串并联的优缺点.docx

并联和串联电源类型的选择中频电源的类型主要有二类：具有并联逆变电路的固体电源和具 有串联逆变电路的固体电源（一拖二电源） 在我国的铸造行业中， 习惯对配置可控硅全桥并联逆变固体电源的中频感应电炉通常俗称 为中频炉而对配置可控硅半桥串联逆变固体电源的中频感应电炉通 常俗称为串联炉（这个称呼并不确切，只是为了与前者相区别）由 于这二种感应电炉的逆变供电电源原理不同，所以它们的工作性能也 有很大的区别二种固体电源的主要性能比较比较项目SCR全桥并联逆变固体电源（PS系列电源）SCR半桥串联逆变固体电源（CS或CA系列电源）产品规格范围160 〜5000 kW160 〜5000kW电网侧功率因数平均功率78%始终大于95%谐波干扰较咼相对减少30%变换效率中功率时相同，大功率时略低中功率时相同，大功率时略高负载适应范围宽广宽广恒功率输出能力冷料启动阶段输出功率较低；改进逆变控制后可接近恒功率运行，但控制技术复杂整个熔化过程中始终可以保持恒功率运行，控制简单工作频率范围咼至8000 Hz主要用于感应熔化和保温目前最咼可达4000 kHz适用于感应熔化和保温，也适用于透热和淬火工作稳定性故障率咼故障率低器件过流容量和过流保护过流容量大，保护电路简单过流容量大，保护电路简单，技术要 求咼。

配置电源变压器的较大变压器配置容量约为固体电小变压器配置容量约为固体电源最余量要求源最大输出功率的1.25倍大输出功率的1.1倍电源功率共享可能性不能可以设备价格较低串联系列的价格通常比并联系列高40%左右备件价格低低中频电源与电炉的配置如表 1 所述，采用中频无心感应电炉实现坯料熔化法可以使电源 的输出功率从炉料被加热起至浇注前保持在最大的负载水平但是在 其后的浇注作业周期及其它非生产性作业周期（例如撇渣、取样、等 待化验结果等），系统中没有功率输出或者仅需少量功率输出，以保 持一定的浇注温度时在节能上是十分可观的为了适应各种不同的铸 造工艺需要，同时也为了充分提高电源的功率利用系数（将在下节详 细讨论），出现了许多形式的中频电源与电炉的配置方案介绍如下中频电源与电炉的配置方案示例序号配置方案评论1单台电源配单炉简单可靠，适用于电炉内金属液熔化后迅速倒空，再重新加料熔化的作业条件，或作业不频繁的场合2单台电源配二炉（通过换炉开关切换）常见的配置方案，运行成本高 台电炉熔化作业，另一台炉浇注作业或维修、筑炉在作小容量多次浇 注作业时，可将向熔化作业电炉供电的电源短时间内切 换到浇注作业的电炉作快速升温，以补偿浇注温度的下 降。

二台电炉的交替作业（熔化和浇注、加料作业）保证了向浇注作业线持续供应咼温合格金属液该生产成 本咼3二台电源（熔化电源和保温电源）配二炉（通过开关切换）该配置方案采用SCR全桥并联逆变固体电源，通过切 换开关实现二台电炉交替与熔化电源和保温电源相连 该方案目前被用户广泛接受并采用，它可以达到与配置 方案4相冋效果，但是投资却大大降低电源切换是 借助于电动切换开关完成，操作方便、工作可靠性较 高该方案的不足之处是，保温电源为了能与冋一感 应线圈匹配工作，它需要以稍高于熔化电源的频率工作 由此导致合金化处理时的搅拌作用可能较小，有时需短 时间将熔化电源切换过来以增强合金化过程故障率 较咼，能耗加大4单台双供电源配二炉该配置方案又可以称为功率共享电源系统它是目前国 内外被用户广泛采用的一种先进的配置方案该方案的优点是：1. 每台电炉可以根据各自的工况选择合适的功率；2. 无机械切换开关，工作可靠性高；3. 作业功率利用系数高，理论上可达0.98，从而大幅度地提咼了电炉的生产率；4. 单台电源仅需一台变压器和冷却装置，与方案3相比较， 主变压器的总安装容量小，占用空间也小5最关键的 是运行2年后，节约的电费可以购买本次电炉设备投资；相反 如果购买普通并联设备运行成本更高。

并联电炉和串联电炉性能比较一拖二感应电炉系统一拖二电炉的优点采用中频感应电炉可以配置比工频感应电炉更大的功率密度（例如可以配置比工频电炉的极限配置功率密度300kW/t大3倍左右的功 率密度，即达到900kW/t以上），并可实现批料熔化法这意味着它 将以很高的熔化/生产率作业但是在随后的浇注作业周期内以及其 它非生产性作业周期期间（例如扒渣、取样、等待化验结果等），系 统中没有功率输出或者仅需少量的保温功率输出，以维持一定的浇注 温度以往的中频电源都采用并联逆变形式，其电网侧功率因数与输 出功率有关满功率输出时，功率因数较高，输出功率降低时，功率 因数随着下降如果中频电源经常工作在小功率保温状态，日积月累 会产生较大的无功，电网侧力率降低直接涉及到电费支出一拖二的 中频采用串联逆变器，其电网侧功率因数与输出功率无关无论输出 功率大小，功率因数始终大于0.95以5t电炉为例，两种配置方案 运行时的功率因数见下图：并联逆变中频电源是一种恒电压输出电 源为了能够在负载阻抗较低（例如冷料熔化）时输出较大的功率， 其工作电流会大于额定功率下的工作电流，因此需要较大的电源变压 器通常并联逆变中频电源选用的变压器容量是其额定功率的1.25 倍。

串联逆变中频电源是一种调节逆变频率控制输出功率的电源因 为它的工作频率宽范围可调，能够匹配负载阻抗的变化，所以并不需 要增加输出电流因此只需要与其输出功率相当的变压器即可通常 串联逆变中频电源选用的变压器容量是其额定功率的1.1 倍以 5t 感应电炉为例，在同样生产条件下，并联逆变的配置（方案1和2 ） 需要3000kw的功率和3600KVA的变压器，而一拖二的配置（方案4）只需要 2800kw 的功率和 3000KVA 的变压器可控硅并联逆变中频电炉和串联逆变中频电炉的性能对比见下表（5t炉）比较项 目可控硅中频电炉（并联逆变）串联逆变中频电炉额定功 率配置3000KW2800KW变压器 配置3600KVA3000KVA中频频 率500Hz300Hz熔化率5t/h（铸铁 1450oC）5t/h（铸铁 1450oC）单位电 耗576KW.h/t520KW.h/t冷却水 耗35m3/h30m3/h进线电 压六相-660V 50Hz六相-480V 50Hz配套电 炉容量5吨5吨功率因 数典型平均功率因数0.8,有功输出为2400KW典型平均功率因数0.95,有功输出 为 2660KW如果经常工作在小功率状态，功率 因数会更低大于0.95生产率典型功率利用系数0.76典型功率利用系数0.98辅助时间越长，生产率越低同功率下比并联方案高出30%价格相对较低功率相同时高20%~40%缴纳电 费比较基本电费：每吨576X0.6元X72吨X330 天=8211.456 元基本电费：每吨520X0.6元X72吨X330 天=7413 ・120 元。