JP4886080B1 - 誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及び制御プログラム - Google Patents
誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及び制御プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4886080B1 JP4886080B1 JP2011063528A JP2011063528A JP4886080B1 JP 4886080 B1 JP4886080 B1 JP 4886080B1 JP 2011063528 A JP2011063528 A JP 2011063528A JP 2011063528 A JP2011063528 A JP 2011063528A JP 4886080 B1 JP4886080 B1 JP 4886080B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- induction heating
- coil
- frequency
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 162
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 129
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 80
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 79
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000003079 width control Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 235000012771 pancakes Nutrition 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- H05B6/36—Coil arrangements
- H05B6/44—Coil arrangements having more than one coil or coil segment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
【解決手段】近接して配置された複数の誘導加熱コイル11,12,13と、各々に直列接続されたコンデンサ21,22,23と、直流電圧から変換させられた高周波電圧を各々の前記誘導加熱コイル及びコンデンサの直列共振回路に印加する複数の逆変換装置30,35,31と、複数の逆変換装置を周波数同一かつ、電流同期させるとともに、複数の誘導加熱コイルに最大電力を供給する特定の逆変換装置が発生する高周波電圧と直列共振回路に流れる共振電流との位相差が最小になるように制御し、複数の逆変換装置に印加される直流電源電圧Vdcは、逆変換装置の出力電圧(Vinv)が相互誘導電圧(Vm)を超える電圧に設定されている制御回路50とを備える。
【選択図】図3
Description
冷材 HOT材 空芯コイル
等価抵抗 R(比率) 1 0.3 0.15 (約7倍)
インダクタンス L(μH) 118 84 110
しかしながら、固有共振点が高くなると、インバータ電圧Vinvが相互誘導電圧Vmに負けて(Vinv<Vm)、急峻な逆位相電流(逆方向電流)が流れる(図2(a))。
例えば、空コイルは冷材コイルに対して等価抵抗Rが1/7になるので、相互誘導電圧Vmが変化することなく、等価抵抗の電圧降下VRや等価インダクタンスの電圧降下VLが低下する。この結果、インバータ電圧Vinvが相互誘導電圧Vmに負けることがあり、すべての負荷状態で正常運転できるとはいえない。
例えば、図9の温度変化を示す図を参照すれば、加熱が完了する整定温度(1250°C)付近では急激に電流低下するため、最初に整定温度に到達したゾーンは最小電流となり、未到達ゾーンは大電流が継続していることになる。このとき、最小電流ゾーンは、インバータの出力電圧Vinvが、隣接するゾーンから到達する相互誘導電圧Vmよりも小さくなり、正常運転することができない。
前記逆変換装置が振幅が変調された等価正弦波電圧を発生するときは、前記出力電圧は、前記電源電圧(Vdc)を2の平方根で除した値に、変調率を乗算した値であり、
前記逆変換装置がチョッパであるとき、前記出力電圧(Vinv)は、前記電源電圧に通流率(Duty)を乗じた値に規定されることを特徴とする。例えば、前記出力電圧(Vinv)は、前記電源電圧に通流率(Duty)及び波形歪率(0.9)を乗じた値に設定される。
(全体構成)
図1(a)(b)は、本発明の一実施形態である誘導加熱装置に使用されるビレットヒータの構造図であり、図2は、ビレットヒータの等価回路図、及び動作を説明するためのベクトル図であり、図3は、誘導加熱装置の回路構成図である。
図1(a)(b)に示すように、ビレットヒータ10は、加熱対象の円柱状のビレット(鋳塊)1を中心として、同心円状の耐火材、及び断熱材を備え、断熱材の外周表面に誘導加熱コイルが巻回されて構成されている。この耐火材、及び断熱材は、高温に熱せられたビレットの放熱を回避すると共に、コイル素線を溶断させないようにしている。なお、ビレット1の径は直径55mmである。
