JP5553904B2 - 磁気結合インダクタを含む装置において実行される誘導加熱方法 - Google Patents
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Description
・上記キャパシタの容量が決定され、上記インピーダンス行列は、上記容量のベクトルに関連している。
・上記インピーダンス行列の初期値が、上記インダクタおよび上記部分の所定の初期平均温度に対して決定され、上記平均温度の少なくとも1つの増加した値に対して補正されたインピーダンス行列が、可変な間隔または周期的な間隔にて決定され、上記補正されたインピーダンス行列は、上記目標値を再計算するために用いられる。
・ステップ(a)およびステップ(b)を連続的に実行した後に、ステップ(c)が、補正される電流偏差を低減させるために、少なくとも1度実行され、続いて、上記実際の温度プロファイルを上記部分の異なる加熱領域における温度測定値に更新する際に、ステップ(a)、(b)および(c)が、少なくとも1度繰り返される。
・ステップ(b)における上記目標値を計算して決定するために、上記ベクトル像関数の情報により、電力密度の像関数が、上記電力密度が注入される上記部分の上記領域の空間特性に従って計算され、決定される上記目標電流の最適化ベクトルが、上記電力密度の像関数の各々と、上記基準電力密度プロファイルに対応する基準電力密度関数との差分を最小化することによって計算される。
・他のインバータと比較して、電流インバータの場合には最大電流を有し、電圧インバータの場合には最大電圧を有するインバータが、基準インバータとして選択され、シフト角度が、上記基準インバータの制御角度に関連して、上記他のインバータの制御に導入される。
・上記基準インバータは、上記基準インバータによって生成された、その近隣への高調波妨害を低減するために、2/3に等しいデューティサイクルに調整される。
・上記基準インバータにおける電流のRMS値が、上記インバータを駆動する直流電源への作用によって調整される。
・上記インバータは、同一の電流源または電圧源によって駆動されており、上記インダクタを通過する上記決定された電流の上記比較手段は、コンパレータ部を備えており、各コンパレータ部は、インダクタを通過する電流の決定されたパラメータ、および、対応する目標値のパラメータを受信し、各コンパレータ部は、上記電流偏差の処理部に接続されており、上記コンパレータ部の1つは、上記電源が供給するものを表すパラメータを更に受け、それに接続された処理部は、上記電源が供給する電流または電圧を補正するために上記電源に送信される規制指示を生成するように適合されている。
・Vは、インダクタの端子間の正弦波電圧である。
・Iは、インダクタの巻線電流である。
・Zは、システムのインピーダンス行列である。
・Lmmは、各インダクタの自己インダクタンスを表す。
・Lmn=Lnmは、インダクタ間の相互インダクタンスを表す。
・Rmmは、各インダクタの自己抵抗を表す。
・Rmn=Rnmは、誘導電流に起因した等価抵抗を表す。
・I1:インダクタInd1の電流のRMS値であり、この電流は位相基準として用いられる。
・I2およびφ2:インダクタInd2の電流のRMS値、および、この電流のI1に対する位相シフトである。
・I3およびφ3:インダクタInd3の電流のRMS値、および、この電流のI1に対する位相シフトである。
・ρは、密度を表す。
・Cpは、所定の熱容量を表す。
・λは、熱伝導率を表す。
a)加熱部分の実際の温度プロファイルと所定の基準温度プロファイルとを比較し、基準温度プロファイルを実現するために、加熱装置が加熱部分に注入しなければならない基準電力密度のプロファイルを計算するステップ。
b)好ましくは発振回路の容量のベクトルに関連した、システムのインピーダンス行列Zから、および、ベクトル像関数fkの情報によって、基準電力密度プロファイルを加熱部分に注入することに適した目標値にインダクタの電流を到達させるために、インバータが生成しなければならない目標電流を計算するステップ。
c)インダクタを通過する電流とこれらの電流の目標値とを比較するために、かつ、補正される電流偏差を決定するために、インダクタを通過する電流を、測定によって、または、計算によって決定し、電流を補正するようにインバータを制御するために、モジュレータに補正指示を送信するステップ。
Claims (10)
- 少なくとも略同一の発振周波数を有する発振回路(OC1、OC2、...、OCp)を形成するようにキャパシタ(C1、C2、...、Cp)に接続された専用のインバータ(O1、O2、...、Op)によって各々が駆動される磁気結合インダクタ(Ind1、Ind2、...、Indp)を備えており、
