高周波誘導加熱の基本の詳細

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Intro: 誘導加熱は、非接触加熱工程です。高周波電気導電性材料の熱を使用しています。非接触ですので、暖房プロセス加熱材料を汚染しません。またです。

導入

誘導加熱は、非接触加熱工程です。高周波電気導電性材料の熱を使用しています。非接触ですので、暖房プロセス加熱材料を汚染しません。実際にはワークピースの内側発熱からも非常に効率的です。これは、他の加熱法の炎で発熱や加熱、ワークピースに適用される要素を対比することができます。これらの理由から誘導加熱は業界でいくつかのユニークなアプリケーションに役立ちます。

誘導加熱の動作

高周波電気の源大交流電流はコイルを駆動するために使用されます。このコイル作業コイルとして知られています。反対側の画像を参照してください。

このコイルを流れる電流の通路作業コイル内の領域で非常に激しく、急速に変化する磁界を生成します。加熱するワークは、この強烈な磁場内に配置されます。

被削材の性質に応じて、いくつかの事が起こる.

交流磁場導電性の工作物の電流を誘導します。作業コイルおよび工作物の配置を電気変圧器として考えることができます。作業コイルは電気エネルギーで供給されるワークをショートされて 1 つのターンのようなセカンダリはプライマリのようなものです。これは、ワークを通しての流れに大きな電流が発生します。これらは渦電流として知られています。

これに加えて、ih のアプリケーションで使用される高周波表皮効果と呼ばれる現象を生じさせる。この表皮効果交流薄膜加工物の表面への流れを強制します。表皮効果大電流の通過へ金属の効果的な抵抗が増加します。したがって、大幅にワークピースに誘導される電流による暖房効果を増加します。

(このアプリケーションでは渦電流による暖房が望ましいが、トランスメーカー、トランスフォーマー、この現象を回避するために偉大な長さに行くことは興味深いです。トランスの積層コア、粉鉄コア、フェライトすべてトランスコアの中に流れる渦電流を防ぐために使用されます。それは磁気コアの加熱が発生、無駄な電力を表すので内部変圧器渦電流の通過非常に望ましくありません。)

鉄の金属ですか？

鉄と鋼のいくつかの種類のような非鉄金属のため、上記渦電流と同時に行われます、追加加熱機構です。作業コイルの中の強烈な磁場は繰り返し magnetises、鉄の結晶を de-magnetises します。この急速な磁気ドメインの反転は、かなりの摩擦と加熱材料内部が発生します。このメカニズムのための暖房はヒステリシス損失として知られている、最大の B-H 曲線内の大きな領域を持つ材料のです。これは、誘導加熱時に発生する熱に大きな要因ですが唯一行われる鉄系材料の中。このため鉄系材料より容易に暖房に誘導非鉄材料よりも貸します。

鋼の上約 700 ℃ に加熱するとその磁気特性を失うことに注意してくださいはおもしろいこの温度は、キュリー温度として知られています。これは、700 ℃ 以上することができますがない物質ヒステリシス損失のための加熱を意味します。任意の材料はさらに加熱誘起渦電流のためだけでする必要があります。これは、暖房鋼 700 ℃ 暖房システム誘導のための挑戦の詳細になります。事実、銅、アルミニウムは非磁性と非常に良い電気導体もこれらの材料は効率的に熱するために挑戦することができます。（我々はこれらの材料のための最もよい進退を表皮効果損失を誇張する周波数が表示されます。)

どのような誘導加熱の用途は？

誘導加熱はクリーン、効率的な制御された方法での導電性材料の熱は、任意のアプリケーションに使用できます。

最も一般的なアプリケーションの 1 つは医学とドリンクボトルの上に立ち往生しているデータファイル改ざん防止シールのシールのためです。「ホットメルト接着剤を」コーティングされた箔シールはプラスチック製のキャップに挿入され、製造時に各ボトルの一番上にねじで締まります。これらの箔は、ボトル、誘導加熱装置の下で生産ラインを通過シール、急速に加熱されます。発生する熱は接着剤を溶かし、ボトルの上部に箔をシールします。キャップをはずして、箔で気密シールを提供し、顧客、箔貫通まで改ざんやボトルの内容の汚染を防止するままになります。