図1(a)の軸方向断面図において、誘導加熱コイルは、1ゾーンから3ゾーンまで、空隙を介して3分割されており、分割された誘導加熱コイル11,12,13から構成されている。なお、誘導加熱コイル12を誘導加熱中央コイルといい、誘導加熱コイル11,13を誘導加熱隣接コイルということがある。
言い換えれば、1ゾーンに2,3ゾーンから相互誘導電圧(それぞれ、Vm21、Vm31)を受けたとき、1ゾーンの逆変換装置30の出力電圧(インバータ電圧Vinv)が、2,3ゾーンから到来する相互誘導電圧よりも高い値(Vinv>Vm21またはVinv>Vm31)になるように、コンデンサ21,22のキャパシタンスを設定する。同様に、3ゾーンの逆変換装置31の出力電圧(インバータ電圧Vinv)が、2,1ゾーンから到来する相互誘導電圧よりも高い値(Vinv>Vm23またはVinv>Vm13)になるように、コンデンサ22,23のキャパシタンスを設定する。
すなわち、2ゾーンにおいて、固有共振点400Hzの冷材が、加熱され、HOT材になると、共振電流が3倍に増加すると共に、固有共振点が550Hzまで上昇する。550Hzの固有共振点に追随させることにより、共振電流が減少して、冷材の共振電流と同等に制御できる。このとき、1,3ゾーンは、固有共振周波数が350Hzに低く設定されているが、2ゾーンと同一周波数の550Hzで駆動することになるので、共振電流がさらに低減する。すなわち、2ゾーンから1,3ゾーンが受ける相互誘導電圧は変化しないので、逆変換装置30,31の出力電圧(インバータ電圧Vinv)は、低減する。
誘導加熱装置100は、トランジスタQ11のエミッタ端、及びトランジスタQ12のコレクタ端の接続点と、コンデンサ21の一端とが接続され、コンデンサ21の他端と誘導加熱コイル11の一端とが接続され、誘導加熱コイル11の他端と電解コンデンサCF1,CF2の接続点Pとが接続されている。
逆変換装置35は、トランジスタQ21のエミッタ端とトランジスタQ22のコレクタ端とが接続され、トランジスタQ23のエミッタ端とトランジスタQ24のコレクタ端とが接続され、トランジスタQ21,Q23のコレクタ端とトランジスタQ22,Q24のエミッタ端とに直流電圧Vdcが印加され、電解コンデンサCF3に直流電圧Vdcが印加される。トランジスタQ23のエミッタ端とトランジスタQ24のコレクタ端との接続点とコンデンサ22の一端とが接続され、コンデンサ22の他端と誘導加熱コイル12の一端とが接続されている。
また、トランジスタQ21のエミッタ端とトランジスタQ22のコレクタ端との接続点と、誘導加熱コイル12の他端とが接続されている。
順変換装置40は、ダイオードブリッジ41、及びチョッパ45(図5)により構成され、商用電源ACを用いて直流電圧Vdcを発生させて、第1の逆変換装置集合体(逆変換装置30a,35a,31a)及び第2の逆変換装置集合体(逆変換装置30b,35b,31b)に電力供給を行っている。これにより、順変換装置40は、逆変換装置30a,35a,31aに同一の直流電圧Vdcを印加する。
順変換装置40aは、ダイオードブリッジ41と、電解コンデンサ42と、スイッチング素子としてのトランジスタ(IGBT)Q41,Q42と、転流ダイオードと、平滑リアクトルLとを備える。ダイオードブリッジ41は、商用電源の交流電圧を全波整流する。電解コンデンサ42は、ダイオードブリッジ41が整流した直流電圧を平滑する。トランジスタQ41,Q42、及び転流ダイオードは、電解コンデンサ42の両端電圧Vdc0を所定のDUTY比で断続させて、矩形波電圧を生成する。平滑リアクトルLは、IGBTQ41,Q42が生成した矩形波電圧を平滑する。
制御ユニット50は、逆変換装置30,31,35内部のトランジスタ(IGBT)のゲートを制御するゲート信号を生成するものであり、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、CPU(Central Processing Unit)により構成され、CPUが所定のプログラムを実行することにより、下記の機能を実現する。
分割された誘導加熱コイル11,12,13は互いに近接しているので、相互誘導インダクタンスM12,M23が存在し、相互誘導電圧Vmが発生する状態となる。逆変換装置相互間で生じる電力の授受に伴って発生する誘導加熱コイル間での磁界の位相差を回避するために、1,2,3ゾーンを同一周波数で、かつ同期された正弦波電流で運転する。これにより、局所的に発熱量が低下して発熱ムラが発生する現象が回避される。
最大電力を出力する2ゾーンの逆変換装置35は、固有共振周波数に追随させつつ最小位相角制御を行っている。以下、最小位相角制御について説明する。
最大出力ゾーン(2ゾーン)の最小位相角(例えば、30°)となるように制御する。
具体的には、前記したように、最小位相角は、出力電圧(インバータ電圧Vinv)が隣接ゾーン(1,3ゾーン)から到来する相互誘導電圧Vm12,Vm32の和よりも大きな値(Vinv>(Vm12+Vm32))になるように設定する。1,3ゾーンから到来する相互誘導電圧Vm12,Vm32が等しいとき、Vinv>2|Vm|となり(図2(c))、このときの最小位相角は、30°である。
a)十分に大きな位相角を付けていたので、高力率運転することができない。
b)従来の逆変換装置は、相互誘導電圧Vmを超えるインバータ電圧Vinvを発生していたので、電圧電流定格(実効電力Vdc×Idc)に余裕が必要である。
次に、逆変換装置30,31,35、及び順変換装置(チョッパ)45の制御を行うための制御ユニット50の構成を具体的に説明する。
図7は、逆変換装置30,31、35を制御する制御ユニット50aのブロック構成図であり、1,3ゾーンを制御する制御ユニットの構成図を示すが、2ゾーンの制御ユニットの構成図も同様である。制御ユニット50aは、外部にA/D変換器を備え、コイル電流iLを検出する。
