，配置功率共享電源系統(tǒng)的感應(yīng)電爐，在我國(guó)俗稱(chēng)《一拖二》感應(yīng)電爐系統(tǒng)。即一臺(tái)中頻電源能同時(shí)向二臺(tái)電爐供電，并能在額定功率范圍內(nèi)自由分配向各臺(tái)電爐的輸入功率。它從上世紀(jì)90年代初在國(guó)外問(wèn)世，恰好遇到我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革開(kāi)放的大發(fā)展年代，因此這種電爐系統(tǒng)幾乎同步進(jìn)入我國(guó)的鑄造業(yè)，并且得到鑄造界的青睞和認(rèn)同。但礙于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)電爐制造商尚未開(kāi)發(fā)出該項(xiàng)技術(shù)，而進(jìn)口設(shè)備的昂貴價(jià)格又使許多鑄造廠望而怯步，限制了它在我國(guó)鑄造業(yè)的廣泛應(yīng)用。據(jù)不統(tǒng)計(jì)，從我國(guó)1993年引進(jìn)臺(tái)一拖二電爐系統(tǒng)起到目前為止，全國(guó)現(xiàn)有一拖二電爐系統(tǒng)大約共計(jì)有近100套左右，其中功率的一套為6000kW功率共享電源配置二臺(tái)8噸電爐。

一. 功率共享感應(yīng)電爐系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 中頻爐

如，采用中頻感應(yīng)電爐可以配置比工頻感應(yīng)電爐更大的功率密度（例如可以配置比工頻電爐的極限配置功率密度300kW/t大3倍左右的功率密度，即達(dá)到900kW/t以上），并可實(shí)現(xiàn)批料熔化法。這意味著它將以很高的熔化/生產(chǎn)率作業(yè)。但是在隨后的澆注作業(yè)周期內(nèi)以及其它非生產(chǎn)性作業(yè)周期期間（例如扒渣、取樣、等待化驗(yàn)結(jié)果等），系統(tǒng)中沒(méi)有功率輸出或者僅需少量的保溫功率輸出，以維持一定的澆注溫度。這樣電源系統(tǒng)的功率利用系數(shù)很低。為了充分利用電源系統(tǒng)的輸出功率，電爐制造商不斷開(kāi)發(fā)和完善電源與電爐的配置，以求限度地提高電源系統(tǒng)的功率利用系數(shù)，以的方式滿足鑄造作業(yè)的需求。

通常，鑄造車(chē)間內(nèi)中頻電源和電爐的配置方案有如下表幾種。

中頻電源與電爐的配置方案比較 表1

采用方案4配置功率共享電源的感應(yīng)電爐系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

1. 功率利用系數(shù)高，理論上可達(dá)1.00，從而大幅度地提高了電爐的生產(chǎn)率；與上述配置方案1、2比較，在相同功率配置條件下，可提高生產(chǎn)率達(dá)30%。
2. 能夠連續(xù)提供鐵水。
3. 單臺(tái)電源僅需一臺(tái)變壓器和冷卻裝置，與2，3方案相比較，主變壓器的安裝容量小，占用空間也小，電網(wǎng)功率因數(shù)高。
   1. 大電流回路無(wú)機(jī)械切換開(kāi)關(guān)，工作可靠性高。

例如，對(duì)1 套3t中頻感應(yīng)熔化電爐系統(tǒng)，每小時(shí)需要獲得3t鐵水，加料和出料時(shí)間為10min，取樣化驗(yàn)時(shí)間5min。假設(shè)電爐的總效率為72%，保溫功率100kw。

對(duì)于方案1和方案2，實(shí)際的熔化時(shí)間只有45min，按上述假定的效率計(jì)算，需要配置2000kw功率的中頻電源。這種配置的典型作業(yè)周期見(jiàn)下圖。

中頻爐

對(duì)于方案4，實(shí)際的熔化時(shí)間有60min，按上述假定的效率計(jì)算，需配置1500kw熔化功率，100kw保溫功率，中頻電源的總功率為1600kw。這種配置的典型作業(yè)周期見(jiàn)下圖。

在我國(guó)，以往的中頻電源都采用并聯(lián)逆變形式，其電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)與輸出功率有關(guān)。滿功率輸出時(shí)，功率因數(shù)較高，輸出功率降低時(shí)，功率因數(shù)隨著下降。如果中頻電源經(jīng)常工作在小功率保溫狀態(tài)，日積月累會(huì)產(chǎn)生較大的無(wú)功。

一拖二的中頻采用串聯(lián)逆變器，其電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)與輸出功率無(wú)關(guān)。無(wú)論輸出功率大小，功率因數(shù)始終接近于1。

并聯(lián)逆變中頻電源是一種恒電壓輸出電源。為了能夠在負(fù)載阻抗較低（例如冷料熔化）時(shí)輸出較大的功率，其工作電流會(huì)大于額定功率下的工作電流，因此需要較大的電源變壓器。通常并聯(lián)逆變中頻電源選用的變壓器容量是其額定功率的1.25倍。

