RU2231905C2

RU2231905C2 - Inductive heating device and its control process

Info

Publication number: RU2231905C2
Application number: RU2002125711/09A
Authority: RU
Inventors: В.И. Лузгин (RU); В.И. Лузгин; А.Ю. Петров (RU); А.Ю. Петров; И.В. Черных (RU); И.В. Черных; В.В. Шипицин (RU); В.В. Шипицин; К.В. Якушев (RU); К.В. Якушев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "РЭЛТЕК"
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-06-27
Also published as: RU2002125711A

Abstract

FIELD: converter engineering; power inverters for control systems of inductive metal heating and smelting.

SUBSTANCE: device has n identical inverter cells 1-1, 1-2, 1-3, where n is number of induction units. Cells are individually controlled at frequency equal to resonant or almost resonant frequency of parallel high-frequency oscillatory circuit. In the process input power level of inductors corresponds to phase operating cycle of induction unit and equally shifted in time within cycle of simultaneously operating units. Series and parallel correction of inductor reactance is made in each inverter cell at frequency of inductor current low- and high-frequency components. High-frequency sine waves with center line varying by low-frequency signal mechanism are generated with aid of half-bridge circuit switches 7, 8 and diodes 9, 10. As a result high- and low-frequency signals are generated in inductors 6-1, 6-2, and 6-3 simultaneously. More than one induction units are fed from one power supply.

EFFECT: enlarged functional capabilities, enhanced utilization of equipment, reduced installed capacity and power requirement of equipment.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в инверторных источниках питания в системах управления для установок индукционного нагрева и плавки металла.The invention relates to a conversion technique and can be used in inverter power supplies in control systems for induction heating and metal smelting plants.

Патентный поиск аналогов и наиболее близкого решения заявленному устройству для нагрева индукционной установки выявил следующее.A patent search for analogues and the closest solution to the claimed device for heating an induction installation revealed the following.

Известен полумостовой высокочастотный резонансный инвертор на МДП-транзисторах, содержащий фильтровый конденсатор, два последовательно соединенных разделительных конденсатора, индуктивность нагрузки, при этом разделительные конденсаторы подключены параллельно фильтровому конденсатору, который подключен параллельно источнику постоянного напряжения, а индуктивность нагрузки одним выводом соединена со средней точкой полумостовой схемы, а вторым - с точкой соединения разделительных конденсаторов (Высокочастотные транзисторные преобразователи, М.: Радио и связь, с.233, рис.6.25).Known half-bridge high-frequency resonant inverter on MOS transistors containing a filter capacitor, two series-connected isolation capacitors, load inductance, while the isolation capacitors are connected in parallel to the filter capacitor, which is connected in parallel with a constant voltage source, and the load inductance is connected to the midpoint of the half-bridge circuit by a single output and the second - with the connection point of the isolation capacitors (High-frequency transistor educators, M .: Radio and communications, p.233, fig.6.25).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для индукционного нагрева, содержащее фильтровый конденсатор, который подключен параллельно источнику постоянного тока, инверторную ячейку с индуктором индукционной установки в нагрузке, при этом инверторная ячейка включает первый и второй управляемые ключи, шунтированные диодами и соединенные противофазно с образованием полумостовой схемы, первый и второй последовательно соединенные разделительные конденсаторы, подключенные параллельно полумостовой схеме и входу инверторной ячейки, к которой подключен параллельно фильтровый конденсатор, при этом индуктор нагрузки включен между средней точкой полумостовой схемы ячейки инвертора и средней точкой соединения разделительных конденсаторов (POWER SUPPLIES IN INDUCTION MELTING SYSTEMS. /Keys to Understandling This Fundamental Melting Technolodgy, fig.8 /Oleg S. Fishman /Vice President of Engineering Inductotherm Corp. /Rancocas, NJ 08073, December 1992).Closest to the proposed device is an induction heating device containing a filter capacitor that is connected in parallel with a direct current source, an inverter cell with an inductor of an induction installation in a load, while the inverter cell includes first and second controlled keys, shunted by diodes and connected in phase with the formation of a half-bridge circuit , the first and second series-connected isolation capacitors connected in parallel with the half-bridge circuit and the inverter input cell, to which a filter capacitor is connected in parallel, while the load inductor is connected between the midpoint of the half-bridge circuit of the inverter cell and the midpoint of the connection of the separation capacitors (POWER SUPPLIES IN INDUCTION MELTING SYSTEMS. / Keys to Understandling This Fundamental Melting Technolodgy, fig. 8 / Oleg S Fishman / Vice President of Engineering Inductotherm Corp. / Rancocas, NJ 08073, December 1992).

Оба устройства используют в системах управления для электротехнологий, в частности для управления работой устройств для нагрева индукционной установки. Основным режимом работы известных устройств, обеспечивающим наилучшие соотношения между мощностью, передаваемой в нагрузку, и установленной мощностью оборудования, является одночастотный режим: на частоте, близкой к резонансной частоте нагрузочного контура. Невозможность формирования в устройствах в индукторе нагрузки одновременно высокочастотного и низкочастотного сигналов и осуществления независимого управления этими сигналами сужает функциональные возможности известных устройств. Это объясняется следующим. Ряд технологических процессов, например индукционной плавки и высокочастотной закалки, требуют одновременного наличия токов высокой и низкой частоты. Так, при высокочастотной закалке деталей, имеющих сложную конфигурацию поверхности, например при закалке шестерен, метод двух частот обеспечивает достаточно точное повторение закаленным слоем контура сложной поверхности обрабатываемой детали (Simultaneous Dual-Frequency Gear Hardening.// "Industrial Heating", July, 2001). В индукционных печах качество выплавляемого металла существенно возрастает, если нагрев осуществляют на средней частоте, а силовое воздействие электромагнитным полем на ванну жидкого металла производят на низкой частоте. При этом обеспечивается интенсивное перемешивание металла в сочетании с высоким темпом его нагрева током средней частоты (Завтрашние технологии индукционной плавки уже существуют, Джон X. Мортимер [Фирма Inductotherm, г. Ранкокас, США]// журнал “Литейщик России”, 2002 г., №1, с.33).Both devices are used in control systems for electrical technologies, in particular for controlling the operation of devices for heating an induction installation. The main mode of operation of known devices, providing the best ratio between the power transmitted to the load and the installed capacity of the equipment, is a single-frequency mode: at a frequency close to the resonant frequency of the load circuit. The inability to form both high-frequency and low-frequency signals in devices in the inductor of the load and to independently control these signals reduces the functionality of the known devices. This is explained by the following. A number of technological processes, such as induction melting and high-frequency quenching, require the simultaneous presence of high and low frequency currents. So, when high-frequency hardening of parts having a complex surface configuration, for example, when hardening gears, the two-frequency method provides a fairly accurate repetition by the hardened layer of the contour of the complex surface of the workpiece (Simultaneous Dual-Frequency Gear Hardening.// "Industrial Heating", July, 2001) . In induction furnaces, the quality of the smelted metal increases significantly if heating is carried out at a medium frequency, and the force applied by an electromagnetic field to a liquid metal bath is produced at a low frequency. At the same time, intensive mixing of the metal is ensured in combination with a high rate of its heating by a medium-frequency current (Tomorrow's induction melting technologies already exist, John X. Mortimer [Inductotherm, Rankocas, USA] // Magazine Liteyschik Rossii, 2002, No. 1, p. 33).

При одночастотном сигнале усложняется процесс формирования силового поля внутри печи для перемешивания расплава (Завтрашние технологии индукционной плавки уже существуют, Джон X. Мортимер [Фирма Inductotherm, г. Ранкокас, США]// журнал “Литейщик России”, 2002 г., №1, с.34).With a single-frequency signal, the process of generating a force field inside the melt mixing furnace is complicated (Tomorrow's induction melting technologies already exist, John X. Mortimer [Inductotherm, Rankocas, USA] // Liteyschik Rossii magazine, 2002, No. 1, p. 34).

Из выше изложенного следует, что поскольку известные устройства для индукционного нагрева формируют в индукторе нагрузки только одночастотный сигнал, это не позволяет эффективно активизировать процессы перемешивания расплава в печи, усложняет одновременную реализацию требований к температуре расплава и необходимость процесса перемешивания расплава в печи для обеспечения равномерности его прогрева, что снижает равномерность, а следовательно, эффективность индукционного нагрева. В результате снижается эффективность использования оборудования, повышаются затраты электроэнергии, а следовательно, повышается установленная мощность оборудования. Кроме того, известные устройства требуют индивидуального источника питания, что не позволяет объединить их в схему с общим источником питания для индукционного нагрева нескольких печей, так как в этом случае не возможно обеспечить гибкость технологического процесса, поскольку выполнение определенных циклов плавки требует в этом случае отключения печи. Например, плавить металл в одной печи и выдерживать во второй, т.е. для того, чтобы повторно нагревать металл в печи в процессе разливки, требуется прерывать плавку и в другой печи. Невозможность использования известных устройств с общим источником питания для индукционного нагрева нескольких печей не позволяет снизить общую потребляемую мощность от источника питания, повысить экономию электроэнергии, повысить эффективность использования оборудования, особенно в случае одновременной работы всех печей в режиме максимального разогрева.It follows from the foregoing that, since the known devices for induction heating generate only a single-frequency signal in the load inductor, this does not allow to efficiently activate the melt mixing processes in the furnace, complicates the simultaneous implementation of the requirements for the melt temperature and the need for the melt mixing process in the furnace to ensure uniform heating , which reduces the uniformity, and therefore, the efficiency of induction heating. As a result, the efficiency of equipment use is reduced, energy costs are increased, and therefore, the installed capacity of the equipment is increased. In addition, the known devices require an individual power source, which does not allow combining them in a circuit with a common power source for induction heating of several furnaces, since in this case it is not possible to provide process flexibility, since the implementation of certain melting cycles requires in this case the furnace to be turned off . For example, to melt the metal in one furnace and soak in the second, i.e. in order to reheat the metal in the furnace during the casting process, it is required to interrupt the smelting in another furnace. The inability to use known devices with a common power source for induction heating of several furnaces does not allow to reduce the total power consumption from the power source, increase energy savings, increase the efficiency of equipment use, especially in the case of simultaneous operation of all furnaces in maximum heating mode.