制御ユニット50bは、チョッパ45を制御するために、2ゾーンのコイル電流iL2、及びチョッパ45の出力矩形波電圧平滑後の直流電圧Vdcに基づいて、パルス幅制御信号DUTYを生成する。制御ユニット50bは、ゲインユニット255,259と、加算器256と、電圧制御器257と、パルス幅信号生成器258とを備える。
ゲインユニット255は、2ゾーンのコイル電流iLのA/D変換値IL2に相互誘導係数Mの2倍(2M)を乗算して、2MIL2を出力する。相互誘導電圧VmはMIL2なので、ゲインユニット255は、2Vmを出力する。ゲインユニット259は、チョッパ45の直流出力電圧Vdcに波形歪み率0.9を乗算する。加算器256は、ゲインユニット255の出力値からゲインユニット259の出力値を減算する。
本実施形態によれば、最大出力ゾーン(2ゾーン)を対象とする逆変換装置35は、逆変換装置出力の矩形波電圧の立ち上がりタイミングと共振電流が負から正に遷移するときのゼロクロスタイミングとの間の位相角が最小値になるよう制御される。
この最小位相角は、隣接ゾーン(1,3ゾーン)から相互誘導電圧(Vm12,Vm32)を受けたとき、最大出力ゾーンである中央ゾーン(2ゾーン)の逆変換装置35の出力電圧(インバータ電圧Vinv)が1,3ゾーンから到来する相互誘導電圧(Vm12,Vm32)の和よりも大きな値(Vinv>(Vm12+Vm32))になるように設定する。
したがって、高力率運転、及びこれによる効率向上、逆変換装置の低容量化(定格容量に収める)を図ることができる。
加熱が完了する整定温度(1250°C)付近では急激に電流低下する。
このため、最初に整定温度に到達したゾーンは最小電流となり、未到達ゾーンは大電流が継続していることになる。このとき、最小電流ゾーンは、インバータの出力電圧Vinvが、隣接するゾーンから到達する相互誘導電圧Vmよりも小さくなっている。このため、Vm〜2Vmになるように、チョッパ45の出力電圧を上昇させる。
前記第1実施形態は、逆変換装置30,31にハーフブリッジ回路を用い、逆変換装置35にフルブリッジ回路を用いて、独立した回路を構成していたが、3ゾーン構成では、3相IPM(Inteligent Power Module)モジュールを使用して並列接続することができる。
図10は、IPMモジュールを用いた逆変換装置、及びビレットヒータの回路図である。
IPMモジュールは、3相モータを駆動することを目的として、6個のIGBTと、6個の転流ダイオードとをモジュール化して、汎用化したものである。IPMモジュール60は、電源端子V+,V−と、出力端子U,V,Wと、ゲート端子とを備えている。
第2実施形態は、IPMモジュールを1個用いたが、2個以上のIPMモジュールを並列接続して、大容量化を図ることができる。
図11は、IPMモジュールを用いた逆変換装置、及びビレットヒータ周辺の回路図である。
誘導加熱装置102は、2個のIPMモジュール60a,60bと、電解コンデンサCF1,CF2と、コンデンサ24a,25a,26aと、コンデンサ27,28,29と、コンデンサ24b,25b,26bと誘導加熱コイル11,12,13とを備える。
前記第1実施形態は、逆変換装置の電源側に電解コンデンサCF1のみを接続していたが、高次の電流成分が電源側に環流することを防止するために、逆変換装置毎に低域通過フィルタを設けることができる。
図12は、高次共振防止リアクトルを用いた第4実施形態の回路図である。
誘導加熱装置103は、第1実施形態と同様に、逆変換装置30,35,31とコンデンサ21,22,23と、誘導加熱コイル11,12,13とを備え、さらに、逆変換装置30,35,31の各々の電源側にLCローパスフィルタを構成する高次共振リアクトル73、及びコンデンサ74を備え、3個の高次共振リアクトル73の一端が接続されて、電解コンデンサ72の一端、及びチョークコイル71の一端に接続される。チョークコイル71の他端は、直流電圧Vdcが印加され、電解コンデンサ72の他端、及びコンデンサ74の他端は接地される。
これにより、相互誘導起電力Vmの高次共振周波数2f0の成分が、逆変換装置30,35,31の電源側に環流することを防止することができる。
前記各実施形態は、すべてのゾーン(1,2,3ゾーン)で、制御ユニット50は、逆変換装置30,35,31をPWM共振インバータとして機能させ、キャリア周波数の矩形波電圧(高周波電圧)を運転周波数の正弦波でPWM変調させ、等価正弦波を出力していた。加熱中心の2ゾーンは供給電力が多くなるので、制御ユニット50は、逆変換装置35を運転周波数の矩形波電圧を出力する電流共振型インバータとして機能させて、損失低減させることができる(特開2010−287447号公報参照)。
すなわち、制御ユニット50は、逆変換装置35に対して、正弦波電流が負から正にゼロクロスするゼロクロスタイミングが矩形波駆動電圧の立ち上がりタイミングよりも遅れる共振電流位相遅れモードになるようにパルス幅を制御している。これにより、逆変換装置35内部の転流ダイオードの逆回復損失が発生しないようにしている。なお、この場合も、制御ユニット50は、逆変換装置30,31に対してはPWM共振インバータとして機能させている。
また、破線で示されるコイル電流波形iLは、基本波電圧波形のゼロクロスタイミングよりも位相差θだけ遅れているいる正弦波である。
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