「ゲッター射撃」の一般的なアプリケーションであるようなテレビ画像チューブ、真空チューブ、各種放電ランプをガス汚染排気管から削除するには。「Getter」と呼ばれる導電性材料のリングは、真空ガラス容器内に配置されます。誘導加熱容器内の密閉既にゲッターを熱を使用することができます非接触プロセスであるので。誘導作業コイルが真空チューブの外側のゲッターに近くあり、AC 電源がオンになっています。誘導加熱を開始の数秒以内に、getter は白く、発熱、そのコーティング反応の化学物質は真空中でガスです。Getter は、最後の残りのトレースを真空管の中のガスを吸収するし、真空の純度が増加になります。

まだ、誘導加熱用の一般的なアプリケーションは半導体製造業界で使用されるゾーン精製と呼ばれるプロセスです。これはシリコン溶融物質の移動ゾーンによって浄化されるプロセスです。インターネット検索は、私が少しを知っているこのプロセスの詳細を有効にしてくださいです。

他のアプリケーションには、溶融、溶接、ろう付け用又は金属もあります。誘導調理コンロ、炊飯器。弾薬の硬化を金属、歯車の歯、金属の表面は誘導プロセスを非常に急速に加熱からブレード、ドライブシャフトなどの一般的なアプリケーションも見た。したがって表面硬化、金属部品の局所的な領域「深い熱の熱伝導の一部にまたは周辺地域に追い越すによって」硬化に対して使用することができます。また ih の非接触の性質は熱材料分析用試料の汚染のリスクなしで使用することができますを意味します。同様に、医療機器は、彼らはまだ、知られている steri 内部を密封されてしながらそれら高温に加熱殺菌があります金属ルの環境、細菌を殺すために。

誘導加熱を必要なものですか？

理論的にのみ 3 つの事は誘導加熱の実装に不可欠です。

高周波電力源、
交流磁場を生成する作業コイル、
加熱する、導電性のワーク

これは言っても、実用的な誘導加熱装置は通常、もう少し複雑です。たとえば、インピーダンスマッチングネットワークは良いパワー伝達を確保するために高周波ソースと仕事のコイルの間に必要です。水冷却システムも一般的作業コイル、そのマッチングネットワークとパワーエレクトロニクスから廃熱を削除するには高出力の誘導加熱装置であります。最後にいくつかの制御の電子回路の通常加熱作用の強さを制御し、一貫性のある結果を確保するために暖房サイクル時間を採用します。制御電子回路も動作状態の数によって損傷からシステムを保護します。ただし、任意誘導加熱装置の動作の基本的な原理は前述と同じままです。

実用的な実装

実際には仕事コイルは通常、共振タンク回路に組み込まれています。これは多くの利点があります。まず第一に、それは、現在または正弦波になる電圧波形にします。これはゼロ電圧スイッチングまたはゼロ電流スイッチングを選択正確な配置によって恩恵を受けることができる、インバーターの損失を最小化します。作業コイルで正弦波形より純粋な信号を表す、器具の近くに無線周波数干渉を引き起こします。これは後でポイント高性能システムで非常に重要になります。我々は、誘導加熱装置のデザイナーの仕事コイルを選択できます共振方式の数が表示されます。

直列共振タンク回路

作業コイルをシリーズで配置されたコンデンサーによる意図した動作周波数で共鳴するようにします。これは、正弦波が作業コイルを流れる電流が発生します。直列共振は、また一人でのインバーターの出力電圧よりもはるかに高い仕事コイルを渡る電圧を拡大します。正弦波電流インバーターを見ているがそれは仕事コイルに流れる最大電流を運ぶ必要があります。この理由のため作業コイルはしばしば多く巻線数アンプだけを流れるアンペア数万ので構成されます。重要な暖房電力共振電圧上昇作業コイルに直列共振形の配置で、コイル（と、インバーター）を流れる電流を維持しながらが賢明なレベルに行われます。