Из выше изложенного следует, что выявленные в результате патентного поиска устройства для индукционного нагрева не позволяют независимо формировать в нагрузке одновременно высокочастотный и низкочастотный сигналы и осуществлять независимое управление этими сигналами, что не позволяет эффективно активизировать процессы перемешивания металла, снижает равномерность индукционного нагрева, а следовательно, снижает эффективность индукционного нагрева. Это сужает их функциональные возможности, не позволяет обслуживать с помощью известных устройств одновременно несколько индукционных установок от одного источника питания, что в результате снижает эффективность использования оборудования, повышает потребляемую мощность от источника питания и не позволяет снизить установленную мощность оборудования, а следовательно, повышает затраты электроэнергии.It follows from the foregoing that the devices for induction heating identified as a result of a patent search do not allow independently generating high-frequency and low-frequency signals in the load and independently controlling these signals, which does not allow to efficiently activate metal mixing processes, reduces the uniformity of induction heating, and therefore reduces the efficiency of induction heating. This narrows their functionality, does not allow servicing with the help of known devices several induction plants simultaneously from one power source, which as a result reduces the efficiency of equipment use, increases the power consumption from the power source and does not allow to reduce the installed power of the equipment, and therefore increases the cost of electricity .

Таким образом, выявленные в результате патентного поиска аналог и прототип заявленного устройства для индукционного нагрева при осуществлении не обеспечивают достижения технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей и в возможности одновременного обслуживания нескольких индукционных установок от одного источника питания за счет возможности формирования в индукторе одновременно высокочастотного и низкочастотного сигналов и осуществления независимого управления этими сигналами, а также в повышении эффективности использования оборудования, в снижении установленной мощности оборудования, а следовательно, в снижении затрат электроэнергии.Thus, the analogue and prototype of the claimed device for induction heating revealed as a result of a patent search during implementation do not provide the achievement of a technical result consisting in expanding the functionality and in the possibility of simultaneous servicing of several induction plants from one power source due to the possibility of forming a high-frequency and low-frequency signals and independent control of these signals, as well as higher effective efficiency of equipment, in reducing the installed capacity of equipment, and therefore, in reducing energy costs.

Патентный поиск аналогов и наиболее близкого решения заявленному способу управления устройством для индукционного нагрева, используемому для управления заявленным устройством, выявил следующее.A patent search for analogues and the closest solution to the claimed method of controlling a device for induction heating, used to control the claimed device, revealed the following.

Известен способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на тиристоры, управляющие диодами, формирующими прямую и обратную полуволны тока в нагрузке. При этом задают временной интервал, измеряют напряжение на тиристорах, формируют разрешающий логический сигнал, принимающий истинное значение при одновременном приложении прямого напряжения к тиристорам, формирующим прямую и обратную полуволну тока в нагрузке, а очередной импульс управления на тиристоры подают по истечении заданного временного интервала, причем отсчет временного интервала разрешают при истинном значении сформированного разрешающего логического сигнала (патент №2117378, РФ, Н 02 М 7/48, Н 02 М 7/523, 10.08.98).A known method of controlling a resonant inverter with anti-parallel diodes, which consists in the formation and alternating supply of control pulses to the thyristors that control the diodes forming the direct and reverse half-wave current in the load. At the same time, the time interval is set, the voltage across the thyristors is measured, a resolving logic signal is formed that takes a true value while the forward voltage is applied to the thyristors forming the direct and reverse half-wave current in the load, and the next control pulse is applied to the thyristors after a specified time interval, and the countdown of the time interval is allowed at the true value of the generated enabling logical signal (patent No. 2117378, RF, H 02 M 7/48, H 02 M 7/523, 08/10/98).

Наиболее близким к заявленному является способ управления инвертором тока, работающим на нагрузку в виде параллельного колебательного контура, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на вентили, формирующие прямую и обратную полуволны напряжения в нагрузке. При этом измеряют мгновенное значение напряжения на нагрузке, определяют моменты перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, подают очередные импульсы управления на вентили в моменты перехода мгновенного напряжения на нагрузке через нулевое значение, задают интервал времени между моментами перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, сравнивают измеренный интервал времени с заданным, причем при превышении измеренным интервалом времени заданного подачу импульсов управления на вентили прекращают (патент №1269984, РФ, Н 02 М 7/521, 27.06.2001 г.).Closest to the claimed one is a method of controlling a current inverter operating on a load in the form of a parallel oscillatory circuit, which consists in the formation and alternating supply of control pulses to the valves forming the forward and reverse half-waves of the voltage in the load. In this case, the instantaneous value of the voltage across the load is measured, the moments of the instantaneous transition of the voltage across the load through the zero value are determined, the next control pulses are fed to the valves at the moments of the instantaneous voltage across the load through the zero value, the time interval between the moments of the instantaneous transition of the voltage across the load through zero value, compare the measured time interval with a given, and if the measured time interval exceeds a predetermined supply of pulses detecting in stop valves (patent №1269984, RF, H 02 M 7/521, of 27.06.2001).

Оба способа используют в системах управления для электротехнологий, в частности для управления работой устройств для индукционного нагрева. Суть управления работой инверторов в обоих известных способах заключается в обеспечении синхронизации работы управляющих тиристоров, т.е. в устранении возможности появления в нагрузке помимо высокочастотной низкочастотной составляющей тока. Это в принципе не позволяет известным способом формировать в нагрузке инвертора одновременно и независимо друг от друга токи высокой и низкой частоты, что сужает функциональные возможности известных способов. Это объясняется следующим. Ряд технологических процессов, например индукционной плавки и высокочастотной закалки, требуют одновременного наличия токов высокой и низкой частоты. Так, при высокочастотной закалке деталей, имеющих сложную конфигурацию поверхности, например при закалке шестерен, метод двух частот обеспечивает достаточно точное повторение закаленным слоем контура сложной поверхности обрабатываемой детали (Simultaneous Dual-Frequency Gear Hardening.// "Industrial Heating", July, 2001). В индукционных печах качество выплавляемого металла существенно возрастает, если нагрев осуществляют на средней частоте, а силовое воздействие электромагнитным полем на ванну жидкого металла производят на низкой частоте. При этом обеспечивается интенсивное перемешивание расплава в сочетании с высоким темпом его нагрева током средней частоты (Завтрашние технологии индукционной плавки уже существуют, Джон X. Мортимер [Фирма Inductotherm, г. Ранкокас, США]// журнал “Литейщик России”, 2002 г., №1, с.33).Both methods are used in control systems for electrical technologies, in particular for controlling the operation of devices for induction heating. The essence of controlling the operation of inverters in both known methods is to synchronize the operation of control thyristors, i.e. in eliminating the possibility of occurrence in the load in addition to the high-frequency low-frequency component of the current. This, in principle, does not allow the known method to form high and low frequency currents simultaneously and independently from each other in the inverter load, which narrows the functionality of the known methods. This is explained by the following. A number of technological processes, such as induction melting and high-frequency quenching, require the simultaneous presence of high and low frequency currents. So, when high-frequency hardening of parts having a complex surface configuration, for example, when hardening gears, the two-frequency method provides a fairly accurate repetition by the hardened layer of the contour of the complex surface of the workpiece (Simultaneous Dual-Frequency Gear Hardening.// "Industrial Heating", July, 2001) . In induction furnaces, the quality of the smelted metal increases significantly if heating is carried out at a medium frequency, and the force applied by an electromagnetic field to a liquid metal bath is produced at a low frequency. This ensures intensive mixing of the melt in combination with a high rate of heating with a medium-frequency current (Tomorrow's induction melting technologies already exist, John X. Mortimer [Inductotherm, Rankocas, USA] // Liteyschik Rossii magazine, 2002, No. 1, p. 33).