すなわち、1,3ゾーンは、供給電力が少ないので、コンデンサを追加することによりPWM非共振インバータとして機能させることができる。1,3ゾーンは、出力電圧Vinvを下げて、力率を下げたり、逆変換装置の容量を下げたりする必要が無いからである。
(2)前記第1実施形態は、逆変換装置30,35,31と、コンデンサ24,25,26、及び誘導加熱コイル11,12,13の直列回路とを直接接続していたが、整合変圧器を介して接続することができる。
例えば、電源電圧400Vdcのときに出力電圧Vinv=200Vacで足りる場合は、整合変圧器によりインバータの出力電流を小さくすることができるという点で有効である。
縦型炉では、温度低下しやすい最下段ゾーンが最大出力に設定されるので、最小位相角制御の対象は、最下段ゾーンである。上のゾーンは、固有共振点が最下段ゾーンの固有共振点よりも低くなるようにコンデンサのキャパシタンスを設定する。
パンケーキ型の渦巻きコイルでは、最外周ゾーンが最大出力となるので、最外周ゾーンを位相角一定制御の対象にする。他のゾーンは、固有共振点が最外周ゾーンの固有共振点よりも下になるようにキャパシタンスを設定する。なお、中心コイル(特異点)の運転周波数は200kHz、その他は40kHzとする。
最大出力を出すゾーンを最小位相角制御を行い、他ゾーンのコンデンサも固有共振点が最下段ゾーンの固有共振点よりも下になるようにキャパシタンスを設定する。
ソレノイドコイルによる縦形グラファイトチューブ加熱や、パンケーキコイルによる円板状グラファイト加熱に使用される。
なお、この場合は、加熱周波数=約20kHz〜50kHzでチョッパ+共振型インバータを用いる。ことが好ましい。
11,12,13 誘導加熱コイル
20 コンデンサユニット
21,22,23,24a,24b,25a,25b,26a,26b コンデンサ
30,30a,30b,31,31a,31b,35,35a,35b 逆変換装置
40 順変換装置
41 ダイオードブリッジ
42 電解コンデンサ
45 チョッパ
50,50a,50b 制御ユニット
55,56,57 A/D変換器
60,60a,60b IPMモジュール
71,73 リアクトル
72,74 コンデンサ
100,101,102,103 誘導加熱装置
201 振幅演算ユニット
202 目標電流生成器
203 加算器
204,208,218 PI制御器
205 ゼロクロス検出ユニット
206 電流同期用基準位相信号生成器
207 同期ズレ検出ユニット
209 電圧指令値演算器
210 三角波比較器
211 周波数設定器
215 位相角比較器
216 30°設定器
217,219 比較器
255,259 ゲインユニット
256 加算器
257 電圧制御器
258 パルス幅信号生成器
Claims (12)
- 近接して配置された複数の誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルの各々に直列接続されたコンデンサと、直流電圧から変換させられた高周波電圧を各々の前記誘導加熱コイル及び前記コンデンサの直列共振回路に印加する複数の逆変換装置と、前記高周波電圧をパルス幅制御するとともに前記複数の誘導加熱コイルに流れるコイル電流の位相を揃えるように前記複数の逆変換装置を制御する制御回路とを備える誘導加熱装置であって、
前記制御回路は、前記複数の逆変換装置を周波数同一かつ、電流同期させるとともに、前記複数の誘導加熱コイルに最大電力を供給する特定の逆変換装置が発生する前記高周波電圧と前記直列共振回路に流れるコイル電流との位相差が最小になるように制御し、
前記複数の逆変換装置に印加される直流電源電圧は、前記高周波電圧が隣接する前記誘導加熱コイルから受ける相互誘導電圧を超える電圧に設定されていることを特徴とする誘導加熱装置。 - 前記最小にする位相差は、任意の周波数において前記高周波電圧が前記コイル電流に対して進み位相になるような位相差であることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱装置。
- 商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し、前記直流電源電圧として前記逆変換装置に印加する順変換装置をさらに有し、
前記逆変換装置が前記パルス幅制御された等価正弦波電圧を発生するときは、前記高周波電圧は、前記直流電源電圧を2の平方根で除した値に、変調率を乗算した値であり、
前記逆変換装置がチョッパ制御を行うときは、前記高周波電圧は、前記直流電源電圧に通流率を乗じた値に規定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の誘導加熱装置。 - 前記制御回路は、何れか1台又は複数台の逆変換装置が前記最小の位相差になるように制御することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
- 前記制御回路は、出力電力が最大となる特定の前記逆変換装置、又はすべての前記逆変換装置を前記最小の位相差になるように制御することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
- 前記高周波電圧は、矩形波電圧を呈し、
前記位相差は、前記矩形波電圧の立ち上がりタイミングと前記コイル電流のゼロクロスタイミングとの間の位相差であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の誘導加熱装置。 - 前記高周波電圧は、正弦波信号と三角波信号とを比較して得られる矩形波状の等価正弦波電圧であり、
