BR112015004000B1

BR112015004000B1 - dispositivo de controle para um sistema de aquecimento por indução e sistema de aquecimento por indução

Info

Publication number: BR112015004000B1
Application number: BR112015004000-4A
Authority: BR
Inventors: Tetsuji Doizaki
Original assignee: Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2020-11-10
Also published as: BR112015004000A2; KR20150041020A; KR101617132B1; CN104584683B; TWI565365B; IN2015DN00902A; EP2890217A1; JP5983748B2; TW201410077A; JPWO2014033805A1; CN104584683A; WO2014033805A1; EP2890217B1; EP2890217A4

Abstract

DISPOSITIVO DE CONTROLE PARA UNIDADES DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO. Dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução capaz de controlar temperatura individualmente em porções laterais de material a ser aquecido impedindo a indução mútua entre unidades de aquecimento por indução, compreendendo: unidade mestra de controle de frequência que ajusta frequência de operação de inversor mestre que aciona unidade mestra de aquecimento por indução de formato em C fornecida em lado do material a ser aquecido, permitindo sincronizar fases de tensão e de corrente de saída do inversor mestre ; unidade escrava de controle de frequência que sincroniza frequência de operação de inversor escravo, que aciona unidade escrava de aquecimento por indução de formato em C fornecida no outro lado do material a ser aquecido, com frequência de operação do inversor mestre; parte escrava de controle de fase de corrente que sincroniza fases de corrente de saída do inversor escravo e inversor mestre; unidade mestra de controle de tensão que ajusta uma largura de pulso da tensão de saída do inversor mestre; e unidade escrava de controle de tensão que ajusta uma largura de pulso de uma tensão de saída do inversor escravo.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução.

TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Tem-se proposto dispositivos de controle nos quais um par de unidades de aquecimento por indução disposto nas proximidades de ambas as porções laterais de um material que deve ser aquecido é conectado em paralelo a uma fonte de potência. De acordo com esses dispositivos de controle, as fases de corrente das duas unidades de aquecimento por indução são sincronizadas. Por essa razão, um fenômeno anormal de indução mútua não ocorre entre as duas unidades de aquecimento por indução (consultar Literatura de Patente 1, por exemplo).

LISTA DE CITAÇÃO LITERATURA DE PATENTE

[0003] Literatura de Patente 1: Patente Japonesa n°. 3156746

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA

[0004] Contudo, a mesma tensão é aplicada às duas unidades de aquecimento por indução descritas na Literatura de Patente 1. Por essa razão, é impossível controlar individualmente a potência fornecida a cada uma das unidades de aquecimento por indução. Isto é, é impossível controlar individualmente as quantidades de elevação de temperatura em uma porção lateral e na outra porção lateral de um material que deve ser aquecido.

[0005] A presente invenção é feita a fim de solucionar o problema descrito acima e um objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução que tenha capacidade de controlar individualmente quantidades de elevação de temperatura em uma porção lateral e na outra porção lateral de um material que deve ser aquecido, enquanto impede a ocorrência de um fenômeno anormal de indução mútua entre as duas unidades de aquecimento por indução.

MEIOS PARA SOLUCIONAR OS PROBLEMAS

[0006] Um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução da presente invenção inclui uma parte mestra de controle de frequência que ajusta uma frequência de operação de um inversor mestre, o qual aciona uma unidade mestra de aquecimento por indução de formato em C fornecida em um lado de um material que deve ser aquecido, de modo que uma fase de uma tensão de saída e uma fase de uma corrente de saída do inversor mestre são sincronizadas;

[0007] uma parte escrava de controle de frequência que sincroniza uma frequência de operação de um inversor escravo, o qual aciona uma unidade escrava de aquecimento por indução de formato em C fornecida no outro lado do material que deve ser aquecido, com a frequência de operação do inversor mestre; uma parte escrava de controle de fase de corrente que sincroniza uma fase de uma corrente de saída do inversor escravo com a fase da corrente de saída do inversor mestre; uma parte mestra de controle de tensão que ajusta uma largura de pulso da tensão de saída do inversor mestre e uma parte escrava de controle de tensão que ajusta uma largura de pulso de uma tensão de saída do inversor escravo.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0008] De acordo com a presente invenção, é possível controlar individualmente quantidades de elevação de temperatura em uma porção lateral e na outra porção lateral de um material que deve ser aquecido enquanto se impede a ocorrência de um fenômeno anormal de indução mútua entre as duas unidades de aquecimento por indução.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma unidade de aquecimento por indução a qual é aplicada um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0010] A Figura 2 mostra alças de aquecimento por indução da unidade de aquecimento por indução para as quais é usado o dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0011] A Figura 3 é um diagrama de blocos do dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0012] A Figura 4 mostra um circuito mestre lateral e um circuito escravo lateral que são usados no dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0013] A Figura 5 é um diagrama explicativo para o procedimento de ajuste para a operação do inversor mestre e do inversor escravo que são usados no dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0014] A Figura 6 mostra valores Q do circuito mestre lateral e do circuito escravo lateral do dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0015] A Figura 7 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 2 da presente invenção.

[0016] A Figura 8 é um diagrama explicativo para a frequência de ressonância do dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 2 da presente invenção.