Поскольку известные способы управления работой устройства для нагрева индукционной установки позволяют формировать только одночастотный сигнал, использование этих способов не позволяет эффективно активизировать процессы перемешивания расплава, что снижает равномерность, а следовательно, эффективность индукционного нагрева. В результате снижается эффективность использования оборудования, повышаются затраты электроэнергии, а следовательно, повышается потребляемая мощность от источника тока. При одночастотном сигнале усложняется процесс формирования силового поля внутри печи для перемешивания расплава без существенного повышения его температуры, что снижает равномерность индукционного нагрева (Завтрашние технологии индукционной плавки уже существуют, Джон X. Мортимер [Фирма Inductotherm, г. Ранкокас, США]// журнал “Литейщик России”, 2002 г., №1, с.34).Since the known methods for controlling the operation of a device for heating an induction installation allow only a single-frequency signal to be generated, the use of these methods does not allow to efficiently activate the melt mixing processes, which reduces the uniformity and, therefore, the efficiency of induction heating. As a result, the efficiency of equipment use is reduced, energy costs are increased, and therefore, the power consumption from the current source is increased. With a single-frequency signal, the process of generating a force field inside the furnace to mix the melt without significantly increasing its temperature is complicated, which reduces the uniformity of induction heating (Tomorrow's induction melting technologies already exist, John X. Mortimer [Inductotherm, Rankocas, USA] // journal “ Caster of Russia ”, 2002, No. 1, p. 34).

Кроме того, известные способы управления предусматривают наличие индивидуального источника питания, что не позволяет организовать с их помощью обслуживание одновременно нескольких индукционных установок от одного источника питания, что не позволяет снизить установленную мощность оборудования, снижает эффективность использования оборудования и повышает затраты электроэнергии.In addition, the known control methods provide for the presence of an individual power source, which does not allow organizing the maintenance of several induction plants from one power source at the same time, which does not allow to reduce the installed capacity of the equipment, reduces the efficiency of equipment use and increases energy costs.

Таким образом, выявленные в результате патентного поиска аналог и прототип заявленного способа управления устройством для индукционного нагрева при осуществлении не обеспечивают достижения технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей и в возможности одновременного обслуживания нескольких индукционных установок от одного источника питания за счет возможности формирования в индукторе одновременно высокочастотного и низкочастотного сигналов и осуществления независимого управления этими сигналами, а также в повышении эффективности использования оборудования, в снижении установленной мощности оборудования, а следовательно, в снижении затрат электроэнергии.Thus, the analogue and prototype of the claimed method of controlling the device for induction heating revealed as a result of a patent search during implementation do not provide the achievement of a technical result consisting in expanding the functionality and in the possibility of simultaneous servicing of several induction plants from one power source due to the possibility of forming in the inductor simultaneously high-frequency and low-frequency signals and the implementation of independent control of these signals s, and also to improve the efficiency of the equipment, reduction in installed power equipment, and consequently to reduce electricity costs.

Предлагаемое изобретение - устройство для нагрева индукционной установки решает задачу создания соответствующего устройства, осуществление которого обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей и в возможности одновременного обслуживания нескольких индукционных установок от одного источника питания за счет возможности формирования в индукторе одновременно высокочастотного и низкочастотного сигналов и осуществления независимого управления этими сигналами, а также в повышении эффективности использования оборудования, в снижении установленной мощности оборудования, а следовательно, в снижении затрат электроэнергии.The present invention - a device for heating an induction installation solves the problem of creating an appropriate device, the implementation of which ensures the achievement of a technical result, which consists in expanding the functionality and in the possibility of simultaneously servicing several induction installations from a single power source due to the possibility of generating high-frequency and low-frequency signals in the inductor and independent control of these signals, as well as in higher efficiency of equipment use, in reducing the installed capacity of equipment, and therefore, in reducing energy costs.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для индукционного нагрева содержит фильтровый конденсатор, который подключен параллельно источнику постоянного тока, инверторную ячейку с индуктором индукционной установки, при этом инверторная ячейка включает первый и второй управляемые ключи, шунтированные диодами и соединенные противофазно с образованием полумостовой схемы, первый и второй последовательно соединенные разделительные конденсаторы, подключенные параллельно полумостовой схеме и входу инверторной ячейки, к которой подключен параллельно фильтровый конденсатор, при этом средняя точка полумостовой схемы ячейки инвертора подключена к одному из выводов индуктора нагрузки, а также устройство содержит n инверторных ячеек, идентичных первой, входы каждой из которых подключены параллельно фильтровому конденсатору, где n - количество индукционных установок, при этом в каждую инверторную ячейку введен компенсирующий высокочастотный конденсатор, который соединен с соответствующим индуктором с образованием высокочастотного параллельного резонансного колебательного LC-контура, кроме того, в каждую инверторную ячейку введен низкочастотный дроссель, который подключен между вторым выводом индуктора ячейки инвертора и точкой соединения разделительных конденсаторов и образует с разделительными конденсаторами последовательный низкочастотный резонансный колебательный контур с резонансной частотой, соответствующей частоте низкочастотной составляющей тока в нагрузке соответствующей инверторной ячейки.The essence of the invention lies in the fact that the device for induction heating contains a filter capacitor that is connected in parallel with a direct current source, an inverter cell with an inductor of an induction installation, while the inverter cell includes first and second controlled keys, shunted by diodes and connected in phase with the formation of a half-bridge circuit, the first and second series-connected isolation capacitors connected in parallel to the half-bridge circuit and the input of the inverter cell to the cat a filter capacitor is connected in parallel, the midpoint of the half-bridge circuit of the inverter cell is connected to one of the terminals of the load inductor, and the device contains n inverter cells identical to the first, the inputs of each of which are connected in parallel to the filter capacitor, where n is the number of induction units, at this, in each inverter cell a compensating high-frequency capacitor is introduced, which is connected to the corresponding inductor with the formation of a high-frequency parallel resonant about the LC oscillatory circuit, in addition, a low-frequency inductor is introduced into each inverter cell, which is connected between the second output of the inverter cell inductor and the connection point of the isolation capacitors and forms a series low-frequency resonant oscillation circuit with isolation capacitors with a resonant frequency corresponding to the frequency of the low-frequency component of the current in load of the corresponding inverter cell.

Технический результат достигается следующим образом. Фильтровый конденсатор, подключенный параллельно источнику постоянного напряжения, и разделительные конденсаторы в каждой инверторной ячейке отсекают сигнал помехи по высокой частоте по цепи источника питания.The technical result is achieved as follows. A filter capacitor connected in parallel with the DC voltage source, and isolation capacitors in each inverter cell cut off the high frequency noise signal along the power supply circuit.

Первый и второй управляемые ключи, шунтированные диодами и соединенные противофазно с образованием полумостовой схемы, обеспечивают управление работой инверторной ячейки, участвуя тем самым в формировании параметров выходного сигнала в индукторе нагрузки.The first and second controlled keys, shunted by diodes and connected out of phase with the formation of a half-bridge circuit, provide control of the inverter cell, thereby participating in the formation of the output signal parameters in the load inductor.

Сопротивление индуктора индукционной установки имеет резко индуктивный характер. Как правило, реактивную мощность индуктора индукционной установки компенсируют, для чего параллельно индуктору или последовательно с ним подключают компенсирующий конденсатор. Поскольку нагрузкой каждой инверторной ячейки является индуктор индукционной установки, для компенсации реактивной мощности нагрузки в заявленном устройстве в каждую инверторную ячейку введен компенсирующий конденсатор, который подключен параллельно к соответствующему индуктору.The resistance of the inductor of the induction installation is sharply inductive. As a rule, the reactive power of the inductor of the induction installation is compensated, for which a compensating capacitor is connected in parallel with the inductor or in series with it. Since the load of each inverter cell is an inductor of an induction installation, to compensate for the reactive power of the load in the claimed device, a compensating capacitor is introduced into each inverter cell, which is connected in parallel to the corresponding inductor.

Кроме того, применение полумостовой схемы позволяет использовать разделительные конденсаторы одновременно в качестве фильтровых на высокой частоте и в качестве компенсирующих на низкой частоте. В результате в устройстве осуществлена последовательная компенсация индуктивности в каждой секции индуктора, при этом роль компенсирующих конденсаторов выполняют разделительные конденсаторы, а параллельную компенсацию индуктивности нагрузки выполняет введенный в устройство компенсирующий конденсатор.In addition, the use of a half-bridge circuit allows the use of isolation capacitors at the same time as filter capacitors at a high frequency and as compensating ones at a low frequency. As a result, the device has sequential compensation of the inductance in each section of the inductor, while the role of the compensating capacitors is performed by isolation capacitors, and the parallel compensation of the load inductance is performed by the compensating capacitor introduced into the device.

Благодаря тому, что компенсирующий конденсатор подключен к соответствующему индуктору с образованием параллельного резонансного колебательного LC-контура, все реактивные токи компенсации замыкаются в колебательном контуре нагрузки инверторной ячейки, что позволяет сконцентрировать практически всю выделяемую ими мощность в нагрузке. При этом, так как в качестве компенсирующего конденсатора в каждую инверторную ячейку введен высокочастотный, который образует с индуктором нагрузки высокочастотный параллельный резонансный колебательный LC-контур, это обуславливает формирование в индукторе токов высокой частоты.Due to the fact that the compensating capacitor is connected to the corresponding inductor with the formation of a parallel resonant oscillatory LC circuit, all reactive compensation currents are closed in the oscillatory load circuit of the inverter cell, which allows you to concentrate almost all the power released by them in the load. Moreover, since a high-frequency one is introduced into each inverter cell as a compensating capacitor, which forms a high-frequency parallel resonant oscillating LC circuit with the load inductor, this leads to the formation of high-frequency currents in the inductor.

