接口，另一個(gè)開關(guān)電源輸出直流電壓24V連接人機(jī)對(duì)話觸摸屏9電源端和數(shù)字信號(hào)處理DSP控制板8輔助電源接口。

熱處理設(shè)備耗電大，產(chǎn)生諧波嚴(yán)重污染電網(wǎng)供電質(zhì)量，諧波不僅對(duì)自身設(shè)備和附近電氣設(shè)備產(chǎn)生無功損耗，并產(chǎn)生電磁干擾降低設(shè)備可靠性。三相六開關(guān)SPWM整流器按正弦波規(guī)律脈寬調(diào)制控制IGBT開關(guān)電流跟蹤電壓，獲取高功率因數(shù)校正，功率因數(shù)接近1，有效抑制產(chǎn)生諧波，降低無功損耗保障自身設(shè)備正常運(yùn)行，減小能耗，防護(hù)電網(wǎng)供電質(zhì)量作用明顯。在IGBT模塊功率容量不足夠大時(shí)，可采用并聯(lián)疊加N組三相六開關(guān)SPWM整流器，擴(kuò)展功率容量達(dá)到使用要求。

H橋逆變器四個(gè)橋臂IGBT模塊的集電極、發(fā)射極分別連接兩塊銅排，兩塊銅排之間連接濾波薄膜電容組，兩塊銅排分別連接到直流母線的直流電源的正、負(fù)兩層銅板，電源濾波薄膜電容分組支撐直流均衡供電IGBT模塊，各IGBT模塊并聯(lián)支路銅排長、寬對(duì)稱布局，使其電流密度相同均流，減小功耗。分立式銅排結(jié)構(gòu)便于檢測和調(diào)整各IGBT模塊均衡效果。

H橋逆變器的過熱保護(hù)電路，熱敏電阻RP₁、RP₂、RP₃、RP₄依次粘貼四個(gè)橋臂IGBT模塊，當(dāng)結(jié)溫接近極限時(shí)，熱敏電阻傳感驅(qū)動(dòng)板切斷IGBT模塊電源，停止供電保護(hù)IGBT模塊，避免受損。

數(shù)字信號(hào)處理器DSP芯片可編程相位控制產(chǎn)生超前、滯后交替的兩路移相脈寬調(diào)制PWM₁、PWM₂信號(hào)，移相角從180°逐漸減小，脈寬從零開始慢慢增大，直到最大值，然后，移相角反方向變化，交替輪換平衡四個(gè)橋臂IGBT模塊的功耗消除隱患，提高設(shè)備可靠性，變壓器匹配感應(yīng)爐諧振電感阻抗，致使工件等效負(fù)載獲取最大輸出功率，達(dá)到高效、節(jié)能熱處理產(chǎn)生運(yùn)行。

并聯(lián)IGBT模塊工作能增大輸出功率，但由于IGBT模塊飽和壓降差異和結(jié)溫T_j影響穩(wěn)態(tài)電流不均衡，必須對(duì)并聯(lián)IGBT模塊電流均衡分配。本實(shí)用新型實(shí)施例兩個(gè)IGBT模塊并聯(lián)逆變工作時(shí)，是在兩個(gè)模塊的輸出端分別由導(dǎo)線反向穿入一個(gè)磁環(huán)E₁，成為電感L₁、電感L₂，當(dāng)兩個(gè)IGBT模塊輸出電流相等時(shí)，電感L₁、電感L₂電流產(chǎn)磁通相互共扼抵消，均衡電感等效為零，不產(chǎn)生壓降，并聯(lián)的兩個(gè)IGBT模塊輸出電流不相等時(shí)，有一個(gè)Δi電流進(jìn)入負(fù)載，這個(gè)Δi在均流電感產(chǎn)生壓降迫使該IGBT模塊輸出提高，另一個(gè)IGBT模塊輸出降低，兩個(gè)IGBT模塊電流共扼均流，抑制并聯(lián)模塊產(chǎn)生的環(huán)流沖擊，排除功耗，避免IGBT模塊電流升高管芯結(jié)溫超限燒壞。磁環(huán)E₂電感L₃、電感L₄與磁環(huán)E₁電感L₁、電感L₂的結(jié)構(gòu)和工作原理相同。

水冷式冷水機(jī)組冷卻溫度調(diào)節(jié)范圍大，自動(dòng)溫控調(diào)節(jié)開機(jī)、關(guān)機(jī)，制冷強(qiáng)制高效冷卻三相六開關(guān)SPWM整流器IGBT模塊、H橋逆變器IGBT模塊、阻抗匹配變壓器、諧振電容、電感爐諧振電感產(chǎn)生的熱量，大大降低故障率，保障高效節(jié)能、安全、可靠運(yùn)行，節(jié)水效果顯著，水冷式冷水機(jī)組冷卻塔體積小，占用機(jī)房面積小。