[0017] A Figura 9 corresponde à Figura 5 na modalidade 2 da presente invenção.

[0018] A Figura 10 corresponde à Figura 6 na modalidade 2 da presente invenção.

[0019] A Figura 11 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 3 da presente invenção.

[0020] A Figura 12 é um diagrama explicativo para a frequência de ressonância do dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 3 da presente invenção.

[0021] A Figura 13 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 4 da presente invenção.

[0022] A Figura 14 corresponde à Figura 8 na modalidade 4 da presente invenção.

[0023] A Figura 15 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 5 da presente invenção.

[0024] A Figura 16 corresponde à Figura 12 na modalidade 5 da presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0025] Modalidades da presente invenção são descritas de acordo com os desenhos anexos. Em cada um dos desenhos, faz-se referência a partes idênticas ou correspondentes por referências numéricas idênticas e não são repetidamente descritas ou descritas simplesmente conforme apropriado.

MODALIDADE 1

[0026] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma unidade de aquecimento por indução a qual é aplicada um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0027] Conforme mostrado na Figura 1, um material que deve ser aquecido 1 é sustentado por um cilindro condutor de entrada 2 e um cilindro condutor de liberação 3. Ambas as porções de extremidade do cilindro condutor de entrada 2 e ambas as porções de extremidade do cilindro condutor de liberação 3 são conectadas aos solos 4.

[0028] Uma unidade mestra de aquecimento de formato em C 5 é disposta próxima a um lado do material que deve ser aquecido 1. A unidade mestra de aquecimento de formato em C 5 inclui um indutor mestre de entrada de formato em C 5a e um indutor mestre de liberação de formato em C 5b. O indutor mestre de entrada de formato em C 5a e o indutor mestre de liberação de formato em C 5b são dispostos ao longo do sentido de condução do material que deve ser aquecido 1. O indutor mestre de entrada de formato em C 5a e o indutor mestre de liberação de formato em C 5b são formados de uma maneira tal que os sentidos de fluxo magnético sejam opostos um a outro.

[0029] Uma unidade escrava de aquecimento de formato em C 6 é disposta próxima ao outro lado do material que deve ser aquecido 1. A unidade escrava de aquecimento de formato em C 6 inclui um indutor escravo de entrada de formato em C 6a e um indutor escravo de liberação de formato em C 6b. O indutor escravo de entrada de formato em C 6a e o indutor escravo de liberação de formato em C 6b são dispostos ao longo do sentido de condução do material que deve ser aquecido 1. O indutor escravo de entrada de formato em C 6a e o indutor escravo de liberação de formato em C 6b são formados de maneira que sentidos de fluxo magnético sejam opostos um ao outro.

[0030] O indutor mestre de entrada de formato em C 5a e o indutor escravo de entrada de formato em C 6a são formados de tal maneira que os sentidos de fluxo magnético sejam opostos um ao outro. O indutor mestre de liberação de formato em C 5b e o indutor escravo de liberação de formato em C 6b são formados de tal maneira que os sentidos de fluxo magnético sejam opostos um ao outro.

[0031] Quando uma corrente flui no indutor mestre de entrada de formato em C 5a, é formado um fluxo magnético de indutor de entrada. Uma corrente de material 7a flui no material que deve ser aquecido 1 por esse fluxo magnético de indutor de entrada. Quando uma corrente flui no indutor mestre de liberação de formato em C 5b, é formado um fluxo magnético de indutor de liberação. Uma corrente de material 7b flui no material que deve ser aquecido 1 por esse fluxo magnético de indutor de liberação. Uma porção lateral do material que deve ser aquecido 1 é aquecida pelas correntes de materiais 7a e 7b.

[0032] Quando uma corrente flui no indutor escravo de entrada de formato em C 6a, é formado um fluxo magnético de indutor de entrada. Uma corrente de material 7c flui no material que deve ser aquecido 1 por esse fluxo magnético de indutor de entrada. Quando uma corrente flui no indutor escravo de liberação de formato em C 6b, é formado um fluxo magnético de indutor de liberação. Uma corrente de material 7d flui no material que deve ser aquecido 1 por esse fluxo magnético de indutor de liberação. A outra porção lateral do material que deve ser aquecido 1 é aquecida pelas correntes materiais 7c e 7d.

[0033] Nessa ocasião, entre uma extremidade do cilindro condutor de entrada 2 e uma porção próxima ao indutor mestre de entrada de formato em C 5a, uma corrente de solo 8a pode fluir no material que deve ser aquecido 1. Entre uma extremidade do cilindro condutor de liberação 3 e uma porção próxima ao indutor mestre de liberação de formato em C 5b, uma corrente de solo 8b pode fluir no material que deve ser aquecido 1. Entre a outra extremidade do cilindro condutor de entrada 2 e uma porção próxima ao indutor escravo de entrada de formato em C 6a, uma corrente de solo 8c pode fluir no material que deve ser aquecido 1. Entre a outra extremidade do cilindro condutor de liberação 3 e uma porção próxima ao indutor escravo de liberação de formato em C 6b, uma corrente de solo 8d pode fluir no material que deve ser aquecido 1.