各インバータは、対応するインダクタを通過する電流(I1、I2、...、Ip)の振幅(A1、A2、...、Ap)および位相(φ1、φ2、...、φp)を変化させるように、制御部(M1、M2、...、Mp)によって制御されており、
上記電流(I1、I2、...、Ip)の決定手段と、
上記金属部分の実際の温度プロファイル(θ1 mes、θ2 mes、...、θn mes)の決定手段と、
を更に備えている、金属部分の加熱装置において実行される誘導加熱方法であって、
a)上記実際の温度プロファイル(θ1 mes、θ2 mes、...、θn mes)と基準温度プロファイル(θ1 ref、θ2 ref、...、θn ref)とを比較し、上記基準温度プロファイルを実現するために、上記加熱装置が上記部分に注入しなければならない基準電力密度プロファイル(Dpref 1、Dpref 2、...、Dpref n)を計算するステップと、
b)上記インダクタを相互に結び付ける電磁的関係および上記インダクタと上記部分とを結び付ける電磁的関係の情報と、上記インダクタによって生成された電流密度と上記インダクタを通過する上記電流(I1、I2、...、Ip)との関係を表すベクトル像関数(fk)の情報とによって決定されるインピーダンス行列(Z)から、上記インダクタの上記電流が、上記基準電力密度プロファイル(Dpref 1、Dpref 2、...、Dpref n)の上記部分への注入に適した上記目標値(I1 ref、I2 ref、...、Ip ref)に到達するために、上記インバータが生成しなければならない目標電流を計算するステップと、
c)上記インダクタを通過する上記電流(I1 mes、I2 mes、...、Ip mes)と上記目標値(I1 ref、I2 ref、...、Ip ref)とを比較するために、かつ、補正される電流偏差(δI1 corr、δI2 corr、...、δIp corr)を決定するために、上記インダクタを通過する上記電流(I1 mes、I2 mes、...、Ip mes)を決定し、上記インダクタを通過する上記電流を補正するようにインバータを制御するために、上記電流偏差に従って補正指示を上記制御部(M1、M2、...、Mp)に送信するステップと、を含んでいる、
ことを特徴とする誘導加熱方法。 - 上記キャパシタ(C1、C2、...、Cp)の容量が決定され、上記インピーダンス行列(Z)は、上記容量のベクトル(C)に関連している、
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱方法。 - 上記インピーダンス行列(Z)の初期値(Zint)が、上記インダクタおよび上記部分の所定の初期平均温度(θint)に対して決定され、
上記平均温度の少なくとも1つの増加した値(θmod)に対して補正されたインピーダンス行列(Zmod(θ))が、可変な間隔または周期的な間隔にて決定され、
上記補正されたインピーダンス行列は、上記目標値(I1 ref、I2 ref、...、Ip ref)を再計算するために用いられる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の誘導加熱方法。 - ステップ(a)およびステップ(b)を連続的に実行した後に、ステップ(c)が、補正される電流偏差(δI1 corr、δI2 corr、...、δIp corr)を低減させるために、少なくとも1度実行され、続いて、上記実際の温度プロファイル(θ1 mes、θ2 mes、...、θn mes)を上記部分の異なる加熱領域における温度測定値に更新する際に、ステップ(a)、(b)および(c)が、少なくとも1度繰り返される、
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の誘導加熱方法。 - ステップ(b)における上記目標値(I1 ref、I2 ref、...、Ip ref)を計算して決定するために、上記ベクトル像関数(fk)の情報により、電力密度の像関数(Dp(r,x))が、上記電力密度が注入される上記部分の上記領域の空間特性(r)に従って計算され、決定される上記目標電流の最適化ベクトル(x)が、上記電力密度の像関数(Dp(r,x))の各々と、上記基準電力密度プロファイル(Dpref 1、Dpref 2、...、Dpref n)に対応する基準電力密度関数(Dpref(r))との差分を最小化することによって計算される、
