1　工作原理
   本变频加热系统工作时, 输入工频 50Hz三相交流电, 经过晶闸管静止变频器的变频处理, 在感应加热器(加热炉)中输出 700Hz～ 1 300Hz 的中
频电流, 对机车轮箍进行加热处理。通过调节系统的输入功率, 从而达到改变加热电流的大小, 达到脱箍、换箍的温度要求。交- 直- 交变频器主电路
框图如图1 所示。

电路中的整流器采用三相桥式全控整流电路, 逆变器采用单相桥式逆变电路, 负载为并联谐振形式, 直流滤波环节为大电感滤波, 以满足并联逆
变器的输入要求。1. 1　桥式整流三相桥式全控整流电路如图2 所示。三相桥式全控整流电路的输出电压为:U d= 2. 34U 2co sΑ 。

式中:U d——输出直流电压平均值;U 2——工频相电压;Α——触发移相角。通过改变整流触发移相角Α , 也就调节了系统的输入功率, 由此控制中
频电源的输出功率。
1. 2　逆变触发
单相桥式并联逆变触发基本电路如图3 所示。并联逆变的基本线路中,V 7- V 10组成了1 个桥式逆变电路, L d 为直流
滤波电感, L、 r 为感应炉等效电路, C 为补偿电容, 由L、 r、 C 组成并联谐振电路。L d 使整流桥输出的直流电流连续纹波减小, 可以近似地把整流桥输出的电流看成平直电流。L d 的另一个作用是限制中频电流进入工频电网, 起到隔离作用, 当逆变失败时, 它也能起到限制浪涌电流的作用。
逆变桥由两只桥臂构成, 每一臂为两只晶闸管和两个限流电抗器串联组成, 限流电抗器的作用是限制逆变晶闸管导通时的电流上升率(dIö dt) ,使它不超过允许的数值。如果桥臂中V 7、 V 10和V 8、 V 9 轮流导通, 则直流 I d就可逆变为负载中流动的中频交流电流。

   为使逆变器正常工作, 其工作频率应略高于负载的谐振频率。此时负载回路对输入的中频梯形波电流中的高次谐波电流呈现低阻抗, 对中频梯
形波电流中的基波电流呈现高阻抗, 因而使输出电压接近正弦波。由于中频电源的负载参数(L、 r)随着机车轮箍直径和轮箍的温度而变化, 因此负载的谐振频率也是随时变化的。为了获得恒定的引前时间以保证可靠换流, 逆变触发频率必须随着负载谐振频率而变, 并始终高于负载谐振频率, 就是说, 逆变触发电路不能采用恒定频率的他激方式, 而必须采用能够自动跟踪负载谐振频率的自激方式。逆变触发同步信号是由中频输出电压和补偿电流的取样信号合成的,该合成信号滞后于补偿电流而超前于中频输出电压, 从而使逆变触发频率始终略高于负载谐振频率。逆变触发同步信号经高灵敏度比较器转换后,即可完成频率自动跟踪的逆变触发。
1. 3　功率调节
中频电源的功率就是逆变器的输入功率, 它可用下式表示:Pout= UL2ö R oe式中:UL——负载中频电压;R oe——负载回路的交流等效阻抗。对采用并联逆变的中频电源, 其中频电压UL 可用前式(U d = 2. 34U 2co sΑ )来表示, 它与直流电压成正比关系。由此可见, 调节整流桥输出电压大小, 就可调节中频电源的输出功率,而整流输出电压是通过控制整流触发移相角来调节的。也就是说, 并联逆变中频电源的功率调节是通过改变整流触发移相角来实现的。                                                                                                                                                                                                                                     1. 4　起动与控制
   交- 直- 交中频加热炉的正常起动是最基本、最重要的指标之一。本系统采用最先进的无能量零起动技术, 使电源无需专门的起动线路, 大大
减少了设备的维修费用, 并且对设备无起动冲击, 操作方便。正常开机后,负载边就产生一定的噪声振荡, 由于逆变触发器采用高灵敏度的集成电
路, 因而就产生一系列逆变脉冲, 形成一良性的正循环, 从而建立中频电压, 使电源顺利投入工作, 完成起动。本系统设有电流负反馈控制电路、限流调节电路和限压调节电路, 很好地限制了电流和电压的增长, 起到自动控制作用, 从而确保本系统的正常运行。

2　应用效果
2. 1　节电效果明显(见表1)

   太北机务段每年平均更换电力机车轮箍 400 余对, 每换 1 对轮箍节约用电 197kW h, 一年可节约电力 78 800kW h, 节电率为原来用电量的 79.
4%。
2. 2　工作效率高
每更换1 对轮箍用时37m in, 比原来节约时间59m in, 极大地提高了工作效率。
2. 3　劳动条件彻底改善
原电阻加热炉工作时, 需要进行开、闭炉罩, 劳动强度大, 夏季工作时电阻发热元件热辐射大, 工作环境差。中频加热炉工作时只需将轮箍吊入加热炉内, 感应器使轮箍自身发热加温, 实现轮对的脱箍、装箍, 热辐射大大减小, 工作环境彻底改善, 劳动强
度明显降低。
3　结论
一年多来, 交- 直- 交中频加热炉在电力机车轮箍换修中发挥了极大的作用, 彻底解决了原来的电阻加热炉耗电量大、换箍时间长、工作环境差
的问题, 解决了电力机车检修中一个重大难题, 其科技含量高的特点得到了充分的体现, 为机车检修任务和节能增效目标的实现提供了可靠的保证。