[0034] Em um caso em que a corrente de solo 8a é alta, um arco 9 pode ser formado em um ponto de contato entre uma extremidade do cilindro condutor de entrada 2 e o material que deve ser aquecido 1. Em um caso em que a corrente de solo 8b é alta, um arco 9 pode ser formado em um ponto de contato entre uma extremidade do cilindro condutor de liberação 3 e o material que deve ser aquecido 1. Em um caso em que a corrente de solo 8c é alta, um arco 9 pode ser formado em um ponto de contato entre a outra extremidade do cilindro condutor de entrada 2 e o material que deve ser aquecido 1. Em um caso em que a corrente de solo 8d é alta, um arco 9 pode ser formado em um ponto de contato entre a outra extremidade do cilindro condutor de liberação 3 e o material que deve ser aquecido 1.

[0035] A seguir, é descrito um método de impedir a formação do arco 9 com o auxílio da Figura 2.

[0036] A Figura 2 mostra alças de aquecimento por indução da unidade de aquecimento por indução para os quais é usado o dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0037] Um primeiro circuito fechado de material 10, um segundo circuito fechado de material 11 e um circuito fechado de solo 12 são formados no lado mestre e no lado escravo.

[0038] O primeiro circuito fechado de material 10 inclui um resistor de material de entrada R1 e um resistor de extremidade de material de entrada R2 do material que deve ser aquecido 1. O segundo circuito fechado de material 11 inclui um resistor de material de liberação R3 e um resistor de extremidade de material de liberação R4 do material que deve ser aquecido 1. O circuito fechado de solo 12 inclui um resistor de solo RO, o resistor de extremidade de material de entrada R2 e o resistor de extremidade de material de liberação R4.

[0039] Um fluxo magnético de indutor de entrada ψ1 penetra através do primeiro circuito fechado de material 10. Uma corrente de material de entrada 13 flui através dessa penetração. Em contraste a isso, um fluxo magnético de indutor de liberação ψ2 penetra através do segundo circuito fechado de material 11. Uma corrente de material de liberação 14 flui através dessa penetração.

[0040] Em contraste a isso, no circuito fechado de solo 12, a quantidade do fluxo magnético de indutor de entrada ψ1 e a quantidade do fluxo magnético de indutor de liberação ψ2 são idênticos nos sentidos opostos um ao outro. Por essa razão, o fluxo magnético compósito do fluxo magnético de indutor de entrada ψ1 e o fluxo magnético de indutor de liberação ψ2 é zero. Como resultado, uma corrente de solo 15 que flui entre o cilindro condutor de entrada 2 e o solo 4, a corrente de solo 15 que flui no material que deve ser aquecido 1 e a corrente de solo 15 que flui entre o cilindro condutor de liberação 3 e o solo 4 são zero. Por essa razão, o arco 9 não é formado. Isto é, o dano de arco não ocorre na superfície do cilindro condutor de entrada 2, nem na superfície do cilindro condutor de liberação 3 e nem na superfície do material que deve ser aquecido 1.

[0041] A seguir, é descrito o dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução com o auxílio da Figura 3.

[0042] A Figura 3 é um diagrama de blocos do dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0043] Na Figura 3, uma fonte de potência de inversor alimentado por tensão 16 inclui um retificador 17, um capacitor de regularização 18, um inversor mestre 19a e um inversor escravo 19b.

[0044] O retificador 17 tem a função de retificar uma fonte de potência AC 20. O capacitor de regularização 18 tem a função de regularizar uma tensão de saída CC do retificador 17. O inversor mestre 19a e o inversor escravo 19b são conectados em paralelo. O inversor mestre 19a e o inversor escravo 19b têm a função de exercer um controle PWM sobre a tensão CC regularizada pelo capacitor de regularização 18.

[0045] Um dispositivo de correspondência alimentado por tensão 21 inclui um transformador mestre de correspondência 22a, um capacitor mestre de ressonância em série 23a, um detector mestre de corrente 24a, um detector mestre de tensão 25a, um transformador escravo de correspondência 22b, um capacitor escravo de ressonância em série 23b, um detector escravo de corrente 24b e um detector escravo de tensão 25b.

[0046] O transformador mestre de correspondência 22a é conectado entre o inversor mestre 19a e a unidade mestra de aquecimento de formato em C 5. O capacitor mestre de ressonância em série 23a é conectado entre o transformador mestre de correspondência 22a e a unidade mestra de aquecimento de formato em C 5. O detector mestre de corrente 24a é conectado entre o capacitor mestre de ressonância em série 23a e a unidade mestra de aquecimento de formato em C 5. O detector mestre de tensão 25a é conectado entre o detector mestre de corrente 24a e a unidade mestra de aquecimento de formato em C 5.

[0047] O transformador escravo de correspondência 22b é conectado entre o inversor escravo 19b e a unidade escrava de aquecimento de formato em C 6. O capacitor escravo de ressonância em série 23b é conectado entre o transformador escravo de correspondência 22b e a unidade escrava de aquecimento de formato em C 6. O detector escravo de corrente 24b é conectado entre o capacitor escravo de ressonância em série 23b e a unidade escrava de aquecimento de formato em C 6. O detector escravo de tensão 25b é conectado entre o detector escravo de corrente 24b e a unidade escrava de aquecimento de formato em C 6.

