EP2890217B1 - Dispositif de commande pour unités de chauffage par induction - Google Patents

Dispositif de commande pour unités de chauffage par induction Download PDF

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EP2890217B1
EP2890217B1 EP12883809.1A EP12883809A EP2890217B1 EP 2890217 B1 EP2890217 B1 EP 2890217B1 EP 12883809 A EP12883809 A EP 12883809A EP 2890217 B1 EP2890217 B1 EP 2890217B1
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slave
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inverter
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shaped heating
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Tetsuji Doizaki
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
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    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/14—Tools, e.g. nozzles, rollers, calenders

Definitions

  • the first material loop circuit 10 includes an entry material resistor R1 and an entry material end resistor R2 of the material to be heated 1.
  • the second material loop circuit 11 includes a delivery material resistor R3 and a delivery material end resistor R4 of the material to be heated 1.
  • the ground loop circuit 12 includes a ground resistor R0, the entry material end resistor R2, and the delivery material end resistor R4.
  • the slave current phase control circuit 28 synchronized the phase of an output current (a slave inductor current Is) from the slave inverter 19b with the phase of an output current (a master inductor current Im) from the master inverter 19a.
  • a slave inductor current Is an output current from the slave inverter 19b
  • a master inductor current Im an output current from the master inverter 19a.
  • FIG. 7 is a block diagram of a control device for induction heating units in Embodiment 2 of the present invention. Parts which are the same as those in Embodiment 1 or corresponding parts bear identical reference numerals and are not described herein.
  • the phase of the output voltage from the slave inverter 19b is synchronized with the phase of the output voltage from the master inverter 19a by opening and closing the disconnecting switch 32. For this reason, it is possible to prevent a decrease in the heating efficiency of the slave C-shaped heating unit 6.
  • the slave frequency synchronizing reactor 35 is connected in series to the slave series resonance capacitor 23b and connected in parallel to the slave C-shaped heating unit 6.
  • the disconnecting switch 32 is connected in series to the slave series resonance capacitor 23b and the slave frequency synchronizing reactor 35 and connected in parallel to the slave C-shaped heating unit 6.
  • the slave voltage phase control circuit 33 has the function of synchronizing the phase of the output voltage from the slave inverter 19b with the phase of the output voltage from the master inverter 19a by opening and closing the disconnecting switch 32.
  • the resonance frequency Fs0 of the salve-side circuit changes continuously by controlling the voltage applied to the slave frequency synchronizing reactor 35.

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  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Claims (6)

