中频炉电能利用率较低．随着不可再生能源的趋紧张与我国对铸造件需求量的日益增大，这对铸造用电炉在节能改造提出了更高、更迫切的要求。中频感应电炉在这熔化过程中，约有60％～70％的功率用以加热物料称为有功功率，其余30％-40％的都以各种形式散失，包括电流热损失．炉壁热损失及变压器效率、电缆及电容器引起的损失[]。如何减少中频炉能量损失。

中频炉主电路工作原理见图1．先将50Hz的工频电源整流为直流电，经功率补偿后由逆变器为中频炉提供中频交变电流。交变电流在中频炉的感应线圈中，会产生交变磁场，从而使被加热的金属物料感应出电动势，产生涡流加热物料至熔化。

中频电炉的损失的能量主要由以下几部分组成：①感应线圈铜耗，由于电感线圈自身具有内阻，电流经过时产生的热量，这部分为无用功．称为铜耗；②电气设备附加损耗，如图1中变压器、整流器、滤波电容器、逆变器及水冷电缆等也会损耗一部分能量；③炉衬热损，电能在加热物料时，一部分热量通过炉壁或炉盖等散失；④炉口辐射热损，中频炉在加料、出炉等操作时，炉口会辐射损失掉一些热量。

中频炉的节能可以从供电电路、谐波治理与无功补偿、炉体维护、操作工艺等方面人手。由于在中频炉能量损失中，感应线圈铜耗所占的比重较大。改进从供电线能降低感应线圈铜耗和附加损耗，本文对此进行研究。

根据补偿电容器与中频炉负载线圈的连接方式不同．中频电源可分为：并联谐振逆变式和串联谐振逆变式两种。我国目前并联谐振中频炉占的比重较大，但串联电源节能性能更好，相对并联电源，其具有功率因数高、无需额外的无功补偿装置、谐波治理效果好、负载匹配性更强等特点嘲，但其制造成本较高限制了其使用。全桥逆变电路较半桥逆变电路使用的电子元件多，成本高，结构较复杂，采用间接输出方式，需要匹配配变变压器等缺点。所以，本研究采用具有较多优势的半桥串联谐振逆变电路，降低制造成本的同时，实现中频炉节能降耗。

主电路如图2所示。电容cd的作用为滤波，整流输出电压经过滤波电容cd后，电压变得比较平稳，相当于稳压电压源：电容C1和C2的作用为补偿，在开启逆变电路前，电容C1和C2已经充电到1／2的直流电压，上极板电压均为正，下极板电压均为负．电阻R和电感L分别为中频炉的等效电阻和等效电感。初始时刻设为t。，此时刻触发晶闸管VT1，流过感应线圈的电流是由振荡放电电流和充电电流组成，通过VT1、L、R、C的电流为振荡放电电流，通过VT1、L、R向电容器C充电的充电电流，这两种电流方向相同均为从右向左，从而使感应线圈的电流得到加强，且两路具有相同的振荡频率。

根据焦耳定律，电感线圈的铜耗为p=i2R，可见铜耗是跟流经感应线圈电流i平方成正比，跟感应线圈的等效内阻R成正比。在感应线圈规格既定的情况下，无法降低器等效内阻，能降低线圈铜耗的途径只能靠降低电感线圈中电流。在半桥串联逆变电路中。电路的电流为

在串联半桥逆变电路中，串联谐振时，电源电压全部作用在中频炉的电阻上，电感和电容两端的电压方向相反、大小相等，是逆变电路输出电压的Q倍，而电流与逆变器的输出电流相等。从而当输出功率相同时．电流就相对较低．由于感应线圈的铜耗与电流二次方成正比，所以半桥逆变电路的串联谐振可降低感应线圈的电流损耗。

半桥逆变电路的整流器对直流输出电压不做改变．只是在开启电路时较缓慢的建立输出直流电压，在故障发生时断开整流晶闸管。在逆变启动前整流导通角需要缓慢增大。直流给滤波电容充电至最高电压。逆变启动后，半桥逆变电路的频率调节至中频功率，整流控制角Ot始终为最小，由于功率因数为λ=yλ1=0.988coaa，所以功率因数一直保持最大。

在半桥串联逆变电路中，在理想状态下，逆变电路的工作频率与中频炉的谐振频率相同。半桥串联逆变电流的波形如图3，当晶闸管电流为零时断开。

从此刻开始，二极管需要半个正玄波的时间进行续流，即晶闸管的断开时间很长，所以每组W波形都在逆变角为零的状态下工作，说明功率较高，同时其波形为正玄波，具有较低的谐波含量越少，说明有用的波含量越多，功率因数越大，这对降低感应感应线圈铜耗和中频炉附加损耗都有较大作用。