[0048] Nessa modalidade, são fornecidos um circuito mestre de controle de frequência (uma parte mestra de controle de frequência) 26, um circuito escravo de controle de frequência (uma parte escrava de controle de frequência) 27, um circuito escravo de controle de fase de corrente (uma parte escrava de controle de fase de corrente) 28, um circuito mestre de controle de tensão (uma parte mestra de controle de tensão) 29 e um circuito escravo de controle de tensão (uma parte escrava de controle de tensão) 30.

[0049] O circuito mestre de controle de frequência 26 tem a função de ajustar uma frequência de operação do inversor mestre 19a ao receber o retorno de um valor de detecção do detector mestre de corrente 24a e um valor de detecção do detector mestre de tensão 25a. O circuito escravo de controle de frequência 27 tem a função de ajustar uma frequência de operação do inversor mestre 19a ajustada pelo circuito mestre de controle de frequência 26 a uma frequência de operação do inversor escravo 19b. O circuito escravo de controle de fase de corrente 28 tem a função de ajustar a fase de uma corrente de saída do inversor escravo 19b ao receber o retorno de um valor de detecção do detector mestre de corrente 24a e um valor de detecção do detector escravo de corrente 24b.

[0050] O circuito mestre de controle de tensão 29 tem a função de ajustar a largura de pulso de uma tensão de saída do inversor mestre 19a ao receber uma instrução de fora e o retorno de um valor de detecção do detector mestre de tensão 25a. O circuito escravo de controle de tensão 30 tem a função de ajustar a largura de pulso de uma tensão de saída do inversor escravo 19b ao receber uma instrução de fora e o retorno de um valor de detecção do detector escravo de tensão 25b.

[0051] A seguir, as frequências de operação do inversor mestre 19a e do inversor escravo 19b são descritas com o auxílio da Figura 4.

[0052] A Figura 4 mostra um circuito mestre lateral e um circuito escravo lateral que são usados no dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0053] Conforme mostrado na Figura 4, uma capacidade eletrostática do capacitor mestre de ressonância em série 23a é denotada por Cm, uma resistência de carga no lado mestre é denotada por Rm e uma indução de carga é denotada por Lm. Nesse caso, uma frequência de ressonância FmO do circuito mestre lateral é expressa pela Equação (1) abaixo. EQUAÇÃO 1

[0054] Conforme mostrado na Figura 4, uma capacidade eletrostática do capacitor escravo de ressonância em série 23b é denotada por Cs, uma resistência de carga no lado escravo é denotada por Rs e uma indução de carga é denotada por Ls. Nesse caso, uma frequência de ressonância FsO do circuito escravo lateral é expressa pela Equação (2) abaixo. EQUAÇÃO 2

[0055] Se o inversor mestre 19a operar com a frequência de ressonância FmO, o fator de potência do inversor mestre 19a é 1. Em contraste a isso, se o inversor escravo 19b operar com a frequência de ressonância FsO, o fator de potência do inversor escravo 19b é 1.

[0056] Contudo, geralmente, FmO e FsO são diferentes. Por essa razão, se o inversor mestre 19a operar com a frequência de ressonância FmO e o inversor escravo 19b operar com a frequência de ressonância FsO, então, um fenômeno de indução mútua anormal ocorre entre a unidade mestra de aquecimento de formato em C 5 e a unidade escrava de aquecimento de formato em C 6.

[0057] Portanto, o dispositivo de controle dessa modalidade sincroniza a frequência de operação do inversor mestre 19a com a frequência de operação do inversor escravo 19b.

[0058] A seguir, um procedimento de ajuste para a operação do inversor mestre 19a e do inversor escravo 19b é descrito com o auxílio da Figura 5.

[0059] A Figura 5 é um diagrama explicativo para o procedimento de ajuste para a operação do inversor mestre e do inversor escravo que são usados no dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0060] A parte superior da Figura 5 mostra correntes que fluem na unidade mestra de aquecimento de formato em C 5 e na unidade escrava de aquecimento de formato em C 6. A parte do meio da Figura 5 mostra uma tensão de saída do inversor mestre 19a. A parte inferior da Figura mostra uma tensão de saída do inversor escravo 19b.

[0061] Primeiramente, o circuito mestre de controle de frequência 26 ajusta a frequência de operação do inversor mestre 19a à frequência de ressonância FmO de modo que o fator de potência do inversor mestre 19a seja igual a 1. Isto é, conforme mostrado na parte superior e na parte do meio da Figura 5, a frequência de operação do inversor mestre 19a é ajustada de modo que a fase de uma tensão de saída Vim do inversor mestre 19a seja sincronizada com a fase de uma corrente de saída (uma corrente mestra de indução lm). Como resultado, conforme mostrado na parte superior e na parte do meio da Figura 5, o tempo de ciclo do circuito mestre lateral é ajustado para t0.

[0062] Posteriormente, o circuito escravo de controle de frequência 27 ajusta a frequência de ressonância FmO do circuito mestre lateral conforme a frequência de operação do inversor escravo 19b. Como resultado, conforme mostrado na parte inferior da Figura 5, o tempo de ciclo do circuito escravo lateral é também ajustado para t0.