前記位相差は、前記正弦波信号のゼロクロスタイミングと前記コイル電流のゼロクロスタイミングとの間の位相差である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の誘導加熱装置。 - 前記コイル電流のゼロクロスタイミングは、前記正弦波信号のゼロクロスタイミングよりも遅れることを特徴とする請求項7に記載の誘導加熱装置。
- 前記高周波電圧は、時間積分値が正弦波の形状に変化する矩形波状の等価正弦波電圧であり、
前記位相差は、前記正弦波のゼロクロスタイミングと前記コイル電流のゼロクロスタイミングとの間の位相差であることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の誘導加熱装置。 - 前記高周波電圧は、前記近接配置された複数の誘導加熱コイルに流れる共振電流に起因する相互誘導電圧の和よりも大きな値であることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
- 近接して配置された複数の誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルの各々に直列接続されたコンデンサと、直流電圧から変換させられた高周波電圧を各々の前記誘導加熱コイル及び前記コンデンサの直列共振回路に印加する複数の逆変換装置と、前記高周波電圧を電圧幅制御するとともに前記複数の誘導加熱コイルに流れるコイル電流の位相を揃えるように前記複数の逆変換装置を制御する誘導加熱装置の制御方法であって、
前記複数の逆変換装置に印加される直流電源電圧は、前記高周波電圧が隣接する前記誘導加熱コイルから受ける相互誘導電圧を超える電圧に設定されており、
前記複数の逆変換装置を周波数同一かつ、電流同期させるとともに、前記複数の誘導加熱コイルに最大電力を供給する特定の逆変換装置が発生する前記高周波電圧と前記直列共振回路に流れるコイル電流との位相差が最小になるように制御することを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。 - 近接して配置された複数の誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルの各々に直列接続されたコンデンサと、直流電圧から変換させられた高周波電圧を各々の前記誘導加熱コイル及び前記コンデンサの直列共振回路に印加する複数の逆変換装置と、前記高周波電圧を電圧幅制御するとともに前記複数の誘導加熱コイルに流れるコイル電流の位相を揃えるように前記複数の逆変換装置を制御する制御回路の制御プログラムであって、
前記複数の逆変換装置に印加される直流電源電圧は、前記高周波電圧が隣接する前記誘導加熱コイルから受ける相互誘導電圧を超える電圧に設定されており、
前記複数の逆変換装置を周波数同一かつ、電流同期させるとともに、前記複数の誘導加熱コイルに最大電力を供給する特定の逆変換装置が発生する前記高周波電圧と前記直列共振回路に流れるコイル電流との位相差が最小になるように、前記制御回路のコンピュータに実行させることを特徴とする制御回路の制御プログラム。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011063528A JP4886080B1 (ja) | 2011-03-23 | 2011-03-23 | 誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及び制御プログラム |
DE112011105068.2T DE112011105068B4 (de) | 2011-03-23 | 2011-11-02 | Induktionsheizvorrichtung, Steuerverfahren davon, Steuerprogramm davon |
CN201180069489.2A CN103444260B (zh) | 2011-03-23 | 2011-11-02 | 感应加热装置、感应加热装置的控制方法以及控制程序 |
PCT/JP2011/075251 WO2012127730A1 (ja) | 2011-03-23 | 2011-11-02 | 誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及び制御プログラム |
US14/006,567 US8890042B2 (en) | 2011-03-23 | 2011-11-02 | Induction heating device, control method thereof, and control program thereof |
KR1020137027115A KR101422138B1 (ko) | 2011-03-23 | 2011-11-02 | 유도 가열 장치, 유도 가열 장치의 제어 방법, 및 제어 프로그램 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011063528A JP4886080B1 (ja) | 2011-03-23 | 2011-03-23 | 誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及び制御プログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP4886080B1 true JP4886080B1 (ja) | 2012-02-29 |
JP2012199158A JP2012199158A (ja) | 2012-10-18 |
Family
