可控硅中频电源装置是利用可控硅的开关特性将50Hz工频电流转换成中频电流的电源装置，主要用于感应熔炼、感应加热、感应淬火等领域。主要分析了中频电炉逆变晶闸管烧毁的故障及排除方法，可供设备维护管理人员参考。
1简介
晶闸管变频装置一般采用零电压软启动，成功率高，无冲击，快速稳定。中频感应炉具有熔炼效率高、操作方便、体积小、重量轻、启动灵活等优点，在企业中逐渐取代工频电炉。中频电炉是电工电子和高压应用相结合的产物。当中频电源出现故障时，故障具有隐蔽性，很难从电路中直观地排除。因此，对中频电路进行故障排除，对维修电工的整体技能水平要求较高。
感应炉的日常工作主要是基于变压器互感的理论。次级绕组中感应电势的有效值与交变磁通量的频率和大小有关。在这个感应电势E2的作用下，电荷形成的闭合回路中会有涡流流动。涡流的数值与感应电势E2成正比，与充电回路的阻抗成反比。当电荷阻抗确定后，发热与感应电势成正比。无芯感应炉因为没有磁性物体，所以磁力线必须被空气封闭，但是空气的磁阻很大，会降低有效磁通。为了获得必要的感应电势，需要增加磁场线的切割速度， 这就需要增加通过感应线圈的电流频率来达到显著加热效果的目的。但实际情况中，电荷中感应电流的流动也会形成磁场，只是其方向与电感的磁场相反，两个磁场叠加会削弱整体效果。随着减弱的磁场继续深入分布到电荷内部，电流不断产生，电流的退磁使电荷中感应的电场强度和电流密度从表面向中心急剧下降。电流频率越高，这种现象越明显，这就是所谓趋肤效应的结果。
为了提高炉料的发热量，如果无限提高频率，首先是受供电装置复杂程度的限制。更重要的是，由于上述的集肤效应，随着电流频率的增加，涡流加热只存在于炉料周围的表层，炉料中心的热量从表面传导出去，所以加热时间会变长，电效率不再上升。电源频率与电效率的关系可以描述为:在感应炉炉料直径固定、炉料物理性质不变的情况下，电效率会随着电流频率的增加而显著增加，但当频率继续增加时， 随着频率的变化，电效率将不再接近饱和阶段。因此，我们可以断言，在炉料和感应器材料的物理性质相同的条件下，一定尺寸的感应炉一定存在一个临界频率。正是因为以上原因，电炉厂家才会根据炉子的大小来选择频率。考虑电炉的电效率和热效率，选择合适的频率。炉子容量小的时候频率要高一些，容量大的时候要低一些，一般在200Hz - 8000Hz范围内。
2可控硅中频电源的工作原理
在介绍中频电炉逆变器晶闸管烧损的常见故障之前，我们先简单了解一下晶闸管中频电源的基本工作原理:交流电流通过一个三相桥式整流电路，将50Hz工频交流电流整流成DC，再通过滤波器(DC电抗器)滤波，DC由逆变器转换成单相中频交流电(200Hz~8000Hz)供给负载。所以这个中频电源的工作原理其实就是:电网交流-整流DC-中频交流。
我们以3吨中频电炉为例来说明中频电源的工作原理:3吨中频电炉的电源是公司电网经过一个变压器，570V工频50Hz交流电输送到电炉控制电源。570V交流电经三相桥式整流后，整流成750V左右的直流电，经电抗器滤波后，再通过逆变电路，由逆变晶闸管的两个桥臂交替连接。获得1000V中频电源。经补偿电容倍压后，向感应线圈输送2000V左右的中频交流电源，利用磁轭集中和涡流原理熔化铁水。
3中频电炉逆变桥晶闸管烧损故障排除
逆变晶闸管烧损是中频电炉常见而又棘手的故障。无论是过电压还是过电流引起的晶闸管烧损，一般都需要用消除法来缩小故障范围，消除故障。
另外，主要原因是电流和大电压失控，导致高压失控。中频电炉原理当电压升高到一定值时，逆变器无法在高阻抗下运行，元器件耐压降低或冷却效果不好，系统绝缘性能降低。中频感应电炉电压升高，机器对地短路。检查中频电容器和熔炉。也可能造成干扰，逆变器触发线高于主电路。另外大电流失控，中频电压背压角太小，触发电路是否接触不良，要注意关断时间的一致性。
下面总结一下，维修技术人员在检修逆变晶闸管时，可以按照以下步骤，逐步排查，缩小故障范围。
步骤:炉体
(1)感应线圈绝缘层是否损坏。
(2)感应线圈与磁轭之间的绝缘是否良好。
(3)水冷电缆是否鼓包，接头是否松动。
(4)炉体冷却水管是否漏水或堵塞。
(5)接地保护是否完好。
注意:确认所有检测点完好后，切换炉体，送至功率测试炉。
第二步:更换炉子开关
(1)将换炉开关完全分开，且无导体搭接。
(2)换炉开关的触点应光滑并有效结合。
(3)换炉开关的水冷管道畅通。
注意:断电后，仔细检查换炉机各部件。
第三步:排出铜
(1)分隔铜排的胶木是否碳化
(2)确保铜条之间没有重叠。
(3)铜排接口处的水冷管道完好、畅通。
注意:在检测点检查所有项目，确保正常。
步骤4:补偿电容器
(1)检查补偿电容器是否泄漏和膨胀。
(2)轻敲电容器外壳，听声音，判断电容器内是否有空隙。
(3)电容器的水冷管是否有泄漏或堵塞。
(4)用能测量电容的万用表测量电容的通断。
(5)放电电抗器接线完好
注意:按照检查要点逐一检查和修理。
第五步:滤波电抗。
(1)过滤反应器水冷管必须完好。
(2)电抗器线圈内的铁芯没有位移。
注意:按照检查要点逐一检查和修理。
第六步:翻转桥梁。
(1)检查晶闸管的安装同心度和紧密度。
(2)检查晶闸管阻容保护是否完好。
(3)检查电压互感器是否正常
注:可以准备一套逆变桥，在地面组装，在电源上更换。
步骤7:整流桥
(1)检查晶闸管的安装同心度和紧密度。
(2)检查晶闸管阻容保护是否完好。
(3)检查电流互感器是否正常。
注意:按照检查要点逐一检查和修理。
第八步:主板
(1)电炉完好时，给晶闸管一份主板各参数的复印件。电炉出现故障时，根据参数是否一致，是否有漂移进行调整。
(2)仔细检查主板上的插头是否断开和松动。
注:更换主板备用。
但是现在制造的电子元件质量已经过了标准，工艺好的话可靠性已经很高了。逆变器可控硅是比较弱的部件。频繁损坏的逆变器晶闸管也可以重点检查。
逆变管阻容吸收电路重点检查吸收电容是否开路。这时要用能测电容的数字万用表来检测电容，只测其通断是不够的。如果逆变吸收电路坏了，很容易损坏逆变管。
1)检查管道的电气参数是否符合要求，杜绝使用不合格厂家流入的元器件。
2)逆变电路的水冷套等冷却水通道是否堵塞的情况很少，但确实有，而且容易被忽视。
3)注意负载是否对地冲击，会形成突如其来的高压，导致逆变管击穿。
4)工作角度过大或过小，都会造成逆变管频繁过流，从而损坏灯管，容易造成性损伤。
5)在不影响启动的情况下，适当增加中频逆变电源到炉体的中频回路的接线电感，可以减轻逆变管di/dt过大造成的损坏。