Низкочастотный дроссель, который подключен между вторым выводом соответствующего индуктора и точкой соединения разделительных конденсаторов, обеспечивает возможность замыкания тока в параллельном колебательном контуре нагрузки при открывании управляемого ключа полумоста. Кроме того, после закрытия управляемого ключа низкочастотный дроссель за счет формируемой ЭДС обеспечивает непрерывность прохождения тока через нагрузку, а следовательно, непрерывность формирования в ней высокочастотного сигнала: замыкая ток в нагрузке через противофазный диод, достраивает полуволну тока.A low-frequency inductor, which is connected between the second terminal of the corresponding inductor and the connection point of the isolation capacitors, provides the possibility of closing the current in a parallel oscillatory load circuit when opening the controlled key of the half-bridge. In addition, after the controlled key is closed, the low-frequency inductor, due to the generated EMF, ensures the continuity of the current flow through the load, and therefore, the formation of the high-frequency signal in it: closing the current in the load through the antiphase diode, completes the current half-wave.

Кроме того, в каждой ячейке низкочастотный дроссель и разделительные конденсаторы образуют последовательный низкочастотный резонансный колебательный контур с резонансной частотой, соответствующей частоте низкочастотной составляющей тока в индукторе инверторной ячейки. Поскольку на низкой частоте сопротивление высокочастотного компенсирующего конденсатора в параллельном контуре нагрузки значительно выше, чем индуктора, то низкочастотная составляющая тока инверторной ячейки так же замыкается в основном через индуктор нагрузки, причем с максимальной амплитудой, за счет резонанса напряжений в последовательном колебательном контуре на частоте низкочастотной составляющей тока. Все это обеспечивает возможность независимого формирования в нагрузке тока низкой частоты.In addition, in each cell, the low-frequency inductor and isolation capacitors form a sequential low-frequency resonant oscillatory circuit with a resonant frequency corresponding to the frequency of the low-frequency component of the current in the inductor of the inverter cell. Since at low frequency the resistance of the high-frequency compensating capacitor in the parallel load circuit is much higher than that of the inductor, the low-frequency current component of the inverter cell also closes mainly through the load inductor, with maximum amplitude, due to voltage resonance in the series oscillatory circuit at the frequency of the low-frequency component current. All this provides the possibility of independent formation of a low-frequency current in the load.

Благодаря тому, что компенсирующий высокочастотный конденсатор подключен к соответствующему индуктору нагрузки с образованием высокочастотного параллельного резонансного колебательного LC-контура, а низкочастотный дроссель и разделительные конденсаторы образуют последовательный низкочастотный резонансный колебательный контур с резонансной частотой, соответствующей частоте низкочастотной составляющей тока в нагрузке инверторной ячейки, т.е. каждый из контуров имеет свою резонансную частоту, это позволяет использовать резонансные явления для одновременного независимого формирования высокочастотной и низкочастотной составляющих тока в нагрузке инверторной ячейки, что, в свою очередь, обеспечивает возможность независимой регулировки высокочастотной и низкочастотной составляющих тока в индукторе при их одновременном формировании.Due to the fact that the compensating high-frequency capacitor is connected to the corresponding load inductor with the formation of a high-frequency parallel resonant oscillatory LC circuit, and the low-frequency inductor and isolation capacitors form a series low-frequency resonant oscillatory circuit with a resonant frequency corresponding to the frequency of the low-frequency current component in the load of the inverter cell, t. e. each circuit has its own resonant frequency, this allows the use of resonance phenomena for the simultaneous independent formation of high-frequency and low-frequency components of the current in the load of the inverter cell, which, in turn, provides the possibility of independent adjustment of the high-frequency and low-frequency components of the current in the inductor during their simultaneous formation.

Из выше изложенного следует, что в заявленном устройстве в каждой инверторной ячейке обеспечивается компенсация индуктивного сопротивления нагрузки по высокой и низкой частотам. Поскольку все реактивные токи компенсации замыкаются в параллельном колебательном контуре инверторных ячеек, образованном компенсирующим конденсатором и индуктором, то наличие в цепях компенсации высокочастотного и низкочастотного колебательных контуров, работающих соответственно на частотах высокочастотной и низкочастотной составляющих тока индуктора, обеспечивает возможность независимого формирования в нагрузке одновременно токов высокой и низкой частоты за счет параллельного резонанса тока на высокой частоте в параллельном контуре, а в последовательном контуре - за счет последовательного резонанса напряжения на частоте низкочастотной составляющей тока инвертора. При этом благодаря тому, что оба контура работают на соответствующей резонансной частоте, это позволяет получить максимальную амплитуду высокочастотного и низкочастотного токов в нагрузке. Возможность независимости формирования в индукторе нагрузки инверторной ячейки высокочастотного и низкочастотного токов обуславливает возможность осуществления независимого управления этими сигналами.From the above it follows that in the claimed device in each inverter cell provides compensation for the inductive resistance of the load at high and low frequencies. Since all reactive compensation currents are closed in a parallel oscillatory circuit of the inverter cells formed by a compensating capacitor and inductor, the presence of high-frequency and low-frequency oscillatory circuits in the compensation circuits operating respectively at the frequencies of the high-frequency and low-frequency components of the inductor current allows independent formation of high currents simultaneously in the load and low frequency due to the parallel resonance of the current at high frequency in parallel circuit, and in a serial circuit - due to the series voltage resonance at the frequency of the low-frequency component of the inverter current. Moreover, due to the fact that both circuits operate at the corresponding resonant frequency, this allows you to get the maximum amplitude of the high-frequency and low-frequency currents in the load. The possibility of independence of the formation of a high-frequency and low-frequency currents in the load inductor cell of the inverter cell makes it possible to independently control these signals.

Возможность формирования в индукторе низкочастотной составляющей тока обеспечивает возможность организации циркуляции потока металла. Под действием низкочастотной составляющей тока в индукторе внутри расплава образуется пульсирующее силовое электромагнитное поле, что расширяет функциональные возможности устройства и позволяет активизировать процессы перемешивания металла, повысить равномерность индукционного нагрева, а следовательно, повысить эффективность индукционного нагрева и повысить эффективность использования оборудования.The possibility of forming a low-frequency component of the current in the inductor provides the possibility of organizing the circulation of the metal flow. Under the influence of the low-frequency component of the current, a pulsating electromagnetic force field is formed inside the melt inside the melt, which expands the device’s functionality and allows to activate metal mixing processes, increase the uniformity of induction heating, and therefore, increase the efficiency of induction heating and increase the efficiency of equipment use.

Поскольку устройство содержит n инверторных ячеек, идентичных первой, где n - количество индукторов, то возможность независимости формирования в индукторе нагрузки инверторной ячейки высокочастотного и низкочастотного токов и возможность осуществления независимого управления этими сигналами обеспечивается в каждой ячейке. Поскольку каждая ячейка представляет собой самостоятельное устройство, то это обеспечивает возможность формирования в каждой ячейке высокочастотного и низкочастотного токов с индивидуальными параметрами, а также независимость управления этими токами. Наличие возможности независимого управления потоком энергии, подводимой к каждому индуктору от соответствующих инверторных ячеек, обеспечивает возможность одновременного обслуживания от одного источника питания нескольких индукционных установок, т.е. позволяет использовать общий источник питания. Это расширяет функциональные возможности заявленного устройства, так как позволяет, за счет определенной организации работы инверторных ячеек, получить новые технологические эффекты, обеспечивающие широкие возможности управления параметрами электромагнитного поля в объеме расплава металла, которые позволяют перераспределить подводимую мощность по индукторам.Since the device contains n inverter cells that are identical to the first one, where n is the number of inductors, the possibility of independent formation of high-frequency and low-frequency currents in the inverter cell of the load inductor and the possibility of independent control of these signals is provided in each cell. Since each cell is an independent device, this makes it possible to form high-frequency and low-frequency currents with individual parameters in each cell, as well as the independence of control of these currents. The possibility of independent control of the flow of energy supplied to each inductor from the corresponding inverter cells allows the simultaneous servicing of several induction units from one power source, i.e. allows you to use a common power source. This extends the functionality of the claimed device, as it allows, due to the specific organization of the inverter cells, to obtain new technological effects that provide ample opportunity to control the parameters of the electromagnetic field in the volume of the molten metal, which allows you to redistribute the input power to the inductors.

Последнее позволяет путем перераспределения мощности между одновременно работающими печами выровнять график суточного потребления электроэнергии и организовать процесс плавки металла одновременно в нескольких печах так, что общее потребление электроэнергии от источника питания остается неизменным на всей протяженности работы системы. Это позволяет снизить пики потребляемой мощности от источника питания, снизить установленную мощность оборудования всей системы по сравнению с тем случаем, когда печи работают не синхронно от отдельных инверторных ячеек с собственным источником питания, и повысить эффективность использования оборудования.The latter allows, by redistributing power between simultaneously working furnaces, to even out the daily energy consumption schedule and organize the metal smelting process in several furnaces simultaneously so that the total energy consumption from the power source remains unchanged for the entire duration of the system. This allows you to reduce the peaks of power consumption from the power source, reduce the installed capacity of the equipment of the entire system compared to the case when the stoves do not work synchronously from separate inverter cells with their own power source, and increase the efficiency of use of equipment.

