【关键词】中频炉；电子调功技术；控制电路；主电路；应用实践

引言

中频炉是一种利用中频感应加热原理来进行金属熔化作业的设备，自身具有热效率高、冶金质量好、灵敏度高等特点。近年来，随着电力电子技术的发展，该设备的控制系统也不断向智能化、数字化方向发展。而电子功率控制技术则是中频炉控制系统中的关键组成部分之一，其作用是对晶闸管的触发电压角进行控制以实现连续的功率控制，从而达到适应不同冶炼工况的目的[1]。本文旨在对实际的电子功率控制技术基本原理及具体应用效果进行研究与分析。

一、中频炉电子调功技术的基本原理

（一）中频炉的工作原理

中频炉是一种基于电磁感应原理实现金属熔化的金属热加工设备，其核心部件是感应线圈。当交变电流通过该线圈时，会产生交变磁通，使金属物体内部产生涡流，进而通过焦耳热效应使金属达到熔融状态。中频炉通常工作的频率范围是几赫兹到几千赫兹，可通过工作频率的调整来改善熔炼及金属均匀受热[2]。中频炉的作业流程如下。

（1）整流：将交流电通过整流器转换为直流电。

（2）逆变：将直流电通过逆变器转换为中频交流电。

（3）感应加热：中频交流电通过感应线圈产生交变磁场，金属炉料在磁场中感应出涡流并产生热量。

（4）熔炼：金属在高温下熔化，完成熔炼过程。

（二）电子调功技术的基本概念

电子调功是指采用电子控制方式对中频炉的输出功率进行调节，以适应不同铸型工艺的手段，其关键就是通过控制晶闸管的触发角度，调节直流换流器和交流换流器的输出电压、电流来实现对中频炉输出功率的有效调控[3]。电子调功的特点主要体现在以下几个方面。（1）精准性：通过电子控制来进行精确的功率控制，以满足不同铸型的工艺要求；（2）灵活性：可以根据铸造现场中功率的需求变化，及时做出相应的调整，从而提高铸型的质量；（3）节约性：通过合理输出功率，减少资源损耗，提高利用效率；（4）自动化、智能化：结合可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制系统实现自动化、智能化的铸型处理。

（三）调功方式及控制逻辑

中频炉主要的调整方式可分为如下几种：第一类为移相调整法，是指通过调节晶闸管的触发角度影响整流器输出的电压，以此来对中频炉的输出进行相应调节；第二种为脉冲调整法，通过控制逆变器的脉冲宽度和时间从而实现对输出的控制；第三种则为组合第一种和第二种的混合调整法，其拥有相对精确的功率调节效果。而上述几种调整方法通常都涉及如下的控制逻辑：第一部分是闭环控制法，即利用传感器持续监测冶炼过程中涉及的各项参数，并将之传输给控制系统，从而达到自动调节的效果；第二部分则是保护，在此程序中包括防止过压、过载、过低等现象的发生，以确保设备的安全运行；第三部分为在启动初期采用逐步增加功率的方法，以防止过载和冶炼不均匀的现象产生；第四部分则是故障识别，其需要检测设备的工作情况，并及时处理故障，使冶炼过程保持稳定[4]。

应用环节中，需要结合所使用设备的具体指标及生产需求调整功率的方案及控制思路。例如“中频系统调试”一节，通过调整调功电位器或控制面板内的电位器来实现对中频电压和整流电压的精确控制。利用仿真保护功能（如停止供水压力保护试验）来验证保护的准确性和可靠性。

二、电子调功技术在中频炉调试中的应用实践

某钢厂采用一台容量为1 000 kVA的变压器给内部的中频炉供电，此种情况下因为中频炉的使用了六脉冲整流，所以其会产生大量的如5、7、11等次谐波，这就直接造成了电网中功率因素的降低，这就对工厂内的其他电气装置产生了不利影响。解决这一问题我们选择采取无源滤波器的方式来清除谐波干扰。首先我们构造了一个谐波负载的模型，并对其谐波电流的幅度和频率特性进行了研究，确定出一套适用于此无源滤波器的参数，然后将该无源滤波器安装在变压器的二极侧母线上，用来吸收无益的谐波电流，以此提升电网功率因素。