张新峰，刘 凯，李宝文，苏 伟

(山东兖矿轻合金有限公司，山东 济宁)

0 前言

100 MN单动正向挤压机配套的铝锭感应加热炉设备由低频感应加热器、炉体、IGBT变频器电源、变压器电源、液压装置、冷却水系统、应急水系统、坯料转移行车和控制台等组成。两台炉体的技术特性以及功能都完全相同，每一个炉体分成6个独立加热区域，用于加热直径Φ545 mm和Φ450 mm，长度为700～1800 mm的铝锭。

1 原理分析

1.1 感应加热

感应加热的最大特点是把工件直接加热，其最大优势是工件加热速度快且热场均匀，温度易于控制，加热过程中不会混入金属杂质，工件加热金属烧损小，工人劳动条件好等，因而在工业生产中广泛应用。

依靠感应线圈，电能通过电磁感应传递给要加热的金属，在金属内部转变为热能，这就是感应加热技术，如图1所示。当感应线圈通入正弦交变电流i，根据电磁感应定律在金属物体中产生按照右手螺旋定则方向的磁通量。处于交变磁场内的导体会感应出电动势，电路闭合成回路时则产生感应电流。由于电阻的存在，当电流流过导体时，会引起导体发热。

1.2 工频电流加热

由于集肤效应的存在，感应电流主要分布在金属工件的表面，为了提高电流的穿透深度，本控制系统采用频率较低的工频电流进行加热，从而保证了棒料快速升温所需要的最佳透热层厚度。

图1 感应加热原理图Fig.1 Schematic diagram of induction heating

如图2为感应炉设备的电气拓扑图，采用的是LLC拓扑结构。三相的工频交流电经整流桥整流并经滤波器滤波后成为平滑的直流电，送入逆变单元中，逆变器采用电力半导体器件IGBT作为开关器件，通过DSP对逆变电路控制，把直流变为所需频率的交流电供给负载。……