Таким образом, предлагаемое устройство для индукционного нагрева при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей и в возможности одновременного обслуживания нескольких индукционных установок от одного источника питания за счет возможности формирования в индукторе одновременно высокочастотного и низкочастотного сигналов и осуществления независимого управления этими сигналами, а также в повышении эффективности использования оборудования, в снижении установленной мощности оборудования, а следовательно, в снижении затрат электроэнергии.Thus, the proposed device for induction heating during implementation ensures the achievement of a technical result consisting in expanding the functionality and in the possibility of simultaneously servicing several induction plants from one power source due to the possibility of generating high-frequency and low-frequency signals in the inductor and independently controlling these signals, as well as to increase the efficiency of use of equipment, to reduce mouth the renewed capacity of the equipment, and therefore, in reducing the cost of electricity.

Заявленное изобретение - способ управления работой устройства для индукционного нагрева, используемый для управления заявленным устройством, решает задачу создания соответствующего способа, осуществление которого обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей и в возможности одновременного обслуживания нескольких индукционных установок от одного источника питания за счет возможности формирования в индукторе одновременно высокочастотного и низкочастотного сигналов и осуществления независимого управления этими сигналами, а также в повышении эффективности использования оборудования, в снижении установленной мощности оборудования, а следовательно, в снижении затрат электроэнергии.The claimed invention is a method of controlling the operation of a device for induction heating, used to control the claimed device, solves the problem of creating an appropriate method, the implementation of which ensures the achievement of a technical result, which consists in expanding the functionality and in the possibility of simultaneous servicing of multiple induction plants from one power source due to the formation in the inductor of both high-frequency and low-frequency signals and providing independent control of these signals, as well as increasing the efficiency of equipment use, reducing the installed capacity of the equipment, and therefore, reducing energy costs.

Сущность изобретения - способа управления работой устройства для нагрева индукционной установки, используемого для управления работой заявленного устройства, заключается в том, что в способе управления работой устройства для индукционного нагрева, в соответствии с которым выполняют параллельную компенсацию индуктивности индуктора компенсирующим конденсатором, а инверторную ячейку выполняют полумостовой, при этом формируют прямую и обратную полуволны напряжения в индукторе, для чего поочередно подают на противофазные управляемые ключи полумостовой схемы открывающие и закрывающие импульсы управления, количество инверторных ячеек берут по количеству индукционных установок, с индуктором каждой из которых формируют параллельный колебательный контур из индуктора и компенсирующего конденсатора соответствующей инверторной ячейки, кроме того, используют общий источник питания, при этом в индукторе каждой инверторной ячейки формируют одновременно низкочастотный и высокочастотный сигналы, для чего в каждой инверторной ячейке выполняют последовательную компенсацию индуктивности индуктора на частоте низкочастотной составляющей тока в индукторе инверторной ячейки, а параллельный колебательный контур выполняют высокочастотным, для чего компенсацию по высокой частоте выполняют высокочастотным конденсатором, при этом посредством управления ключами полумостовой схемы формируют в каждой инверторной ячейке высокочастотные колебания в виде синусоиды, средняя линия которой изменяется по закону низкочастотного сигнала, при этом для каждой инверторной ячейки импульсы управления формируют индивидуально, причем частоту следования управляющих импульсов выбирают также индивидуально, исходя из условия, чтобы уровень подводимой мощности в индукторах соответствовал фазовому циклу работы индукционной установки и был равно смещен во времени в цикле одновременно работающих установок, для чего частоту управляющих импульсов в инверторных ячейках формируют равной резонансной или отстраивают от резонансной частоты параллельного высокочастотного колебательного контура.The inventive method for controlling the operation of a device for heating an induction installation used to control the operation of the claimed device lies in the method for controlling the operation of a device for induction heating, according to which parallel compensation of the inductance of the inductor by a compensating capacitor is performed, and the inverter cell is made half-bridge in this case, direct and reverse half-waves of voltage are formed in the inductor, for which they are alternately fed to antiphase controlled to In the case of a half-bridge circuit, the opening and closing control pulses, the number of inverter cells are taken according to the number of induction units, with the inductor of each of which form a parallel oscillating circuit from the inductor and the compensating capacitor of the corresponding inverter cell, in addition, they use a common power source, while in the inductor of each inverter the cells form simultaneously low-frequency and high-frequency signals, for which sequential compensation is performed in each inverter cell the inductance of the inductor at the frequency of the low-frequency component of the current in the inductor of the inverter cell, and the parallel oscillating circuit is high-frequency, for which high-frequency compensation is performed by the high-frequency capacitor, while controlling the keys of the half-bridge circuit, high-frequency oscillations are generated in each inverter cell in the form of a sinusoid, the middle line of which changes according to the law of the low-frequency signal, while for each inverter cell the control pulses form an individual ln, moreover, the repetition rate of the control pulses is also individually selected, based on the condition that the input power level in the inductors corresponds to the phase cycle of the induction unit and is equally shifted in time in the cycle of simultaneously operating units, for which the frequency of the control pulses in the inverter cells is equal to the resonant or detuned from the resonant frequency of a parallel high-frequency oscillatory circuit.

Кроме того, посредством управления ключами полумостовой схемы при формировании полуволны высокочастотной составляющей тока инверторной ячейки вносят дисбаланс в работу противофазных управляемых ключей и диодов, при этом открывающие импульсы на управляемые ключи подают в момент перехода через ноль тока синфазного диода, причем при формировании положительной полуволны низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки изменяют по принятому закону изменения низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки момент подачи закрывающего импульса на управляемый ключ, формирующий положительную полуволну высокочастотной составляющей тока, а момент подачи закрывающего импульса на противофазный управляемый ключ не меняют, при формировании отрицательной полуволны низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки моменты подачи закрывающих импульсов на управляемые ключи заменяют на противоположные.In addition, by controlling the keys of the half-bridge circuit when the half-wave of the high-frequency component of the current of the inverter cell is formed, an imbalance in the operation of the out-of-phase controlled keys and diodes is introduced, while the opening pulses to the controlled keys are applied at the instant of transition of the common-mode diode through zero, and during the formation of the positive half-wave of the low-frequency component current of the inverter cell is changed according to the accepted law of change of the low-frequency component of the current of the inverter cell guide pulse controllable switch forming part of a positive half-wave high-frequency current, and the time of closure in antiphase pulse controllable switch does not change, in the formation of a negative half-wave of low-frequency component of the current supply inverter cell moments closing pulses driven keys is replaced by their opposites.

Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.

Поскольку количество инверторных ячеек берут по количеству индукционных установок, при этом для каждой инверторной ячейки импульсы управления формируют индивидуально, а частоту следования управляющих импульсов выбирают также индивидуально, обеспечивается возможность независимого управления каждой инверторной ячейкой, что расширяет функциональные возможности способа.Since the number of inverter cells is taken according to the number of induction plants, while for each inverter cell the control pulses are formed individually, and the repetition rate of the control pulses is also selected individually, it is possible to independently control each inverter cell, which extends the functionality of the method.

Благодаря тому, что в заявленном способе поочередно подают на противофазные управляемые ключи полумостовой схемы открывающие и закрывающие импульсы управления, осуществляют управление работой управляемых ключей, которые формируют прямую и обратную полуволны напряжения в нагрузке.Due to the fact that in the claimed method, the opening and closing control pulses are fed to the antiphase controlled keys of the half-bridge circuit, control the operation of the controlled keys, which form the direct and reverse half-waves of the voltage in the load.

Поскольку в каждой инверторной ячейке выполняют последовательную компенсацию индуктивности индуктора нагрузки на частоте низкочастотной составляющей тока индуктора нагрузки, а параллельный колебательный контур выполняют высокочастотным, для чего компенсацию по высокой частоте выполняют высокочастотным конденсатором, обеспечивают последовательную и параллельную компенсацию реактивной мощности нагрузки.Since in each inverter cell, the inductance of the load inductor is sequentially compensated at the frequency of the low-frequency component of the load inductor current, and the parallel oscillatory circuit is performed by the high-frequency one, for which high-frequency compensation is performed by the high-frequency capacitor, they provide serial and parallel compensation of the reactive power of the load.

Выполнение инверторной ячейки по полумостовой схеме позволяет использовать конденсаторы фильтра одновременно в качестве фильтровых на высокой частоте и в качестве компенсирующих на низкой частоте.The implementation of the inverter cell in a half-bridge circuit allows the use of filter capacitors at the same time as a filter at a high frequency and as compensating at a low frequency.