[0063] Posteriormente, conforme mostrado na parte superior da Figura 5, o circuito escravo de controle de fase de corrente 28 sincroniza a fase de uma corrente de saída (uma corrente escrava de indução Is) do inversor escravo 19b com a fase de uma corrente de saída (uma corrente mestra de indução lm) do inversor mestre 19a. Como resultado, a geração de uma corrente de batimento por uma corrente de indução mútua é suprimida na unidade mestra de aquecimento de formato em C 5 e na unidade escrava de aquecimento de formato em C 6. Isto é, a unidade mestra de aquecimento de formato em C 5 e a unidade escrava de aquecimento de formato em C 6 podem evitar falhas pelo fluxo de uma sobrecarga.

[0064] A seguir, os valores Q do circuito mestre lateral e do circuito escravo lateral são descritos com o auxilio da Figura 6.

[0065] A Figura 6 mostra valores Q do circuito mestre lateral e do circuito escravo lateral do dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 1 da presente invenção.

[0066] Conforme mostrado na Figura 6, é considerado um caso em que frequência de ressonância FmO do circuito mestre lateral desvia-se da frequência de ressonância FOs do circuito escravo. Nesse caso, uma frequência de operação F0 do inversor mestre 19a e do inversor escravo 19b é ajustada à frequência de ressonância FmO do circuito mestre lateral. Nesse caso, um valor Q QmO do circuito mestre lateral é um valor máximo na curva de valor Q Qm do circuito mestre lateral. Por essa razão, a potência máxima que pode ser aplicada à unidade mestra de aquecimento de formato em C 5 é mantida. Em contraste a isso, um valor Q QsO do circuito escravo lateral não é um valor máximo na curva de valor Q Qs do circuito escravo lateral. Por essa razão, a potência máxima que pode ser aplicada à unidade escrava de aquecimento de formato em C 6 diminui.

[0067] De acordo com a modalidade 1 descrita acima, a fase de corrente de saída do inversor escravo 19b é sincronizada com a fase de corrente de saída do inversor mestre 19a. As larguras de pulso das tensões de saída do inversor mestre 19a e do inversor escravo 19b são ajustadas individualmente. Por essa razão, é possível controlar individualmente quantidades de elevação de temperatura em uma porção lateral e na outra porção lateral do material que deve ser aquecido 1 enquanto se impede a ocorrência de fenômeno anormal de indução mútua entre as duas unidades de aquecimento por indução.

MODALIDADE 2

[0068] A Figura 7 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 2 da presente invenção. As partes que são iguais àquelas na modalidade 1 ou as partes correspondentes portam referências numéricas idênticas e não são descritas no presente documento.

[0069] O dispositivo de controle da modalidade 2 é tal que um capacitor de sincronização de frequência 31, uma chave de desconexão 32 e um circuito escravo de controle de fase de tensão 33 são adicionados ao dispositivo de controle da modalidade 1.

[0070] O capacitor escravo de sincronização de frequência 31 é conectado em paralelo ao capacitor escravo de ressonância em série 23b entre o transformador escravo de correspondência 22b e a unidade escrava de aquecimento de formato em C 6. A chave de desconexão 32 é conectada em paralelo ao capacitor escravo de ressonância em série 23b e conectada em série ao capacitor escravo de sincronização de frequência 31. O circuito escravo de controle de fase de tensão 33 tem a função de abrir e fechar a chave de desconexão 32 ao receber o retorno do valor de detecção do detector escravo de corrente 24b e o valor de detecção do detector escravo de tensão 25b.

[0071] A seguir, a frequência de ressonância do circuito escravo lateral é descrita com o auxílio da Figura 8.

[0072] A Figura 8 é um diagrama explicativo para a frequência de ressonância do dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 2 da presente invenção.

[0073] Conforme mostrado na Figura 8, uma capacidade eletrostática do capacitor escravo de sincronização de frequência 31 é denotada por Css. No caso em que a chave de desconexão 32 é fechada, a frequência de ressonância FsO do circuito escravo lateral é expressa pela Equação (3) abaixo. EQUAÇÃO 3

[0074] A seguir, é descrito um procedimento de ajuste para as frequências de operação do inversor mestre 19a e do inversor escravo com o auxílio da Figura 9.

[0075] A Figura 9 corresponde à Figura 5 na modalidade 2 da presente invenção.

[0076] De modo similar à Figura 5, na Figura 9 a fase de corrente de saída do inversor mestre 19a é sincronizada com a fase de corrente de saída do inversor escravo 19b. Posteriormente, o circuito escravo de controle de fase de tensão 33 sincroniza a fase de tensão de saída do inversor escravo 19b com a fase de tensão de saída do inversor mestre 19a ao abrir e fechar a chave de desconexão 32.

[0077] A seguir, os valores Q do circuito mestre lateral e do circuito escravo lateral são descritos com o auxílio da Figura 10.

[0078] A Figura 10 corresponde à Figura 6 na modalidade 2 da presente invenção.