この配置は、通常、電力レベルが低いです、インバーター加熱するオブジェクトの横にある炊飯器のようなものに使用されます。直列共振配置の主な欠点はインバーターは同一の電流は、仕事のコイルに流れる運ぶ必要があります。ない場合、大幅にサイズのワーク仕事コイルで、回路を現在これに加えて直列共振電圧上昇非常に顕著になります。これは、ワークは、常に同じ調理容器は、そのプロパティは、システムの設計時によく知られている炊飯器などのアプリケーションで問題ではありません。

タンクコンデンサーは、通常、調整直列共振回路で経験豊富な共振電圧上昇のための高電圧を評価されています。これは通常低電力アプリケーションの問題ではありませんがそれも仕事コイルによって実施における電流を運ぶ必要があります。

並列共振タンク回路

作業コイルは動作周波数を並列に配置されたコンデンサーによるものに共鳴しました。これは、正弦波が作業コイルを流れる電流が発生します。並列共振も単独でのインバーターの出力電流能力よりもはるかに高い仕事コイルを流れる電流を拡大します。インバーターは、正弦波の負荷電流を見ています。しかし、この場合は実際に実際に機能する負荷電流の一部を実行するのみです。インバーター作業コイルの電流循環完全を実行する必要はありません。誘導加熱電源要因が通常低いので、これは非常に重要です。このプロパティ並列共振回路の 10 倍削減インバーターと仕事コイルに接続線がサポートする必要があります、現在のことができます。導通損失は負荷電流の 10 倍の削減、インバーターの伝導損失を大幅に節約を表します乗し、配線を関連付けられている現在に通常比例です。これは、仕事コイルインバーターからリモートの場所と、フィードのワイヤーに巨額の損失を発生させず配置できることを意味します。

多くの場合この手法を使用して作業コイルだけ数ターンの数百または数千アンペアが流れるの大電流ですが厚い銅のコンダクターので構成されます。(これは必要なアンペア誘導加熱を行うために交代を得るために必要です。)冷却水は、すべてのシステムの最小の共通です。これは、大型の高周波作業コイルとその関連付けられたタンクコンデンサーを通じて現在の通過によって生成される余分な熱を削除するには必要です。

並列共振タンク回路の作業コイルの誘導性負荷とそれに接続されている「力率補正」コンデンサーと考えることができます。PFC コンデンサー反応の電流の流れと等しいと仕事コイルで大規模な誘導電流の反対側を提供します。重要なこの巨大な電流が仕事コイルとそのコンデンサーにローカライズされており、単 2 つの間戻って行ったり来たりスロッシング無効電力を表すことです。したがって、インバーターからのみ本当の現在の流れ"PFC"コンデンサーや作業コイルの損失を克服するために必要な量の比較的少ないです。常にこのタンク回路のコンデンサーと皮膚コンデンサーとコイルの抵抗損失の原因と効果の誘電損失のためのいくつかの損失です。したがって小さな電流インバーターもない工作物の存在を常に描画されます。損失ワーク仕事コイルに挿入されると、このシステムにさらなる損失を導入することで並列共振回路を弱めます。ワークをコイルに入力すると、したがってによる並列共振タンク回路の電流を増加します。

インピーダンス整合

または単に「一致する」。これは、高周波電力のソースと私たちのための加熱を使用している作業のコイルの間に座っている電子機器を指します。高周波誘導加熱による金属の固体部分の熱するために我々は金属の表面にフローするには、現在のとてつもないさせる必要があります。しかしこれを生成する高周波電源インバーターを対比することができます。インバーターは一般的に良い作品（とデザインはやや簡単です）、低電流ですが非常に高い電圧で動作する場合。(我々は非常に短い時間で大電流のオンとオフを切り替えるしようとすると通常パワーエレクトロニクスの問題です。)必殺の増加ge と現在は一般的なことができます減少モード Mosfet (または高速 Igbt) の使用を切り替えます。比較的低電流インバーターはレイアウトの問題と浮遊インダクタンスにより少なく敏感作る。マッチングネットワークの仕事は、仕事コイル自体、高電圧/低電流、インバーターから、低電圧/高電流に変換するワークピースを効率的に加熱するために必要な。