Поскольку в предлагаемом способе частоту управляющих импульсов формируют равной резонансной или отстраивают от резонансной частоты параллельного высокочастотного колебательного контура, т.е. импульсы управления формируют с частотой, равной или близкой к резонансной частоте параллельного колебательного контура, обеспечивается возможность формирования в индукторе высокочастотных колебаний, а следовательно, высокочастотного тока, с требуемой амплитудой. При этом благодаря тому, что посредством управления ключами полумостовой схемы формируют в каждой инверторной ячейке высокочастотные колебания в виде синусоиды, средняя линия которой изменяется по закону низкочастотного сигнала, а в каждой инверторной ячейке выполняют компенсацию индуктивности индуктора нагрузки на частоте низкочастотной составляющей тока индуктора, обеспечивается возможность независимого формирования в индукторе нагрузки тока низкой частоты.Since in the proposed method the frequency of the control pulses is formed equal to the resonant or detuned from the resonant frequency of the parallel high-frequency oscillatory circuit, i.e. control pulses are formed with a frequency equal to or close to the resonant frequency of the parallel oscillatory circuit, it is possible to generate high-frequency oscillations in the inductor, and therefore a high-frequency current, with the required amplitude. Moreover, due to the fact that by controlling the keys of the half-bridge circuit, high-frequency oscillations are generated in each inverter cell in the form of a sinusoid, the middle line of which changes according to the law of the low-frequency signal, and in each inverter cell the inductance of the load is compensated for at the frequency of the low-frequency component of the inductor current, it is possible independent formation of a low-frequency current load in the inductor.

Причем, так как в каждой ячейке компенсацию на низкой частоте выполняют на частоте низкочастотной составляющей тока индуктора нагрузки, а на высокой частоте - на частоте, равной резонансной частоте параллельного колебательного контура, это позволяет для формирования низкочастотной и высокочастотной составляющих тока нагрузки использовать резонансные явления: параллельный резонанс тока - на высокой частоте и последовательный резонанс напряжения - на низкой частоте. При этом благодаря тому, что оба контура работают на соответствующей резонансной частоте, это позволяет получить максимальную амплитуду высокочастотного и низкочастотного токов в нагрузке.Moreover, since in each cell compensation at a low frequency is performed at the frequency of the low-frequency component of the load inductor current, and at high frequency - at a frequency equal to the resonant frequency of the parallel oscillatory circuit, this allows the use of resonance phenomena to form the low-frequency and high-frequency components of the load current: parallel current resonance at high frequency and series voltage resonance at low frequency. Moreover, due to the fact that both circuits operate at the corresponding resonant frequency, this allows you to get the maximum amplitude of the high-frequency and low-frequency currents in the load.

Благодаря тому, что компенсирующий высокочастотный конденсатор подключен к соответствующему индуктору нагрузки с образованием параллельного резонансного колебательного, все реактивные токи компенсации замыкаются в колебательном контуре нагрузки инверторной ячейки, что позволяет сконцентрировать практически всю выделяемую ими мощность в нагрузке. При этом, поскольку реактивные токи компенсации замыкаются в параллельном колебательном контуре через индуктивность нагрузки, это позволяет формировать в каждом индукторе высокочастотную составляющую тока.Due to the fact that the compensating high-frequency capacitor is connected to the corresponding load inductor with the formation of a parallel resonant oscillatory, all reactive compensation currents are closed in the oscillatory load circuit of the inverter cell, which allows you to concentrate almost all the power released by them in the load. Moreover, since the reactive compensation currents are closed in a parallel oscillatory circuit through the load inductance, this allows the formation of a high-frequency component of the current in each inductor.

Поскольку на низкой частоте сопротивление высокочастотного компенсирующего конденсатора в параллельном контуре нагрузки значительно выше, чем индуктора нагрузки, то низкочастотная составляющая тока инверторной ячейки также замыкается в основном через индуктор нагрузки, причем с максимальной амплитудой, за счет резонанса напряжений в последовательном колебательном контуре на частоте низкочастотной составляющей тока. Это обеспечивает возможность независимого формирования в нагрузке тока низкой частоты.Since at low frequency the resistance of the high-frequency compensating capacitor in the parallel load circuit is much higher than the load inductor, the low-frequency current component of the inverter cell also closes mainly through the load inductor, with maximum amplitude, due to voltage resonance in the series oscillatory circuit at the frequency of the low-frequency component current. This allows independent formation of a low frequency current in the load.

В результате благодаря тому, что способ обеспечивает возможность независимого формирования в индукторах тока низкой и высокой частоты, это позволяет, за счет определенной организации работы инверторных ячеек, получить новые технологические эффекты, обеспечивающие широкие возможности управления параметрами электромагнитного поля в объеме расплава, и расширяет функциональные возможности способа. Это объясняется следующим. Поскольку компенсацию по низкой частоте выполняют на частоте низкочастотной составляющей тока индуктора и по высокой частоте - на частоте, равной или близкой к резонансной частоте параллельного колебательного контура, это позволяет для формирования низкочастотной и высокочастотной составляющих тока в индукторе использовать резонансные явления: параллельный резонанс тока - на высокой частоте и последовательный резонанс напряжения - на низкой частоте. При этом на соответствующей резонансной частоте контуров это позволяет получить максимальную амплитуду высокочастотного и низкочастотного токов в нагрузке. При отстройке от резонансной частоты параллельного высокочастотного колебательного контура обеспечивается возможность снижения уровня высокочастотной составляющей тока в индукторе. Поскольку в инверторной ячейке формируют высокочастотные колебания в виде синусоиды, у которой по закону низкочастотного сигнала изменяется только средняя линия, то из этого следует, что параметры высокочастотного синусоидального сигнала не зависят от закона изменения низкочастотного сигнала, что обеспечивает возможность регулировки высокочастотной составляющей тока в нагрузке при возможности одновременного независимого формирования высокочастотной и низкочастотной составляющих тока в нагрузке инвертора. В то же время, поскольку средняя линия высокочастотного сигнала изменяется по закону низкочастотного сигнала, то информация о параметрах низкочастотного сигнала заложена в законе изменения средней линии. Это позволяет, варьируя законом изменения средней линии высокочастотного сигнала, регулировать параметры низкочастотной составляющей тока в нагрузке, не изменяя параметров высокочастотной составляющей.As a result, due to the fact that the method provides the possibility of independent formation of low and high frequency current in the inductors, this allows, due to the certain organization of the inverter cells, to obtain new technological effects that provide ample opportunity to control the parameters of the electromagnetic field in the melt volume, and extends the functionality way. This is explained by the following. Since compensation at a low frequency is performed at the frequency of the low-frequency component of the inductor current and at a high frequency at a frequency equal to or close to the resonant frequency of the parallel oscillatory circuit, this allows the use of resonance phenomena to form the low-frequency and high-frequency components of the current in the inductor: parallel current resonance - at high frequency and series voltage resonance - at low frequency. Moreover, at the corresponding resonant frequency of the circuits, this allows you to get the maximum amplitude of the high-frequency and low-frequency currents in the load. When detuning from the resonant frequency of a parallel high-frequency oscillatory circuit, it is possible to reduce the level of the high-frequency component of the current in the inductor. Since in the inverter cell high-frequency oscillations are generated in the form of a sinusoid, in which, according to the law of the low-frequency signal, only the middle line changes, it follows that the parameters of the high-frequency sinusoidal signal do not depend on the law of change of the low-frequency signal, which makes it possible to adjust the high-frequency component of the current in the load at the possibility of simultaneous independent formation of high-frequency and low-frequency components of the current in the inverter load. At the same time, since the middle line of the high-frequency signal changes according to the law of the low-frequency signal, information on the parameters of the low-frequency signal is laid down in the law of variation of the middle line. This allows, by varying the law of variation of the midline of the high-frequency signal, to adjust the parameters of the low-frequency component of the current in the load, without changing the parameters of the high-frequency component.

Возможность снижения уровня высокочастотной составляющей тока в индукторе позволяет организовать режим работы инверторной ячейки, при котором в секции индуктора уровень низкочастотного тока превышает уровень высокочастотной составляющей. При этом под действием низкочастотной составляющей тока в каждом индукторе внутри расплава формируют силовое электромагнитное поле, которое позволяет организовать работу инверторной ячейки в режиме перемешивания расплава, активизировать процессы перемешивания и повысить эффективность индукционного нагрева, что расширяет функциональные возможности заявленного способа. Кроме того, независимость в управлении работой каждой ячейки и возможность в каждой инверторной ячейке одновременного формирования высокочастотного и низкочастотного токов и независимого управления ими обуславливает возможность использования общего источника питания и обеспечивает возможность одновременного обслуживания от одного источника питания нескольких индукционных установок. Возможность перераспределения подводимой мощности по индукторам позволяет снизить пики потребляемой мощности от источника питания, снизить установленную мощность оборудования, снизить затраты электроэнергии и повысить эффективность использования оборудования. Возможность перераспределения подводимой энергии по индукторам позволяет организовать одновременно плавку в нескольких печах с максимальным снижением пиков потребляемой мощности от источника питания, т.е. снизить затраты электроэнергии, снизить установленную мощность оборудования и повысить эффективность использования оборудования.The ability to reduce the level of the high-frequency component of the current in the inductor allows you to organize the operating mode of the inverter cell, in which in the section of the inductor the level of the low-frequency current exceeds the level of the high-frequency component. At the same time, under the influence of the low-frequency component of the current, a force electromagnetic field is formed inside each melt inside the melt, which allows organizing the operation of the inverter cell in the melt mixing mode, activating the mixing processes and increasing the efficiency of induction heating, which extends the functionality of the claimed method. In addition, independence in controlling the operation of each cell and the possibility in each inverter cell of simultaneously generating high-frequency and low-frequency currents and independently controlling them makes it possible to use a common power source and provides the possibility of simultaneous servicing of several induction units from one power source. The possibility of redistributing the input power to the inductors allows you to reduce the peaks of power consumption from the power source, reduce the installed capacity of the equipment, reduce energy costs and increase the efficiency of use of equipment. The possibility of redistributing the input energy over the inductors allows you to organize simultaneously melting in several furnaces with a maximum reduction in peaks of power consumption from the power source, i.e. reduce energy costs, reduce the installed capacity of equipment and increase the efficiency of use of equipment.