  1. Dispositif de commande pour un système de chauffage par induction destiné à chauffer un matériau (1) quand il est acheminé à travers un canal d'acheminement du système de chauffage par induction dans une direction d'acheminement, le système de chauffage par induction comprenant : une paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) agencées le long de la direction d'acheminement sur un côté du canal d'acheminement; et une paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) agencées le long de la direction d'acheminement sur l'autre côté du canal d'acheminement opposé à la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C, dans lequel la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) et la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) forment un agencement rectangulaire,
    le dispositif de commande comprenant :
    une partie de commande de fréquence maîtresse (26) agencée pour régler une fréquence de fonctionnement d'un onduleur maître (19a), qui entraîne la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b), de sorte qu'une phase d'une tension de sortie et une phase d'un courant de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) sont synchronisées ;
    une partie de commande de fréquence asservie (27) agencée pour synchroniser une fréquence de fonctionnement d'un onduleur asservi (19b), qui entraîne la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b), avec la fréquence de fonctionnement de l'onduleur maître (19a) ;
    une partie de commande de phase de courant asservi (28) agencée pour synchroniser une phase d'un courant de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase du courant de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) ;
    une partie de commande de tension maîtresse (29) agencée pour régler une largeur d'impulsion de la tension de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) ;
    une partie de commande de tension asservie (30) agencée pour régler une largeur d'impulsion d'une tension de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) ; et
    une partie de commande de phase de tension asservie (33) agencée pour synchroniser une phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) après que la partie de commande de phase de courant asservi (28) a synchronisé la phase du courant de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase du courant de sortie provenant de l'onduleur maître (19a),
    dans lequel l'onduleur maître (19a) et l'onduleur asservi (19b) sont agencés pour entraîner la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) et la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) de sorte que :
    des directions de flux magnétique dans la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) sont opposées entre elles,
    des directions de flux magnétique dans la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) sont opposées entre elles,
    des directions de flux magnétique dans les respectives (5a, 6a) de la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) et de la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) qui se situent en amont le long de la direction d'acheminement sont opposées entre elles, et
    des directions de flux magnétique dans les respectives (5b, 6b) de la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) et de la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) qui se situent en aval le long de la direction d'acheminement sont opposées entre elles.
  2. Dispositif de commande pour unités de chauffage par induction selon la revendication 1, comprenant en outre :
    un condensateur à résonance série asservi (23b) connecté entre l'unité de chauffage asservie en forme de C (6) et l'onduleur asservi (19b) ;
    un condensateur de synchronisation de fréquence asservi (31) connecté an parallèle au condensateur à résonance série asservi (23b) ; et
    un commutateur de déconnexion (32) connecté en parallèle au condensateur à résonance série asservi (23b) et connecté en série au condensateur de synchronisation de fréquence asservi (31),
    dans lequel la partie de commande de phase de tension asservie (33) est agencée pour synchroniser la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) en ouvrant et fermant le commutateur de déconnexion (32).
  3. Dispositif de commande pour unités de chauffage par induction selon la revendication 1, comprenant en outre :
    un condensateur à résonance série asservi (23b) connecté entre l'unité de chauffage asservie en forme de C (6) et l'onduleur asservi (19b) ;
    un condensateur de synchronisation de fréquence asservi (31) connecté an parallèle au condensateur à résonance série asservi (23b) ; et
    un dispositif de commande de phase de tension asservi (34) connecté en parallèle au condensateur à résonance série asservi (23b) et connecté en série au condensateur de synchronisation de fréquence asservi (31),
    dans lequel la partie de commande de phase de tension asservie (33) est agencée pour synchroniser la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) en commandant une tension appliquée au condensateur de synchronisation de fréquence asservi (31) par le biais de l'utilisation du dispositif de commande de phase de tension asservi (34).
  4. Dispositif de commande pour unités de chauffage par induction selon la revendication 1, comprenant en outre :
    un condensateur à résonance série asservi (23b) connecté entre l'unité de chauffage asservie en forme de C (6) et l'onduleur asservi (19b) ;
    un réacteur de synchronisation de fréquence asservi (35) connecté en série au condensateur à résonance série asservi (23b) et connecté en parallèle à l'unité de chauffage asservie en forme de C (6) ; et
    un commutateur de déconnexion (32) connecté en série au condensateur à résonance série asservi (23b) et au réacteur de synchronisation de fréquence asservi (35) et connecté en parallèle à l'unité de chauffage asservie en forme de C (6),
    dans lequel la partie de commande de phase de tension asservie (33) est agencée pour synchroniser la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) en ouvrant et fermant le commutateur de déconnexion (32).
  5. Dispositif de commande pour unités de chauffage par induction selon la revendication 1, comprenant en outre :
    un condensateur à résonance série asservi (23b) connecté entre l'unité de chauffage asservie en forme de C (6) et l'onduleur asservi (19b) ;
    un réacteur de synchronisation de fréquence asservi (35) connecté en série au condensateur à résonance série asservi (23b) et connecté en parallèle à l'unité de chauffage asservie en forme de C (6) ; et
    un dispositif de commande de phase de tension asservi (34) connecté en série au condensateur à résonance série asservi (23b) et au réacteur de synchronisation de fréquence asservi (35) et connecté en parallèle à l'unité de chauffage asservie en forme de C (6),
    dans lequel la partie de commande de phase de tension asservie (33) est agencée pour synchroniser la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) en commandant une tension appliquée au réacteur de synchronisation de fréquence asservi (35) par le biais de l'utilisation du dispositif de commande de phase de tension asservi (34).
  6. Système de chauffage par induction pour chauffer un matériau (1) quand il est acheminé à travers un canal d'acheminement du système de chauffage par induction dans une direction d'acheminement, le système de chauffage par induction comprenant :
    une paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) des quatre unités de chauffage en forme de C agencées le long de la direction d'acheminement sur un côté du canal d'acheminement ;
    une paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) agencées le long de la direction d'acheminement sur l'autre côté du canal d'acheminement opposé à la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C,
    dans lequel la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) et la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) forment un agencement rectangulaire ; et
    un dispositif de commande comprenant :
    une partie de commande de fréquence maîtresse (26) agencée pour régler une fréquence de fonctionnement d'un onduleur maître (19a), qui entraîne la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b), de sorte qu'une phase d'une tension de sortie et une phase d'un courant de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) sont synchronisées ;
    une partie de commande de fréquence asservie (27) agencée pour synchroniser une fréquence de fonctionnement d'un onduleur asservi (19b), qui entraîne la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b), avec la fréquence de fonctionnement de l'onduleur maître (19a) ;
    une partie de commande de phase de courant asservi (28) agencée pour synchroniser une phase d'un courant de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase du courant de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) ;
    une partie de commande de tension maîtresse (29) agencée pour régler une largeur d'impulsion de la tension de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) ;
    une partie de commande de tension asservie (30) agencée pour régler une largeur d'impulsion d'une tension de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) ; et
    une partie de commande de phase de tension asservie (33) agencée pour synchroniser une phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase de la tension de sortie provenant de l'onduleur maître (19a) après que la partie de commande de phase de courant asservi (28) a synchronisé la phase du courant de sortie provenant de l'onduleur asservi (19b) avec la phase du courant de sortie provenant de l'onduleur maître (19a),
    dans lequel l'onduleur maître (19a) et l'onduleur asservi (19b) sont agencés pour entraîner la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) et la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) de sorte que :
    des directions de flux magnétique dans la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) sont opposées entre elles,
    des directions de flux magnétique dans la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) sont opposées entre elles,
    des directions de flux magnétique dans les respectives (5a, 6a) de la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) et de la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) qui se situent en amont le long de la direction d'acheminement sont opposées entre elles, et
    des directions de flux magnétique dans les respectives (5b, 6b) de la paire d'unités de chauffage maîtresses en forme de C (5a, 5b) et de la paire d'unités de chauffage asservies en forme de C (6a, 6b) qui se situent en aval le long de la direction d'acheminement sont opposées entre elles.
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