我々は仕事コイル（Lw）とその並列共振回路としてのコンデンサー (Cw) タンク回路の考えることができます。

これは、作業コイルによる磁気結合 2 つの導体間に結合損失の工作物のための抵抗 (R) があります。

反対側の回路図を参照してください。

コイルの実習では、作業性、タンクコンデンサーの抵抗と工作物の反射性すべてタンク回路に損失を紹介し、共鳴湿気があります。したがって、これらの損失のすべてを 1 つに「ロス抵抗」を組み合わせると便利です並列共振回路の場合この損失抵抗モデルのタンク回路に直接表示されます。この抵抗は本当の力を消費することができる唯一のコンポーネントを表し、したがって我々はこの損失抵抗とは、我々にドライブの電源を効率的にしようと負荷の考えることができます。

駆動するタンクコンデンサーと仕事コイルの電流の段階ではマグニチュードと反対の平等であり、したがってお互いの力の源までキャンセル共鳴心配しています。 つまり電源共振点で見られる唯一の負荷損失抵抗タンク回路全体です。 (共振周波数のいずれかの側を駆動すると、作業コイル電流とタンクコンデンサー電流の不完全なキャンセルによって引き起こされる現在の追加「位相アウト」コンポーネントがあること、注意してください。この反応の電流からソース電流の合計強度が増加するが、有用な暖房、ワークピース内に寄与しない）。

マッチングネットワークの仕事は、単にこの比較的大きな損失抵抗タンク回路より良いそれを駆動するインバーターをスーツより低い値に変換するためです。フェライトトランスは容量ディバイダータンクコンデンサーまたは整合回路 L 一致ネットワークなどの代わりを使用して、作業のコイルのタップを含むこのインピーダンス変換を達成するために多くの異なる方法があります。

L 一致ネットワークの場合は、インバーターに合うタンク回路に何か約 10 オームの比較的高負荷抵抗を変換できます。この図は、インバーターから数百ボルト標準スイッチモード Mosfet スイッチング操作の実行に使用できるように電流中レベルに保ちながら、実行を許可するように典型的なです。

L 一致ネットワーク Lm と示して Cm のコンポーネントで構成されています。

L 一致ネットワークいくつかの非常に望ましいプロパティはこのアプリケーションでしています。インダクタ L 一致ネットワークへの入力では徐々に上昇の誘導性リアクタンスタンク回路の共振周波数よりも高いすべての周波数を示します。作業コイルが波動電圧出力を生成する電圧インバーターから供給されるとき、これは非常に重要です。これはなぜですの説明はここにある.

最もハーフブリッジおよびフルブリッジ回路によって生成される波動電圧は高周波高調波として指名手配の基本周波数が豊富です。このような電圧源に並列共振回路への直接接続フローのドライブ周波数の高調波において過度の電流が原因となる！これは、タンクコンデンサー並列共振回路の周波数の上昇に徐々に低い容量性リアクタンスを提示するためです。これは、潜在的です電圧インバーターに非常に有害。インバーターは、急速に充電し、波動の立ち上がりと立ち下がりエッジのタンクコンデンサーを放電しようとスイッチングのトランジションでは大電流スパイクの結果します。L 一致ネットワークインバーターとタンク回路の間のこの問題を無効にします。今、インバーターの出力はまず、Lm の誘導性リアクタンスマッチングネットワークで見ているし、駆動波形の全高調波誘導性インピーダンスが徐々に上昇を参照してください。これはその目的の周波数のみで最大電流が流れるとインバーター負荷に滑らかな波形をカレントにする少し高調波電流を意味します。

最後に、正しいチューニングを L 一致ネットワークは、インバーター、わずかな誘導性負荷を提供することです。この少し遅れてインバーター負荷電流はゼロ電圧スイッチング (ZVS) インバーターブリッジ内の Mosfet の容易になります。これは大幅にターンオンデバイス出力容量の高電圧 Mosfet のスイッチング損失を低減します。全体的な結果は、半導体の寿命を暖房に小さい。