Таким образом, предлагаемый способ управления работой устройства для индукционного нагрева позволяет в каждой инверторной ячейке независимо управлять потоком высокочастотной энергии, подводимой к каждому индуктору установки, путем независимого регулирования высокочастотного тока в индукторе при одновременном формировании в нагрузке низкочастотного тока, что позволяет использовать общий источник питания для одновременного обслуживания нескольких индукционных установок. При этом обеспечивается возможность, путем перераспределения мощности между одновременно работающими печами, выровнять график суточного потребления электроэнергии и организовать процесс плавки металла одновременно в нескольких печах так, что общее потребление электроэнергии от источника постоянного тока остается неизменным на всей протяженности работы системы. Это позволяет снизить пики потребляемой мощности от источника питания, снизить установленную мощность оборудования всей системы по сравнению с тем случаем, когда печи работают не синхронно от отдельных инверторных ячеек с собственным источником питания, и повысить эффективность использования оборудования.Thus, the proposed method for controlling the operation of the device for induction heating allows each inverter cell to independently control the high-frequency energy flow supplied to each inductor of the installation by independently controlling the high-frequency current in the inductor while generating a low-frequency current in the load, which allows the use of a common power source for simultaneous maintenance of several induction plants. At the same time, it is possible, by redistributing power between simultaneously operating furnaces, to even out the daily electricity consumption schedule and organize the metal smelting process in several furnaces simultaneously so that the total energy consumption from the direct current source remains unchanged for the entire duration of the system. This allows you to reduce the peaks of power consumption from the power source, reduce the installed capacity of the equipment of the entire system compared to the case when the stoves do not work synchronously from separate inverter cells with their own power source, and increase the efficiency of use of equipment.

Благодаря тому, что в каждой инверторной ячейке выполняют компенсацию индуктивности индуктора нагрузки на частоте низкочастотной составляющей тока индуктора нагрузки, предлагаемый способ обеспечивает возможность организации циркуляционного потока металла в объеме печи за счет формирования в индукторе низкочастотной составляющей тока, под действием которой внутри расплава образуется силовое электромагнитное поле. Это позволяет формировать в каждом индукторе свое силовое магнитное поле, т.е. формировать необходимый режим перемешивания. В результате расширяются функциональные возможности предлагаемого способа, так как это позволяет эффективно активизировать процессы перемешивания металла, повысить равномерность индукционного нагрева, а следовательно, повысить эффективность индукционного нагрева.Due to the fact that in each inverter cell, the inductance of the load is compensated for at the frequency of the low-frequency component of the load inductor current, the proposed method makes it possible to organize the circulating flow of metal in the furnace volume due to the formation of the low-frequency component of the current in the inductor, under the influence of which a power electromagnetic field is generated inside the melt . This allows you to form in each inductor its own magnetic force field, i.e. to form the necessary mixing mode. As a result, the functionality of the proposed method is expanded, since this allows you to effectively activate the mixing processes of the metal, increase the uniformity of induction heating, and therefore, increase the efficiency of induction heating.

Как было показано выше, возможность независимого формирования в индукторе нагрузки инверторной ячейки высокочастотного и низкочастотного токов обуславливает возможность осуществления независимого управления этими сигналами. При этом благодаря тому, что в предлагаемом способе импульсы управления формируют индивидуально, причем частоту следования управляющих импульсов выбирают также индивидуально, исходя из условия, чтобы уровень подводимой мощности в индукторах соответствовал фазовому циклу работы индукционной установки и был равно смещен во времени в цикле одновременно работающих установок, для чего частоту управляющих импульсов в инверторных ячейках формируют равной резонансной или отстраивают от резонансной частоты параллельного высокочастотного колебательного контура, это позволяет перераспределять подводимую мощность между индукторами. При этом, поскольку максимум подводимой мощности в индукторах соответствует фазовому циклу работы индукционной установки и равно смещен во времени в цикле одновременно работающих установок, процесс плавки в каждой индукционной установке осуществляют с постоянным сдвигом фазы цикла работы по отношению к другим установкам. В этом случае суммарная активная мощность Р∑ остается неизменной. Это позволяет суммарную мощность источника питания выбирать исходя не из суммарной мощности всех индукционных установок, а примерно равной Р∑=(1,15-1,2)P1, где P1 - мощность одной индукционной установки. В результате существенно снижается установленная мощность оборудования всей системы по сравнению с тем случаем, когда печи работают от отдельных инверторных ячеек с индивидуальным источником питания.As it was shown above, the possibility of independent formation of a high-frequency and low-frequency currents in the load inductor of the inverter cell makes it possible to independently control these signals. Moreover, due to the fact that in the proposed method the control pulses are formed individually, and the repetition rate of the control pulses is also chosen individually, based on the condition that the input power level in the inductors corresponds to the phase cycle of the induction unit and is equally shifted in time in the cycle of simultaneously operating units why the frequency of the control pulses in the inverter cells is formed equal to the resonant or tune from the resonant frequency of the parallel high-frequency olebatelnogo circuit, it allows to redistribute the power for inductors. Moreover, since the maximum input power in the inductors corresponds to the phase cycle of the operation of the induction unit and is equally shifted in time in the cycle of simultaneously operating plants, the smelting process in each induction plant is carried out with a constant phase shift of the cycle of operation in relation to other plants. In this case, the total active power P∑ remains unchanged. This allows the total power of the power source to be selected based not on the total power of all induction installations, but approximately equal to P∑ = (1.15-1.2) P1, where P1 is the power of one induction installation. As a result, the installed capacity of the equipment of the entire system is significantly reduced in comparison with the case when the furnaces operate from separate inverter cells with an individual power source.

Высокочастотные колебания в виде синусоиды, средняя линия которой изменяется по определенному закону, формируют благодаря тому, что посредством управления ключами полумоста при формировании полуволны высокочастотной составляющей тока инверторной ячейки вносят дисбаланс в работу противофазных управляемых ключей и диодов. Поскольку открывающие импульсы на управляемые ключи подают в момент перехода через ноль тока синфазного диода, обеспечивается возможность синхронизации момента отпирания ключей. Благодаря тому, что при формировании положительной полуволны низкочастотной составляющей тока инвертора изменяют по принятому закону изменения низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки момент подачи закрывающего импульса на управляемый ключ, формирующий положительную полуволну высокочастотной составляющей тока, а момент подачи закрывающего импульса на противофазный управляемый ключ не меняют - обеспечивается возможность варьирования продолжительностью времени нахождения управляемых ключей в открытом состоянии, что и приводит к дисбалансу в работе противофазных управляемых ключей и диодов, а следовательно, к нарушению симметрии высокочастотного сигнала относительно оси времени и появлению в нем низкочастотной составляющей. Замена на противоположные моментов подачи закрывающих импульсов на управляемые ключи: изменяют по принятому закону изменения низкочастотной составляющей тока инвертора момент подачи закрывающего импульса на управляемый ключ, формирующий отрицательную полуволну высокочастотной составляющей тока, а момент подачи закрывающего импульса на противофазный управляемый ключ не меняют - обеспечивает возможность формирования отрицательной полуволны низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки.High-frequency oscillations in the form of a sinusoid, the middle line of which changes according to a certain law, are formed due to the fact that by controlling the half-bridge keys during the formation of the half-wave of the high-frequency component of the current of the inverter cell, they imbalance the operation of the out-of-phase controlled keys and diodes. Since the opening pulses are supplied to the controlled keys at the moment of transition of the common-mode diode through zero, it is possible to synchronize the moment of unlocking the keys. Due to the fact that when a positive half-wave is generated, the low-frequency component of the inverter current changes, according to the accepted law, the low-frequency component of the inverter cell current changes the moment of applying the closing pulse to the controlled key, which forms the positive half-wave of the high-frequency component of the current, and the moment of applying the closing pulse to the antiphase controlled key is not changed - it is ensured the ability to vary the length of time the managed keys are in the open state, which leads to an imbalance in the operation of out-of-phase controlled keys and diodes, and therefore to a violation of the symmetry of the high-frequency signal relative to the time axis and the appearance of a low-frequency component in it. Replacing the opposite moments of applying closing pulses to controlled keys: according to the accepted law, the low-frequency component of the inverter current is changed the moment of applying a closing pulse to a controlled key that forms a negative half-wave of the high-frequency component of current, and the moment of applying a closing pulse to an out-of-phase controlled key is not changed - it allows the formation of negative half-wave of the low-frequency component of the current of the inverter cell.