串聯(lián)逆變中頻電源是一種恒功率輸出電源。因?yàn)樗墓ぷ黝l率寬范圍可調(diào)，能夠匹配負(fù)載阻抗的變化，所以并不需要增加輸出電流。因此只需要與其輸出功率相當(dāng)?shù)淖儔浩骷纯?。通常串?lián)逆變中頻電源選用的變壓器容量是其額定功率的1.1倍。

還是一上述3t感應(yīng)電爐為例。在同樣生產(chǎn)率下，一拖一的配置（方案1和2）需要2000kw的功率和2500KVA的變壓器，而一拖二的配置（方案4）只需要1600kw的功率和1760KVA的變壓器。

綜上所述，一拖一和一拖二感應(yīng)電爐系統(tǒng)的性能對(duì)比見(jiàn)下表。

二. 實(shí)現(xiàn)功率共享的技術(shù)條件和我所開(kāi)發(fā)的功率共享電源的特點(diǎn)

2.1 實(shí)現(xiàn)功率共享的技術(shù)條件

分析并聯(lián)逆變中頻電源和串聯(lián)逆變中頻電源兩種電源調(diào)節(jié)功率的原理可知，并聯(lián)逆變中頻電源是通過(guò)調(diào)節(jié)整流器的直流電壓來(lái)調(diào)節(jié)輸出功率，所以一臺(tái)整流器只能帶一臺(tái)逆變器工作。也就是說(shuō)，一臺(tái)并聯(lián)逆變固體電源同一時(shí)刻只能向一臺(tái)電爐供電。而串聯(lián)逆變中頻電源是通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器的工作頻率來(lái)調(diào)節(jié)輸出功率，整流器輸出的直流電壓是固定的。因此一臺(tái)整流器可以同時(shí)帶多個(gè)逆變器工作。在雙向供電情況下，一臺(tái)整流器同時(shí)向二臺(tái)逆變器供電，可使二臺(tái)電爐同時(shí)以不同的功率工作。

從上面的分析可知，實(shí)現(xiàn)《一拖二》電源系統(tǒng)的主回路必須是串聯(lián)諧振逆變回路。

目前，市場(chǎng)上開(kāi)發(fā)的串聯(lián)逆變中頻電源有二種型式：一種是以SCR為逆變?cè)拇?lián)逆變固體電源，另外一種是以IGBT為逆變?cè)拇?lián)逆變固體電源。我所自主開(kāi)發(fā)的功率共享電源采用后者。

2.2 我公司開(kāi)發(fā)的功率共享中頻電源的特點(diǎn)

我們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)的一拖二中頻電源采用了國(guó)際通用的一套整流器，二套逆變器的形式。

整流器采用不控制的二極管整流器，大容量的水冷電容器濾波，得到固定平滑的直流電源，向后面的二套逆變器供電。二極管整流器始終工作在全導(dǎo)通狀態(tài)，從而使中頻電源的電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)始終接近于1。

逆變器采用半橋串聯(lián)形式。用IGBT做逆變器件。

IGBT（絕緣柵雙極晶體管）是一種新型電力半導(dǎo)體器件。IGBT元件可以由門(mén)極電壓控制其開(kāi)通或關(guān)斷，在任何情況下只要其門(mén)極沒(méi)有電壓，IGBT元件就被關(guān)斷。

由串聯(lián)諧振電路的工作原理可知，當(dāng)工作頻率改變時(shí)，電爐電壓和電流的相位角隨之改變，也就改變了送往電爐的功率。因?yàn)椴捎昧丝申P(guān)斷的IGBT器件，逆變器的工作頻率可以在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，從而使電爐在整個(gè)熔化周期內(nèi)獲得恒定的輸出功率。

三. 功率共享電源系統(tǒng)的發(fā)展前景 中頻爐

3.1 功率共享電源系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成功，不僅實(shí)現(xiàn)了《一拖二》的電爐系統(tǒng)作業(yè)方法，提高了功率利用系數(shù)和操作靈活性，相應(yīng)地提高了生產(chǎn)率，而且也為鑄造車(chē)間將來(lái)實(shí)現(xiàn)一電多爐創(chuàng)造了條件。事實(shí)上，國(guó)外已經(jīng)看到了這種一點(diǎn)多爐配置的報(bào)道。它為鑄造車(chē)間熔煉工部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)過(guò)程控制提供了基礎(chǔ)。

3.2 功率共享電源系統(tǒng)與我所開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)熔化控制管理系統(tǒng)相配，可以實(shí)現(xiàn)熔化工藝中的熔煉、保溫、配料、稱(chēng)重、燒結(jié)等自動(dòng)控制和質(zhì)量管理以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。為鑄造車(chē)間的自動(dòng)化生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理提供了必要的手段。我所以及功能向國(guó)內(nèi)近十家鑄造廠提供了上述系統(tǒng)，取得了良好的效果。

從上表能夠看到，自2002年開(kāi)始，一拖二感應(yīng)電爐系統(tǒng)的時(shí)常需求量急劇上升。這說(shuō)明已經(jīng)有相當(dāng)一部份的鑄造設(shè)備使用單位已經(jīng)了解并認(rèn)識(shí)了一拖二感應(yīng)電爐系統(tǒng)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。相信在不久的將來(lái)，一拖二感應(yīng)電爐系統(tǒng)將會(huì)成為鑄造車(chē)間的標(biāo)準(zhǔn)裝備。