要約すると、包含 L 一致ネットワークインバーターと並列共振タンク回路の間の 2 つのことを実現します。

必要な電力量からインバーターをワーク供給できるように一致するインピーダンス
インバーターは、安全と幸せ保つために高周波高調波は上昇誘導性リアクタンスのプレゼンテーション。

上記の我々の前の回路図を見てマッチングネットワーク (Cm) のコンデンサーとタンクコンデンサー (Cw) 並列の両方見ることができます。実際には両方これらの関数は通常電源キャパシタに建てられた 1 つの目的が達成されます。その容量のほとんどはこれら 2 つの容量を 1 つに組み合わせた一致するインダクタ（Lm.）とインピーダンス整合アクション LCLR モデルの誘導加熱の業界での一般的作業のコイルの整理、到着につながるを提供する少量の作業コイルと並列共振のものとして考えることができます。

LCLR 作業コイル

この配置は、作業コイルを並列共振回路に組み込まれています、タンク回路とインバーター間の L 一致ネットワークを使用します。マッチングネットワークは、インバーターへのより適切な負荷表示タンク回路に使用され、その派生上記のセクションで説明します。

LCLR 作業コイル望ましい特性の数があります。

巨大な電流が流れる仕事コイルがインバーターは、低電流を供給します。大電流循環作業コイルとその並列コンデンサーは、お互いに非常に近い場所が限られています。
これは軽量化の義務ケーブルを使用できるようには、現在の流れに沿って、インバーターからタンク回路の伝送ラインを比較的低いだけ。
伝送線路の浮遊インダクタンスは、単に一部となるのマッチングネットワークインダクタンス (Lm。) したがって熱駅からインバーターに位置することができます。
それ ZCS または ZVS からそのスイッチング損失を低減し、したがってクーラーを実行するの恩恵を受けることができます、インバーター正弦波負荷電流を見ています。
シリーズ一致するインダクタは、仕事のコイル内に配置するさまざまな負荷に対応するために変更できます。
タンク回路上それら達成 1 つのインバーターで電力レベルに到達する多くのインバーターからいくつかの一致するインダクタを介して供給することができます。一致するインダクタ固有インバーターの間現在の負荷の共有を提供しても、システムいくつか並列のインバーターのスイッチングの瞬間で不整合への耐性。

LCLR 共鳴ネットワークの動作に関する詳細については、新しいセクションのラベル「LCLR ネットワークの周波数応答。」下を参照してください。

LCLR 作業のコイルの整理の別の利点は、インピーダンスマッチング機能を提供する高周波トランスを必要としないことです。フェライトトランスの複数のキロワットを処理できるは、大きな、重い、非常に高価です。これに加えて、その導体の高電流によって生成される余分な熱を削除するには、トランスを冷却しなければなりません。L 一致ネットワークの設立 LCLR 仕事にコイルの配置を削除しますコストを節約し、設計の簡素化、作業のコイルにインバーターを一致するように、トランスの必要性。電気絶縁電源から必要なは 1:1 絶縁トランスまだインバーターと LCLR 仕事のコイルの整理への入力が必要な場合がありますが、デザイナーは感謝する必要があります。これは、分離が重要であり、かどうか誘導加熱装置の主な PSU は既にこれらの安全性の要件を満たすために十分な電気的絶縁を提供するかどうかによって異なります。

概念図

システムの回路図種目、LCLR 作業のコイルの整理を駆動最も単純なインバーターを示しています。

この回路図が MOSFET ゲートドライブ回路および制御機器を表示されないことに注意してください！

このデモンストレーションプロトタイプでインバーター簡単なハーフブリッジされた 2 つの MTW14N50 私半導体上の (旧モトローラ) の Mosfet の構成。それを平滑化された DC から供給される電源のデカップリングコンデンサー、インバーターの AC 現在の要求をサポートするために、レールに。ただし、品質と規制誘導加熱用電源の重要でないことを実現する必要があります。全波整流（ですが un-smoothed）電源平滑化と安定化 DC だけでなく、金属、暖房にはピーク電流加熱電力の同じ平均より高いですが、働くことができます。DC バスコンデンサーが最低限のサイズを維持するために多くの引数です。特にそれは整流器を介して電源からの電流の力率を改善し、それもインバーター内エラー条件場合ストアドエネルギー最小化します。