[0079] Conforme mostrado na Figura 10, a frequência de ressonância FmO do circuito mestre lateral é sincronizada com a frequência de ressonância FsO do circuito escravo lateral. Nesse caso, o valor Q QmO do circuito mestre lateral e o valor Q QsO do circuito escravo lateral são valores máximos. Por essa razão, é mantida a potência máxima que pode ser aplicada à unidade mestra de aquecimento de formato em C 5 e à unidade escrava de aquecimento de formato em C 6.

[0080] De acordo com a modalidade 2 descrita acima, a fase de tensão de saída do inversor escravo 19b é sincronizada com a fase de tensão de saída do inversor mestre 19a ao se abrir e fechar a chave de desconexão 32. Por essa razão, é possível impedir uma diminuição na eficiência de aquecimento da unidade escrava de aquecimento de formato em C 6.

MODALIDADE 3

[0081] A Figura 11 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 3 da presente invenção. As partes que são iguais àquelas na modalidade 2 ou as partes correspondentes portam referências numéricas idênticas e não são descritas no presente documento.

[0082] O dispositivo de controle da modalidade 3 é tal que a chave de desconexão 32 da modalidade 2 é substituída por um dispositivo de controle de fase de tensão escravo 34.

[0083] O circuito escravo de controle de fase de tensão 33 controla uma tensão aplicada ao capacitor escravo de sincronização de frequência 31 através do uso do dispositivo de controle de fase de tensão escravo 34. Como resultado, a fase de tensão de saída do inversor escravo 19b é sincronizada com a fase de tensão de saída do inversor mestre 19a.

[0084] A seguir, a frequência de ressonância do circuito escravo lateral é descrita com o auxílio da Figura 12.

[0085] A Figura 12 é um diagrama explicativo para a frequência de ressonância do dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 3 da presente invenção.

[0086] Na Figura 12, a frequência de ressonância FsO do circuito escravo lateral muda continuamente ao controlar a tensão aplicada ao capacitor escravo de sincronização de frequência 31.

[0087] De acordo com a modalidade 3 descrita acima, é possível controlar a tensão aplicada ao capacitor escravo de sincronização de frequência 31 através do uso do dispositivo de controle de fase de tensão escravo 34. Por essa razão, é possível garantir a sincronização da fase de tensão de saída do inversor escravo 19b com a fase de tensão de saída do inversor mestre 19a.

MODALIDADE 4

[0088] A Figura 13 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 4 da presente invenção. As partes que são iguais àquelas na modalidade 2 ou as partes correspondentes portam referências numéricas idênticas e não são descritas no presente documento.

[0089] O dispositivo de controle da modalidade 2 usa o capacitor escravo de sincronização de frequência 31. Por outro lado, o dispositivo de controle da modalidade 4 usa um reator escravo de sincronização de frequência 35.

[0090] O reator escravo de sincronização de frequência 35 é conectado em série ao capacitor escravo de ressonância em série 23b e conectado em paralelo à unidade escrava aquecimento de formato em C 6. A chave de desconexão 32 é conectada em série ao capacitor escravo de ressonância em série 23b e ao reator escravo de sincronização de frequência 35 e conectada em paralelo à unidade escrava de aquecimento de formato em C 6. O circuito escravo de controle de fase de tensão 33 tem a função de sincronizar a fase de tensão de saída do inversor escravo 19b com a fase de tensão de saída do inversor mestre 19a ao abrir e fechar a chave de desconexão 32.

[0091] A seguir, a frequência de ressonância do circuito escravo lateral é descrita com o auxílio da Figura 14.

[0092] A Figura 14 corresponde à Figura 8 na modalidade 4 da presente invenção.

[0093] Conforme mostrado na Figura 14, a indução do reator escravo de sincronização de frequência 35 é denotada por Lss. Em um caso em que a chave de desconexão 32 é fechada, a frequência de ressonância FsO do circuito escravo lateral é expressa pela Equação (4) abaixo. EQUAÇÃO 4

[0094] De acordo com a modalidade 4 descrita acima, como na modalidade 2, é possível impedir uma diminuição na eficiência de aquecimento da unidade escrava de aquecimento de formato em C 6.

MODALIDADE 5

[0095] A Figura 15 é um diagrama de blocos de um dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução na modalidade 5 da presente invenção. As partes que são iguais àquelas na modalidade 3 ou as partes correspondentes portam referências numéricas idênticas e não são descritas no presente documento.

[0096] O dispositivo de controle da modalidade 3 usa o capacitor escravo de sincronização de frequência 31. Por outro lado, o dispositivo de controle of modalidade 4 usa o reator escravo de sincronização de frequência 35.

[0097] A seguir, a frequência de ressonância do circuito escravo lateral é descrita com o auxílio da Figura 16.

[0098] A Figura 16 corresponde à Figura 12 na modalidade 5 da presente invenção.

[0099] Na Figura 16, a frequência de ressonância FsO do circuito escravo lateral muda continuamente ao controlar a tensão aplicada ao reator escravo de sincronização de frequência 35.