ID=45851287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011063528A Active JP4886080B1 (ja) | 2011-03-23 | 2011-03-23 | 誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及び制御プログラム |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8890042B2 (ja) |
JP (1) | JP4886080B1 (ja) |
KR (1) | KR101422138B1 (ja) |
CN (1) | CN103444260B (ja) |
DE (1) | DE112011105068B4 (ja) |
WO (1) | WO2012127730A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014044867A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱装置の制御方法および誘導加熱装置 |
JP2014049285A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱装置の制御方法 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2951606B1 (fr) * | 2009-10-19 | 2012-01-06 | Electricite De France | Procede de chauffage par induction mis en oeuvre dans un dispositif comprenant des inducteurs couples magnetiquement |
JP5976484B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-08-23 | 三井造船株式会社 | 誘導加熱方法および誘導加熱装置 |
DE112013005197B4 (de) * | 2012-10-30 | 2023-02-09 | Mitsui E&S Machinery Co., Ltd. | Induktionsheizvorrichtung, Verfahren zum Steuern der Induktionsheizvorrichtung und Programm |
CA2959470C (en) * | 2014-09-05 | 2019-04-02 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Induction heating device for metal strip |
WO2016115514A1 (en) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | Oleg Fishman | Current controlled resonant induction power supply |
KR101706964B1 (ko) * | 2015-05-12 | 2017-02-15 | 엘지전자 주식회사 | 조리기기 및 그 제어방법 |
KR102368372B1 (ko) * | 2015-08-04 | 2022-02-28 | 삼성전자주식회사 | 유도 가열 장치 및 그 제어 방법 |
US20170094730A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | John Justin MORTIMER | Large billet electric induction pre-heating for a hot working process |
US11877375B2 (en) | 2016-07-06 | 2024-01-16 | AMF Lifesystems, LLC | Generating strong magnetic fields at low radio frequencies in larger volumes |
CN106903979B (zh) * | 2017-03-13 | 2023-02-03 | 成都信息工程大学 | 一种平面转印装置 |
KR102034798B1 (ko) * | 2018-01-08 | 2019-10-21 | 엘지전자 주식회사 | 제어 알고리즘이 개선된 유도 가열 장치 |
US10932328B2 (en) * | 2018-08-26 | 2021-02-23 | David R. Pacholok | Hand held air cooled induction heating tools with improved commutation |
US20230027336A1 (en) * | 2019-12-02 | 2023-01-26 | Fukuoka Industry, Science & Technology Foundation | Evaporation apparatus, sublimation purification apparatus, organic electronic device production method, and sublimation purification method |
CN111712007B (zh) * | 2020-07-08 | 2022-03-22 | 湖北汽车工业学院 | 一种应用混合型spwm调制技术的可分离式感应加热炉 |