DC ブロッキングコンデンサーを使用して、単なる仕事コイルを流れる電流の原因から、ハーフブリッジ・インバーターからの出力 DC を停止します。LCLR 作業のコイルの整理の動作悪影響を及ぼす影響しません、インピーダンスマッチングに参加しないと十分に大きいサイズです。

高電力設計で、フルブリッジ (H ブリッジ) 4 または以上のデバイスを使用するが一般的です。駆動電圧波形グラウンドに対してバランスのとれたているので、このようなデザインで一致するインダクタンス通常均等に 2 つの橋の足の間分割されます。DC ブロッキングコンデンサーは電流モード制御を使用して net DC の橋の足の間を流れてを確認する場合にも除去することができます。(H ブリッジの両方の足を個別に制御することができる場合は位相シフト制御を使用して制御の電源スループットの範囲。参照してください「パワーコントロール手法」の詳細について以下のセクションで 6 ポイント)。

まだ高い力で高負荷電流の要求を満たすために効果的に並列に接続されているいくつかの独立したインバーターを使用することが可能です。ただし、別のインバーター直接並列の H ブリッジの出力端子に関連付けられていません。分散型のインバーターの各リモート作業コイルは合計負荷が均等にすべてのインバーターの間で広がっている保障する一致するインダクタのペアを介して接続されています。

インバーターこの方法で並列しているときこれらの一致するインダクタはまた付加的な利点の数を提供します。まず、任意の 2 つのインバーターの出力間のインピーダンスは 2 回一致するインダクタンスの値に等しい。この誘導インピーダンスのスイッチング瞬間ない完全に同期されていない場合は、比類のインバーターの間を流れる「と撃つ」電流を制限します。第二に、この同じ誘導性リアクタンスインバーターの間場合は、インバーターのいずれかの可能性があります以上の装置の障害を排除する、デバイスの障害が障害電流上昇率を制限します。最後に、すべての分散型インバーターはインダクタを介してすでに接続されて以来、任意追加のインダクタンスインバーターの間だけこのインピーダンスを追加し、のみ少し現在共有を分解する効果があります。したがって誘導加熱の分散のインバーターは、必ずしも物理的に互いに近くに配置する必要はありません。彼らも同じ供給からを実行する必要がありますアイソレーション・トランスに設計含まれている場合は！

フォールトトレランス

LCLR 作業のコイルの整理は非常に様々な可能なフォルト状態の下で行儀です。

オープン回路作業コイルです。
短絡作業コイル (またはタンクコンデンサー)。
ショートさせた回転作業コイル。
オープン回路タンクコンデンサー。

これらの障害のすべてのインバーターと、対応するドロップからインバーターの電流で表示されるインピーダンスの増加の結果します。著者は、個人的に数百アンペアを運ぶ仕事コイルの巻数の間を短絡にスクリュードライバーを使用います。にもかかわらず応用の短絡の場所に、火花、インバーターの負荷が軽減され、簡単にこの治療システムを存続します。

起こることができる最悪のことは、その自然の共振周波数がちょうど動作周波数上にタンク回路をデチューンするになることです。インバーターです。駆動周波数は共振に近いですので、インバーターからまだ重要な電流です。しかし、離調による、力率を減少、インバーターの電流、電圧をリードを開始します。このような状況は望ましくないため、インバーターの方向が変化、印加電圧が前に見た負荷電流。この結果は、転流電流力無料ホイールダイオードと反対の MOSFET、MOSFET がオンになってたびに型ことですです。彼らはすでに重要な電流を運んでいる間この無料ホイールダイオードの強制の逆の回復が発生します。大電流サージダイオードとオンにされている相手の MOSFET でこの結果します。