[00100] De acordo com a modalidade 5 descrita acima, é possível controlar a tensão aplicada ao reator escravo de sincronização de frequência 35 através do use do dispositivo de controle de fase de tensão escravo 34. Por essa razão, é possível garantir a sincronização da fase de uma tensão de saída do inversor escravo 19b com a fase de tensão de saída do inversor mestre 19a.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[00101] Conforme descrito até aqui, o dispositivo de controle para unidades de aquecimento por indução da presente invenção pode ser aplicado ao controle individual de quantidades de elevação de temperatura em uma porção lateral e na outra porção lateral de um material que deve ser aquecido.

DESCRIÇÃO DOS SÍMBOLOS

[00102] 1 material que deve ser aquecido, 2 cilindro condutor de entrada, 3 cilindro condutor de liberação, 4 solo, 5 unidade mestra de aquecimento de formato em C, 5a indutor mestre de entrada de formato em C, 5b indutor mestre de liberação de formato em C, 6 unidade escrava de aquecimento de formato em C, 6a indutor escravo de entrada de formato em C, 6b indutor escravo de liberação de formato em C, 7a-7d corrente de material, 8a-8d corrente de solo, 9 arco, 10 primeiro circuito fechado de material, 11 segundo circuito fechado de material, 12 circuito fechado de solo, 13, 14 corrente de material, 15 corrente de solo, 16 fonte de potência de inversor alimentado por tensão, 17 retificador, 18 capacitor de regularização, 19a inversor mestre, 19b inversor escravo, 20 fonte de potência AC, 21 dispositivo de correspondência alimentado por tensão, 22a transformador mestre de correspondência, 22b transformador escravo de correspondência, 23a capacitor mestre de ressonância em série, 23b capacitor escravo de ressonância em série, 24a detector mestre de corrente, 24b detector escravo de corrente, 25a detector mestre de tensão, 25b detector escravo de tensão, 26 circuito mestre de controle de frequência, 27 circuito escravo de controle de frequência, 28 circuito escravo de controle de fase de corrente, 29 circuito mestre de controle de tensão, 30 circuito escravo de controle de tensão, 31 capacitor de sincronização de frequência, 32 chave de desconexão, 33 circuito escravo de controle de fase de tensão, 34 dispositivo de controle de fase de tensão escravo, 35 reator escravo de sincronização de frequência.

Claims

1. Dispositivo de controle para um sistema de aquecimento por indução para aquecer um material (1) enquanto o mesmo é transportado através de um canal de transporte, do sistema de aquecimento por indução em uma direção de transporte, o sistema de aquecimento por indução compreendendo: um par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) disposto ao longo da direção de transporte em um lado do canal de transporte; e um par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) disposto ao longo da direção de transporte no outro lado do canal de transporte oposto ao par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b), em que o par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) e o par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) formam um arranjo retangular, o dispositivo de controle caracterizado pelo fato de que compreende: uma parte de controle de frequência mestra (26) disposta para ajustar uma frequência de operação de um inversor mestre (19a), que aciona o par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b), de modo que uma fase de uma tensão de saída e uma fase de uma corrente de saída do inversor mestre (19a) estejam sincronizadas; uma parte de controle de frequência escrava (27) disposta para sincronizar uma frequência de operação de um inversor escravo (19b), que aciona o par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b), com a frequência de operação do inversor mestre (19a); uma parte de controle de fase de corrente escrava (28) disposta para sincronizar uma fase de uma corrente de saída do inversor escravo (19b) com a fase da corrente de saída do inversor mestre (19a); uma parte de controle de tensão mestra (29) disposta para ajustar uma largura de pulso da tensão de saída do inversor mestre (19a); uma parte de controle de tensão escrava (30) disposta para ajustar uma largura de pulso de uma tensão de saída do inversor escravo (19b); e uma parte de controle de fase de tensão escrava (33) disposta para sincronizar uma fase da tensão de saída do inversor escravo (19b) com a fase da tensão de saída do inversor mestre (19a) após a parte de controle de fase de corrente escrava (28) sincronizar a fase da corrente de saída do inversor escravo (19b) com a fase da corrente de saída do inversor mestre (19a), em que o inversor mestre (19a) e o inversor escravo (19b) são dispostos para acionar o par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) e o par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) tal que: direções de fluxo magnético no par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) são opostas entre si, direções de fluxo magnético no par de unidades de aquecimento de formato em C escravas (6a, 6b) são opostas entre si, direções de fluxo magnético nos uns respectivos (5a, 6a) do par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) e do par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) que estão a montante ao longo da direção de transporte são opostas entre si, e direções de fluxo magnético nos uns respectivos (5b, 6b) do par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) e do par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) que estão a jusante ao longo da direção de transporte são opostas entre si.

2. Dispositivo de controle para um sistema de aquecimento por indução, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um capacitor de ressonância em série escravo (23b) conectado entre a unidade de aquecimento de formato em C escrava (6) e o inversor escravo (19b); um capacitor de sincronização de frequência escravo (31) conectado em paralelo ao capacitor de ressonância em série escravo (23b); e uma chave de desconexão (32) conectada em paralelo ao capacitor de ressonância em série escravo (23b) e conectada em série ao capacitor de sincronização de frequência escravo (31), em que a parte de controle de fase de tensão escrava (33) é disposta para sincronizar a fase da tensão de saída do inversor escravo (19b) com a fase de tensão de saída do inversor mestre (19a) ao abrir e fechar a chave de desconexão (32).