CN111885760A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-03 | 西安机电研究所 | 一种适用于多区段感应加热的中频电源及其使用方法 |
CN114071817A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-02-18 | 江苏科技大学 | 可调压式多相谐振感应加热电路及系统 |
CN114071816B (zh) * | 2021-11-24 | 2024-04-19 | 江苏科技大学 | 多负载柔性感应加热装置 |
AT526910A1 (de) * | 2023-02-14 | 2024-08-15 | Bern Reinhold | Heizvorrichtung zur Einbringung von Prozesswärme in einen Schmelz- oder Erwärmungsofen |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004134138A (ja) * | 2002-10-08 | 2004-04-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱装置の運転方法および誘導加熱装置 |
JP2007328918A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 誘導加熱装置 |
JP2010287447A (ja) * | 2009-06-12 | 2010-12-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱装置、誘導加熱方法、及びプログラム |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU543894B2 (en) * | 1982-09-13 | 1985-05-09 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Electromagnetic induction heating apparatus |
DE19654269C2 (de) * | 1995-12-27 | 2000-02-17 | Lg Electronics Inc | Induktionskochgerät |
CN101917788B (zh) | 2002-06-26 | 2012-05-09 | 三井造船株式会社 | 感应加热装置 |
DE112010006045B4 (de) * | 2010-12-03 | 2024-06-20 | MITSUI E&S Co., Ltd. | Induktionsheizvorrichtung, Induktionsheizverfahren und Programm |
US8853991B2 (en) * | 2012-01-31 | 2014-10-07 | General Electric Company | Phase angle detection in an inverter |
-
2011
- 2011-03-23 JP JP2011063528A patent/JP4886080B1/ja active Active
- 2011-11-02 DE DE112011105068.2T patent/DE112011105068B4/de active Active
- 2011-11-02 WO PCT/JP2011/075251 patent/WO2012127730A1/ja active Application Filing
- 2011-11-02 KR KR1020137027115A patent/KR101422138B1/ko active IP Right Grant
- 2011-11-02 CN CN201180069489.2A patent/CN103444260B/zh active Active
- 2011-11-02 US US14/006,567 patent/US8890042B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004134138A (ja) * | 2002-10-08 | 2004-04-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱装置の運転方法および誘導加熱装置 |
JP2007328918A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 誘導加熱装置 |
JP2010287447A (ja) * | 2009-06-12 | 2010-12-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱装置、誘導加熱方法、及びプログラム |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014044867A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱装置の制御方法および誘導加熱装置 |
JP2014049285A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱装置の制御方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112011105068T5 (de) | 2013-12-24 |
