云南昆钢钢结构有限公司型钢分公司在2003年力筹建成为西南第一的焊管企业，在1200×12.5和700×8两条冷弯轧机各拥有一套电子管感应加热设备后，在为了企业和产品发展的同时，为车间内500×4.0开口型钢冷弯轧机机组上了一套300KW×0.35MHZ的全固态高频感应焊设备，该轧机线实现了小口径、薄皮封口管的生产，丰富了公司的产品规格，弥补了市场对公司产品需求的缺陷，并且在针对流体管方面，全固态高频的产品焊缝质量有远比电子管高频的产品焊缝质量稳定、易控制、缺陷少、成形好等优势，另外克服了电子管高频存在的工作效率低、工作电压高、安全系数低、维护费用高等缺陷。
1 固态高频感应加热设备使用条件
昆钢冷轧厂500×4.0轧机机组现在使用的感应焊管设备是保定三伊天星电气有限公司300KW、350KHZ的GGP系列全固态高频。电网电压应为正弦波，谐波失真不大于5%，电网输入为线电压交流380V，电网电压持续波动范围不超过±10%，电网频率不超过±2%，三相电压之间不平衡度应小于±5%。在环境温度不超过+45℃﹑不低于-10℃；空气湿度不大于85%；无剧烈震动、无导电尘埃，无各种腐蚀性气体及爆炸性气体；倾斜度不大于5度的通风良好场合进行安装。电源装置、负载感应器及汇流排都用水冷却，进水温度不低于5℃、不高于30℃，进水压力在0.18-0.25MPa。
2 固态高频感应加热设备工作原理
高频焊接是利用高频电流在通过金属导体时所产生的效应，在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接起来的新型焊接工艺。所以最主要的是产生相应的高频电流，固态高频感应加热设备采用如图1所示的 "交－直－交"变频原理产生相应的高频电流；
图1固态高频感应加热设备组成
三相电源经开关柜中的降压变压器和主接触器后，送入电源柜中的整流器，整流器采用三相晶闸管全控整流桥，通过控制晶闸管导通延迟角 ，达到调节电源输出功率大小的目的，整流后的直流电压经滤波环节送入高频逆变器，由高频逆变器逆变产生单相高频电源送入谐振电路，经焊接变压器和感应器输出高频能量，完成钢管焊接；
2.1整流部分
整流部分由6只晶闸管和一只续流二极管组成,如图2所示；其主要作用是将三相交流电整理成单相直流电, 输出直流电压Ud =1.35UaCOSα；通过改变晶闸管触发延迟角度α就可以改变输出直流电压的大小，从而达到调节设备输出功率大小的目的;
图2 三相全控桥式整流电路图
整流侧控制由MCS-51系列单片机为核心，配合外围电路构成整流触发控制调节系统。利用单片机控制技术结合晶闸管换流技术，配合双闭环PI调节器成设备的恒功率控制、保护等核心控制环节。
2.2逆变部分
是将直流电转换为交流电的主要部分，它是由大功率MO S 管组成，是整个设备的核心部分；组成机构如图3所示
图3 串联逆变器结构
在调节整流器输出电压供串联逆变器加热的过程中， 逆变器总是工作在感性状态的。工作频率总是高于负载谐振频率.由于工作温度的变化, 负载线 圈的电参 数也随着时间变化,这就使逆变器偏离最佳工作点。 所以就要有控制频率的锁相 电路， 以实现频率的自动跟踪. 图4是采用锁相环电路实现频率自动跟踪和相角锁定的逆变控制原理图，根据互感器检测到的逆变器输出电压和电流的相位关系，经相位检测电路输出对应相位差的占空比高低电平信号，滤波后得到直流电平，该电平反映了输出电压电流的基波相移，将直流电平与设定的相位锁定值电平比较输出控制信号，调节压控振荡器的输出频率，从而达到频率自动跟踪和锁定逆变器相位的目的。
图4 逆变控制原理框图
2.3滤波器
是由大功率平波电抗器和大容量电解电容组成，主要作用是使直流电压平滑，输出功率稳定，在功率较低时使电流连续。
2.4槽路部分及感应圈
是产生振荡的部分，它的好坏直接影响到设备的功率输出。
3 固态高频设备与电子管高频设备使用对比
在实际运行中，固态高频感应加热设备其变压器效率约为0.95, 可控硅整流效率约为 0.9, 振荡至输出效率约为 0.95 。因此固态高频焊机 (电流型 ) 整机效率约为 0.95×0.9×0.95%=81%。而以前使用的电子管高频整机效率只有47 %左右， 通过计算可以得出, 固态高频感应加热设备效率高于电子管式高频加热设备效率 25 % ~ 30 % 。另外还有其他方面的优势，如表1所示
表1固态高频设备与电子管高频设备使用效果对比
在生产使用中，固态高频因为整流侧采用以MCS-51系列的89C51单片机为控制核心，构成全数字触发器，充分利用单片机的智能化功能，在工作自检整套设备有无异常，并且由于控制程序内置，抗干扰能力大幅提高，能保证触发脉冲质量好，能最大限度的降低非特性谐波、减少电网污染。单片机技术还成功解决了相控技术，也就是对三相电源输入线不需要任何调整，控制电路会自动认相，完成整流触发功能。单片机采用大板结构，把控制电源和控制电路集中在一块板上，大大简化外部连线，减少故障点，极大的便于维护。并且整流侧与逆变侧不共地，大大提高了抗干扰能力。而且，设备在工作前的自检功能对检测电路的异常现象通过数码管和显示屏显示，防止控制电路带病工作，准确激发保护电路动作，同时能完成水压检测、MOS驱动信号检测、MOS驱动电源检测、加热启/停检测、主回路上电检测、快速熔断检测、故障复位状态检测及过流/过压保护等，确保所有故障现象均能得到有效快速处理，不会由于一种保护措施失效而导致设备带病工作而致使设备损坏。