Mosfet 固有のボディダイオード無料ホイールダイオード関数を提供するために使用されている場合特別な高速リカバリの問題ではないながら、この強制回復問題を引き起こします。これらの大電流スパイクは、まだかなりの電力損失と信頼性への脅威を表します。しかし、実現する必要があります動作周波数インバーターの適切な制御タンク回路の共振周波数で追跡されることを確認する必要があります。したがって大手電力因子条件は理想的が発生した場合ではないと確かに時間の長さを保持しません。共振周波数はその制限、システムのシャットダウンの場合は、許容可能な周波数範囲外さまよっているまで追跡する必要があります。

電力制御方法

多くの場合、誘導加熱装置によって処理される電力の量を制御することが望ましいです。これは、熱エネルギーワークに転送速度を決定します。このタイプの誘導加熱装置の電源設定は、多くの異なる方法で制御できます。

1. DC リンク電圧を変化させます。

処理によるインバーター電源にインバーターの電源電圧を減らすことによって減少することができます。これは、可変電圧 DC 供給電源から派生した DC 電源電圧を変化させるサイリスタを使用して制御整流器などからインバーターを実行して行うことができます。インバーターに与えられたインピーダンス電源スループット、インバーターの電源電圧の二乗に比例約さまざまな電力レベルでは、主に一定です。DC リンク電圧を変化させる 0 ％から 100 ％の力を完全に制御できます。

ただし、正確な力スループットキロワットでだけでなく、インバーターに DC 電源電圧も仕事コイル、マッチングネットワークを通してのインバーターを提示負荷インピーダンスに依存していることに注意してください。したがって正確な電力制御が必要な場合「要求された電源を設定」比較演算子から実際の誘導加熱電源を測定する必要があり、戻って継続的に、エラーを最小限にする閉ループファッションの DC リンク電圧を調整するのには、エラー信号を供給します。これは、それがヒートアップすると、ワークピースの抵抗が大幅に変更されるため、一定の電力を維持するために必要です。(この閉ループ電力制御のための引数もすべての下に従うメソッドに当てはまります)。

2. インバーターのデバイスのデューティ比を変化させます。

インバーターによって処理される電源インバーターのスイッチのオン時間を減らすことによって減少することができます。電源のみ、デバイスをオンに時間の仕事コイルに供給されています。現在の負荷は、両方のデバイスの電源が切れているときはデバイスボディ･ダイオードを通してデッドタイム中に自由奔放に生きるに残されています。スイッチのデューティ比変化 0 ％から 100 ％の力を完全に制御できます。ただし、この方法の大きな欠点はアクティブデバイスと、フリーホイールダイオードの間重い流れの整流です。デューティ比が減った場合に発生することができます無料ホイールダイオードの逆回復を強制します。この理由義務の比率制御高電力 ih インバーターで通常使用されません。

3. インバーターの動作周波数を変化させます。

仕事のコイルにインバーターの電源インバーターを組み込む作業コイルタンク回路の自然な共振周波数から離調削減できます。動作周波数インバーターのタンク回路の共振周波数から移動されると、少ない共振タンク回路上昇があり、仕事のコイルに電流を減少させます。したがって以下の電流循環は工作物に誘導され、暖房効果が削減されます。

電源のスループットを削減するためにインバーターを通常のタンク回路の自然の共振周波数の高い側に離調されたです。これは誘導性リアクタンス周波数が増加するにつれてますます支配的になるため、一致する回路の入力になります。したがって、マッチングネットワークによる電流インバーターから位相の遅れし、振幅の減少を開始します。これらの要因の両方の本当の力のスループットが減少に貢献します。これに加えて、インバーター機器まだゼロ電圧とそれらの間オンとフリーホイールダイオード回復に問題がない遅れ力率を保証します。(このインバーター作業コイルの共振周波数の低側にデチューンした場合に発生する状況を対比することができます。ZVS 失われ、大きな負荷電流をしながら強制逆回復無料ホイールダイオードを参照してください。)

ほとんどの誘導加熱装置は、すでに別のワークや作業コイルにお応えするために制御インバーターの動作周波数を持っているので｢離調の電力レベルを制御するには、このメソッドは非常に簡単です。どのくらいの速パワー半導体スイッチを行うことができますに制限がありますので、欠点は、コントロールの限られた範囲のみを提供することです。これは、デバイスが既に最大スイッチング速度に近い実行可能性があります高電力アプリケーションでは特にです。この電力制御法を用いた高い発電システムは、スイッチングデバイスの温度は常に許容範囲内で滞在を確保するために別の電源レベルの損失の結果の詳細な熱解析が必要です。