JP2012199158A (ja) | 2012-10-18 |
US20140008356A1 (en) | 2014-01-09 |
KR101422138B1 (ko) | 2014-07-22 |
US8890042B2 (en) | 2014-11-18 |
KR20130122022A (ko) | 2013-11-06 |
WO2012127730A1 (ja) | 2012-09-27 |
CN103444260A (zh) | 2013-12-11 |
DE112011105068B4 (de) | 2014-11-20 |
CN103444260B (zh) | 2015-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4886080B1 (ja) | 誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及び制御プログラム | |
US9247589B2 (en) | Induction heating device, induction heating method, and program | |
CN104770059B (zh) | 感应加热装置、感应加热装置的控制方法及程序 | |
JP4866938B2 (ja) | 誘導加熱装置、誘導加熱方法、及びプログラム | |
JP2010245002A (ja) | 誘導加熱装置、その制御方法、及びプログラム | |
Chaudhary et al. | Input-series–output-parallel-connected buck rectifiers for high-voltage applications | |
JP2015119583A (ja) | インバータ回路の制御回路、この制御回路を備えたインバータ装置、このインバータ装置を備えた誘導加熱装置、および、制御方法 | |
JP5612519B2 (ja) | 誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及び制御プログラム | |
JP2015216081A (ja) | 誘導加熱装置 | |
Phankong et al. | Preheat Welding with Induction Heating Based Control of Phase-Locked Loop Resonant Inverter | |
JP2014225366A (ja) | 誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及びプログラム | |
JP5612518B2 (ja) | 誘導加熱装置、誘導加熱装置の制御方法、及び制御プログラム | |
JP6361240B2 (ja) | 誘導加熱装置の制御回路 | |
Lu et al. | Development of a commercial induction cooker | |
TWI514930B (zh) | An induction heating device, a control method for inducing a heating device, and a program product thereof | |
Kleangsin et al. | A power control of three-phase converter with AVFSVC control for high-power induction heating applications | |
JP2012230874A (ja) | 誘導加熱調理器 | |
Isobe et al. | Soft-switching inverter for variable frequency induction heating using magnetic energy recovery switch (MERS) | |
Wu et al. | A Novel Wireless Energy Transmission System with Multiple Resonant Coils | |
NAGARI et al. | NSPWM based of Series Resonant Inverters in Induction Heating with Lower Losses | |
Kleangsin et al. | Constant output power control of three-phase inverter for an induction heating system | |
Tawdee | An induction furnace employing with half bridge series resonant inverter | |
JP2017027778A (ja) | 誘導加熱装置の制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111129 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111208 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141216 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4886080 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |