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可控硅与IGBT的差异

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发表时间:2024-05-16 09:21作者:海山机电来源:陕西海山机电有限公司网址:http://www.sxhszpl.com

可控硅与IGBT虽然都可以制造成感应加热的电源,但是其运行原理还是有很大的区别。可控硅中频电源主要采用晶闸管(SCR)全桥并联或者半桥串联逆变固态电源,用于8000赫兹以下的中频炉加热频率。而IGBT电炉电源则使用绝缘栅双极晶体管模块(IGBT),用于几万到几十万赫兹以上的加热频率。

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1、开关速度比较:

1.1、可控硅中频炉的可控硅关断速度低,因此其加热频率低,适用于低频和中频范围。加热频率一般在100Hz--8000Hz之间。多用于锻造加热、圆钢热处理加热和铸造熔炼上等的加热上。特别是大功率加热上,一般加热功率500Kw以上、加热频率8000Hz以下,多用可控硅中频炉加热。

1.2、IGBT电炉电源的开关速度较高,意味着其加热频率比较高,一般其加热频率在几万赫兹到几十万赫兹,多用于金属材料的表面加热,特别适合钢板、齿轮表面等加热热处理。

2、系统稳定性比较:

2.1、可控硅的稳定性很好,因为其触发后一直保持导通状态且逆变采用平均值取样方案,提高了逆变的抗干扰能力,不受外部控制信号的影响。而IGBT的开关操作会受到外部干扰影响,由于IGBT模块在运行过程中可能会受到多种因素的影响,如负载变化、电源波动等,这可能导致IGBT电源输出波形的失真或不稳定。

2.2、可控硅的开关速度低,因此抗电磁干扰性强、耐冲击力好;IGBT的开关速度较快,会引入更多的电磁干扰,影响系统的稳定性和电磁兼容性。

2.3、可控硅技术水平已经非常成熟稳定,特别是在大功率中频熔炼炉上的应用成为不可替代的选择。IGBT模块在低于200Kw电源小功率加热上的也是没问题,但是再大功率加热上还是在探索阶段,稳定性不是很好。

3、反向阻断能力比较:

可控硅具有优秀的反向阻断能力,适用于需要在极短时间内承受较高反向电压冲击的场合。而IGBT的反向阻断能力相对较弱,不适用于这种高反向电压冲击的场合。这对于铸造熔炼上的中频炉需要提高二次电压就有一定的局限性,较高的二次电压会造成IGBT电源可靠性大大降低。

4、加热功率的比较:

4.1、IGBT电炉电源输出功率受限,IGBT电炉电源是单向电路,因此其输出的加热功率受限。这使得IGBT电炉电源在一些需要较大中频炉加热功率的应用中可能无法满足需求。

4.2、在中频炉的加热功率上,可控硅中频炉的(SCR)全桥并联或者半桥逆变固态电源的承载能力相对较强,具有较高的加热的效率,因此中频炉加热设备可以设计制造的加热功率比较大,中频炉功率小则几百千瓦大则上万千瓦。

4.3、IGBT电炉电源受到IGBT模块性能的影响,绝缘栅双极晶体管(IGBT)的承载能力相对较弱,其加热功率一般设计制造比较小,其加热功率多在200Kw左右,如果加大IGBT电炉的加热功率,IGBT模块发热量就会很大,处理不好会造成经常烧损IGBT模块且可靠性大大降低。

5、启动与控制比较:

5.1、启动速度方面:由于可控硅(SCR)全桥并联逆变固态电源的启动速度快,所以加热时间相对较短,适用于锻造加热、铸造熔炼和圆钢加热调质。而绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变固态电源的启动速度较慢,加热时间相对较长,适合金属小工件加热,比如20mm以内的圆钢加热,相对大点直径圆钢一般超过30mm,则采用可控硅电源加热。

5.2、控制方式方面:可控硅中频炉的控制方式相对简单,通过控制电流的导通方向和大小来控制中频炉的加热功率。而IGBT电炉电源则必须通过改变栅极电压来控制电炉电流的大小和方向,相比全桥可控硅中频炉,IGBT电炉电源的控制线路更加复杂,需要使用更多的控制电路,这增加了设计和操作的复杂性,控制线路越多故障点增加IGBT电源的可靠性就会降低。

6、应用场合:

可控硅中频炉主要用于中频应用和大电流高电压场合,如锻造加热、熔炼加热等。而IGBT则适用于高频、高效率、动态控制的应用,适用于更加灵活且频率要求高的表面热处理加热。

7、维护费用:

7.1、可控硅价格低、IGBT模块价格高,可靠性上面可控硅要大于IGBT,一般来说IGBT

电源后期的维护费用要高于可控硅电源。

7.2、由于可控硅(SCR)全桥并联逆变固态电源的可控硅价格低、控制新线路简单稳定

性较高,而绝缘栅双极晶体管(IGBT)电源的控制线路复杂、IGBT模块价格高稳定性较低,耐热性差,模块脆弱,需要更高的维护成本,因此可控硅中频炉后期维护费用相对较低。

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      总体来说,可控硅中频炉具有加热均匀、高效节能、启动成功率高、可靠性强、控制精度高、抗干扰能力强等优点,适用于大功率的锻造加热和铸造熔炼上;而IGBT模块电源加热频率高、适合于钢板、小直径圆钢等的表面加热后热处理以及几公斤甚至几十公斤的小型熔炼炉上金属熔炼。

文章分类: 技术动态
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