離調による電源の制御に関する詳細情報は、新しいセクションのラベル「LCLR ネットワークの周波数応答。」下を参照してください。

4. マッチングネットワークのインダクタの値を変化させます。

作業コイルにインバーターの電源は、一致するネットワークコンポーネントの値を変更することで変えることができます。L 一致ネットワークインバーターとタンク回路の間には技術的に誘導と容量性の部分で構成されます。しかし、容量の一部は作業コイルのタンクコンデンサーと並列に、練習これら通常 1 つと同じ部分です。したがって、一部のみを調整することがあります、マッチングネットワークのインダクタです。

マッチングネットワークの workcoil インバーターで駆動することは適切な負荷インピーダンスを負荷インピーダンス変換するためです。一致するインダクタのインダクタンスの変更負荷インピーダンスに変換値を調整します。一般に、一致するインダクタのインダクタンスの減少、低インピーダンスに変換する作業コイルのインピーダンスが発生します。この低負荷インピーダンスをします。インバーターを提示 ing からインバーターを供給するより多くの電力が発生します。逆に、一致するインダクタのインダクタンスインバーターに提示することはより高い負荷インピーダンスが発生します。この軽量化の負荷作業コイルに低いパワー・フロー、インバーターからの結果します。

一致するインダクタを変えることによって achieveable 電力制御の程度は中程度です。また、全体的なシステムの共振周波数の変化これ L 一致容量とタンク容量 1 つのユニットに結合を支払う価格であります。L 一致ネットワークは本質的にこのように高い周波数で共振タンク回路を残しての一致操作を実行するタンクコンデンサーから容量の一部を借りています。この理由のため、一致するインダクタを通常固定または加熱するよりもむしろ完全に調整可能な電力に設定すると、ユーザーを提供を目的とする粗手順で調整。

5. インピーダンスマッチングトランスです。

作業コイルにインバーターの電源インピーダンス変換を実行するのにはタップの RF 電源トランスを使用して粗手順を変えることができます。LCLR 配置の利点のほとんどがに扱いにくく、高いフェライト電源トランスの除去は、システムパラメーター周波数依存ではない方法での大規模な変化を応えることができます。フェライト電源トランスは、電気的絶縁として電源スループットを設定するインピーダンス変換の義務を実行するにもできます。

さらにフェライトトランスインバーターの出力と L 一致回路への入力の間に配置されている場合多くの方法でその設計上の制約が緩和されます。まず、この位置に、トランスの検索両方の巻線のインピーダンスが比較的高いであることを意味します。すなわち電圧は高く、電流が比較的小さい。従来のフェライトの電源トランスのこれらの条件を設計する方が簡単です。大規模な作業コイルの電流循環冷却の問題を大幅に削減フェライトトランスから保持されます。第二に、変圧器、方形波出力電圧インバーターから見ているが、それの巻線が正弦波電流を運ぶ。高周波高調波の欠如トランスによる表皮効果および近接効果導体内の暖房を低減します。

最後にトランス設計は最小 inter-winding 容量と増加漏れインダクタンスを犠牲にして良好な絶縁性を最適化する必要があります。この理由は、この位置に単にあるトランスで展示、漏れインダクタンス L 一致回路への入力に一致するに追加することです。したがって、トランスの漏れインダクタンスではない inter-winding 容量としてパフォーマンスに有害として。

6. 位相制御による H 橋の。

作業コイル電圧給電フルブリッジ (H ブリッジ) インバーターによって駆動されると電力制御を達成するための別の方法ですまだ。ブリッジの足の両方のスイッチング瞬間を個別に制御することができる場合 2 つの橋の足の間の位相を調整することによって、制御電源のスループットの可能性を開きます。

両方の段階で正確足スイッチをブリッジすると、彼らは両方同じ電圧を出力します。両端間の電圧はありませんつまり、

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