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の誘導加熱方法。 - 他のインバータ(O2、...、Op)と比較して、電流インバータの場合には最大電流を有し、電圧インバータの場合には最大電圧を有するインバータ(O1)が、基準インバータとして選択され、
シフト角度が、上記基準インバータの制御角度に関連して、上記他のインバータの制御に導入される、
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の誘導加熱方法。 - 上記基準インバータ(O1)は、上記基準インバータによって生成された、その近隣(O2、...、Op)への高調波妨害を低減するために、2/3に等しいデューティサイクルに調整される、
ことを特徴とする請求項6に記載の誘導加熱方法。 - 上記基準インバータ(O1)における電流のRMS値が、上記インバータ(O1、O2、...、Op)を駆動する直流電源(1)への作用によって調整される、
ことを特徴とする請求項6または7に記載の誘導加熱方法。 - 少なくとも略同一の発振周波数を有する発振回路(OC1、OC2、...、OCp)を形成するために、各々がキャパシタ(C1、C2、...、Cp)に接続されている磁気結合インダクタ(Ind1、Ind2、...、Indp)と、
各々が専用のインダクタ(Ind1、Ind2、...、Indp)を駆動するインバータ(O1、O2、...、Op)であって、対応するインダクタを通過する電流(I1、I2、...、Ip)の振幅(A1、A2、...、Ap)および位相(φ1、φ2、...、φp)を変化させるように、制御部(M1、M2、...、Mp)によって制御されているインバータ(O1、O2、...、Op)と、
を備えている誘導加熱装置であって、
上記インダクタを通過する電流(I1、I2、...、Ip)の決定手段、および、当該装置によって加熱される金属部分の実際の温度プロファイル(θ1 mes、θ2 mes、...、θn mes)の決定手段と、
上記実際の温度プロファイル(θ1 mes、θ2 mes、...、θn mes)と基準温度プロファイル(θ1 ref、θ2 ref、...、θn ref)との比較手段と、
上記基準温度プロファイルを実現するために、上記加熱装置が上記部分に注入しなければならない基準電力密度プロファイル(Dpref 1、Dpref 2、...、Dpref n)の計算手段と、
上記基準電力密度プロファイル(Dpref 1、Dpref 2、...、Dpref n)を上記部分に注入するために適した目標値(I1 ref、I2 ref、...、Ip ref)にインダクタ電流を到達させるために上記インバータが供給しなければならない目標電流の、インピーダンス行列(Z)の情報に基づいた計算手段と、
補正される電流偏差(δI1 corr、δI2 corr、...、δIp corr)を決定することができる、上記インダクタを通過する電流(I1 mes、I2 mes、...、Ip mes)と上記目標値(I1 ref、I2 ref、...、Ip ref)との比較手段(ε1、ε2、...、εp)、および、上記インダクタを通過する電流を補正するようにインバータを制御する上記制御部(M1、M2、...、Mp)に送信される補正指示を生成することができる、上記電流偏差の処理手段(CORR1、CORR2、...、CORRp)と、
を更に備えている、
ことを特徴とする誘導加熱装置。 - 上記インバータ(O1、O2、...、Op)は、同一の電流源または電圧源(1)によって駆動されており、
上記インダクタを通過する上記決定された電流(I1 mes、I2 mes、...、Ip mes)の上記比較手段は、コンパレータ部(ε1、ε2、...、εp)を備えており、
各コンパレータ部は、インダクタを通過する電流(I1 mes、I2 mes、...、Ip mes)の決定されたパラメータ(A1、φ1;A2、φ2;...;Ap、φp)、および、対応する目標値(I1 ref、I2 ref、...、Ip ref)のパラメータを受信し、
各コンパレータ部は、上記電流偏差の処理部(CORR1、CORR2、...、CORRp)に接続されており、
上記コンパレータ部の1つ(ε1)は、上記電源(1)が供給するものを表すパラメータ(Ic mes、Ic calc)を更に受け、
それに関連した処理部(CORR1)は、上記電源(1)が供給する電流または電圧を補正するために上記電源(1)に送信される規制指示を生成するように適合されている、
ことを特徴とする請求項9に記載の誘導加熱装置。
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