3. Dispositivo de controle para um sistema de aquecimento por indução, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um capacitor de ressonância em série escravo (23b) conectado entre a unidade de aquecimento de formato em C escrava (6) e o inversor escravo (19b); um capacitor de sincronização de frequência escravo (31) conectado em paralelo ao capacitor de ressonância em série escravo (23b); e um dispositivo de controle de fase de tensão escravo (34) conectado em paralelo ao capacitor de ressonância em série escravo (23b) e conectado em série ao capacitor de sincronização de frequência escravo (31), em que a parte de controle de fase de tensão escrava (33) é disposta para sincronizar a fase da tensão de saída do inversor escravo (19b) com a fase da tensão de saída do inversor mestre (19a) ao controlar uma tensão aplicada ao capacitor de sincronização de frequência escravo (31) através do uso do dispositivo de controle de fase de tensão escravo (34).

4. Dispositivo de controle para um sistema de aquecimento por indução, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um capacitor de ressonância em série escravo (23b) conectado entre a unidade de aquecimento de formato em C escrava (6) e o inversor escravo (19b); um reator de sincronização de frequência escravo (35) conectado em série ao capacitor de ressonância em série escravo (23b) e conectado em paralelo à unidade de aquecimento de formato em C escrava (6); e uma chave de desconexão (32) conectada em série ao capacitor de ressonância em série escravo (23b) e ao reator de sincronização de frequência escravo (35) e conectada em paralelo à unidade de aquecimento de formato em C escrava (6), em que a parte de controle de fase de tensão escrava (33) é disposta para sincronizar a fase da tensão de saída do inversor escravo (19b) com a fase de tensão de saída do inversor mestre (19a) ao abrir e fechar a chave de desconexão (32).

5. Dispositivo de controle para um sistema de aquecimento por indução, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um capacitor de ressonância em série escravo (23b) conectado entre a unidade de aquecimento de formato em C escrava (6) e o inversor escravo (19b); um reator de sincronização de frequência escravo (35) conectado em série ao capacitor de ressonância em série escravo (23b) e conectado em paralelo à unidade de aquecimento de formato em C escrava (6); e um dispositivo de controle de fase de tensão escravo (34) conectado em série ao capacitor de ressonância em série escravo (23b) e ao reator de sincronização de frequência escravo (35) e conectado em paralelo à unidade de aquecimento de formato em C escrava (6), em que a parte de controle de fase de tensão escrava (33) é disposta para sincronizar a fase da tensão de saída do inversor escravo (19b) com a fase da tensão de saída do inversor mestre (19a) ao controlar uma tensão aplicada ao reator de sincronização de frequência escravo (35) através do uso do dispositivo de controle de fase de tensão escravo (34).

6. Sistema de aquecimento por indução para aquecer um material (1) enquanto o mesmo é transportado através de um canal de transporte, do sistema de aquecimento por indução em uma direção de transporte, o sistema de aquecimento por indução caracterizado pelo fato de que compreende: um par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) disposto ao longo da direção de transporte em um lado do canal de transporte; um par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) disposto ao longo da direção de transporte no outro lado do canal de transporte oposto ao par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b), em que o par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) e o par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) formam um arranjo retangular, um dispositivo de controle compreendendo: uma parte de controle de frequência mestra (26) disposta para ajustar uma frequência de operação de um inversor mestre (19a), que aciona o par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b), de modo que uma fase de uma tensão de saída e uma fase de uma corrente de saída do inversor mestre (19a) estejam sincronizadas; uma parte de controle de frequência escrava (27) disposta para sincronizar uma frequência de operação de um inversor escravo (19b), que aciona o par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b), com a frequência de operação do inversor mestre (19a); uma parte de controle de fase de corrente escrava (28) disposta para sincronizar uma fase de uma corrente de saída do inversor escravo (19b) com a fase da corrente de saída do inversor mestre (19a); uma parte de controle de tensão mestra (29) disposta para ajustar uma largura de pulso da tensão de saída do inversor mestre (19a); uma parte de controle de tensão escrava (30) disposta para ajustar uma largura de pulso de uma tensão de saída do inversor escravo (19b); e uma parte de controle de fase de tensão escrava (33) disposta para sincronizar uma fase da tensão de saída do inversor escravo (19b) com a fase da tensão de saída do inversor mestre (19a) após a parte de controle de fase de corrente escrava (28) sincronizar a fase da corrente de saída do inversor escravo (19b) com a fase da corrente de saída do inversor mestre (19a), em que o inversor mestre (19a) e o inversor escravo (19b) são dispostos para acionar o par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) e o par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) tal que: direções de fluxo magnético no par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) são opostas entre si, direções de fluxo magnético no par de unidades de aquecimento de formato em C escravas (6a, 6b) são opostas entre si, direções de fluxo magnético nos uns respectivos (5a, 6a) do par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) e do par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) que estão a montante ao longo da direção de transporte são opostas entre si, e direções de fluxo magnético nos uns respectivos (5b, 6b) do par de unidades de aquecimento de formato em C mestras (5a, 5b) e do par de unidades de aquecimento de formato em C escravos (6a, 6b) que estão a jusante ao longo da direção de transporte são opostas entre si.