Таким образом, способ управления работой устройства для индукционного нагрева, используемый для управления работой заявленного устройства, при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей и в возможности одновременного обслуживания нескольких индукционных установок от одного источника питания за счет возможности формирования в индукторе одновременно высокочастотного и низкочастотного сигналов и осуществления независимого управления этими сигналами, а также в повышении эффективности использования оборудования, в снижении установленной мощности оборудования, а следовательно, в снижении затрат электроэнергии.Thus, the method of controlling the operation of the device for induction heating, used to control the operation of the claimed device, when implemented, provides a technical result consisting in expanding the functionality and in the possibility of simultaneously servicing several induction plants from one power source due to the possibility of forming a high-frequency in the inductor at the same time and low-frequency signals and the implementation of independent control of these signals, and t kzhe in more efficient use of equipment, reducing the hardware installed power and, consequently, in reducing the cost of electricity.

На фиг.1 изображена электрическая схема устройства для нагрева индукционной установки; на фиг.2 - эпюры токов и напряжений, поясняющие работу устройства; на фиг.3 приведены циклограммы работы устройства при одновременной плавки в трех печах.Figure 1 shows an electrical diagram of a device for heating an induction installation; figure 2 - plot of currents and voltages, explaining the operation of the device; figure 3 shows the cyclogram of the operation of the device while melting in three furnaces.

В примере выполнения устройства в качестве управляемых ключей в инверторной ячейке использованы двухоперационные тиристоры.In an example embodiment of the device, two-operation thyristors are used as controlled keys in the inverter cell.

Устройство для нагрева индукционной установки содержит фильтровый конденсатор 1, подключенный параллельно к клеммам 2, 3 источника постоянного напряжения; три идентичные инверторные ячейки 4-1, 4-2, 4-3, входы 5 которых подключены параллельно фильтровому конденсатору 1, а нагрузкой являются индукторы 6-1, 6-2, 6-3 индукционной установки соответственно. Каждая инверторная ячейка 4-1, 4-2, 4-3 содержит первый 7 и второй 8 тиристоры, шунтированные диодами 9, 10 и соединенные противофазно с образованием полумостовой схемы; первый 11 и второй 12 последовательно соединенные разделительные конденсаторы, подключенные параллельно входу инверторной ячейки; низкочастотный дроссель 13; компенсирующий высокочастотный конденсатор 14, который подключен к соответствующему индуктору 6 с образованием высокочастотного параллельного резонансного колебательного LC-контура. Средняя точка полумостовой схемы инверторной ячейки 4-1, 4-2, 4-3 подключена к одному из выводов соответствующего 6-1, 6-2, 6-3 индуктора нагрузки. Низкочастотный дроссель 13 подключен между вторым выводом соответствующего индуктора 6 и точкой соединения разделительных конденсаторов 11, 12 и образует с разделительными конденсаторами последовательный низкочастотный резонансный колебательный контур с резонансной частотой, соответствующей частоте низкочастотной составляющей тока в нагрузке инверторной ячейки 4-1, 4-2, 4-3.A device for heating an induction installation includes a filter capacitor 1 connected in parallel to the terminals 2, 3 of a constant voltage source; three identical inverter cells 4-1, 4-2, 4-3, the inputs 5 of which are connected in parallel with the filter capacitor 1, and the load is the inductors 6-1, 6-2, 6-3 of the induction installation, respectively. Each inverter cell 4-1, 4-2, 4-3 contains the first 7 and second 8 thyristors, shunted by diodes 9, 10 and connected in antiphase with the formation of a half-bridge circuit; first 11 and second 12 series-connected isolation capacitors connected in parallel to the input of the inverter cell; low frequency choke 13; compensating high-frequency capacitor 14, which is connected to the corresponding inductor 6 with the formation of a high-frequency parallel resonant oscillatory LC circuit. The midpoint of the half-bridge circuit of the inverter cell 4-1, 4-2, 4-3 is connected to one of the terminals of the corresponding 6-1, 6-2, 6-3 load inductor. A low-frequency inductor 13 is connected between the second terminal of the corresponding inductor 6 and the connection point of the isolation capacitors 11, 12 and forms a series low-frequency resonant oscillatory circuit with isolation capacitors with a resonant frequency corresponding to the frequency of the low-frequency current component in the load of the inverter cell 4-1, 4-2, 4 -3.

Способ управления работой устройства для нагрева индукционной установки, используемый для управления работой заявленного устройства, выполняют следующим образом. Инверторную ячейку 4-1 (4-2, 4-3) выполняют по полумостовой схеме, а количество инверторных ячеек берут по количеству индукторов 6. Формируют параллельный колебательный контур из индуктора 6-1 (6-2, 6-3) и компенсирующего конденсатора 14 соответствующей инверторной ячейки. Параллельный колебательный контур выполняют высокочастотным, для чего компенсацию по высокой частоте выполняют высокочастотным конденсатором. Кроме того, в каждой инверторной ячейке 4-1 (4-2, 4-3) выполняют последовательную компенсацию индуктивности индуктора на частоте низкочастотной составляющей тока индуктора. В индукторе 6-1 (6-2, 6-3) каждой инверторной ячейки 4-1 (4-2, 4-3) формируют одновременно высокочастотный и низкочастотный сигналы, для чего посредством управления ключами 7, 8 полумостовой схемы формируют прямую и обратную полуволны напряжения в индукторе 6, для чего поочередно подают на противофазные управляемые ключи полумостовой схемы открывающие и закрывающие импульсы управления и формируют в каждой инверторной ячейке 4 высокочастотные колебания в виде синусоиды, средняя линия которой изменяется по закону низкочастотного сигнала. Для каждой инверторной ячейки 4-1 (4-2, 4-3) импульсы управления формируют индивидуально, причем частоту следования управляющих импульсов выбирают также индивидуально, исходя из условия, чтобы уровень подводимой мощности в индукторах 6 соответствовал фазовому циклу работы индукционной установки и был равно смещен во времени в цикле одновременно работающих установок, для чего частоту управляющих импульсов в инверторных ячейках 4 формируют равной резонансной или отстраивают от резонансной частоты параллельного высокочастотного колебательного контура 14, 6-1.A method of controlling the operation of a device for heating an induction installation used to control the operation of the claimed device is performed as follows. The inverter cell 4-1 (4-2, 4-3) is performed according to the half-bridge circuit, and the number of inverter cells is taken according to the number of inductors 6. A parallel oscillatory circuit is formed from the inductor 6-1 (6-2, 6-3) and a compensating capacitor 14 of the corresponding inverter cell. A parallel oscillatory circuit is performed by a high-frequency one, for which high-frequency compensation is performed by a high-frequency capacitor. In addition, in each inverter cell 4-1 (4-2, 4-3), sequential compensation of the inductance of the inductor is performed at the frequency of the low-frequency component of the current of the inductor. In the inductor 6-1 (6-2, 6-3) of each inverter cell 4-1 (4-2, 4-3), high-frequency and low-frequency signals are generated simultaneously, for which, by controlling the keys 7, 8 of the half-bridge circuit, the forward and reverse circuits are formed half-waves of voltage in the inductor 6, for which the opening and closing control pulses are fed to the antiphase controlled keys of the half-bridge circuit and form high-frequency oscillations in each inverter cell 4 in the form of a sine wave, the middle line of which changes according to the law of the low-frequency signal. For each inverter cell 4-1 (4-2, 4-3), control pulses are formed individually, and the control pulse repetition rate is also selected individually, based on the condition that the input power level in the inductors 6 corresponds to the phase cycle of the induction unit and is equal to shifted in time in a cycle of simultaneously operating installations, for which the frequency of the control pulses in the inverter cells 4 is formed equal to the resonant or tuned from the resonant frequency of the parallel high-frequency oscillator th circuit 14, 6-1.

Высокочастотные колебания в виде синусоиды, средняя линия которой изменяется по закону низкочастотного сигнала, формируют посредством управления ключами 7, 8 полумостовой схемы, для чего при формировании полуволны высокочастотной составляющей тока инверторной ячейки 4-1 (4-2, 4-3) вносят дисбаланс в работу противофазных управляемых ключей 7, 8 и диодов 9, 10, при этом открывающие импульсы на управляемые ключи 7, 8 подают в момент перехода через ноль тока синфазного диода 10, 9, причем при формировании положительной полуволны низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки 4-1 (4-2, 4-3) изменяют по принятому закону изменения низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки момент подачи закрывающего импульса на управляемый ключ 7, формирующий положительную полуволну высокочастотной составляющей тока, а момент подачи закрывающего импульса на противофазный управляемый ключ 8 не меняют, при формировании отрицательной полуволны низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки моменты подачи закрывающих импульсов на управляемые ключи заменяют на противоположные.High-frequency oscillations in the form of a sinusoid, the middle line of which changes according to the law of the low-frequency signal, is formed by controlling the keys 7, 8 of the half-bridge circuit, for which, when the half-wave is generated, the high-frequency current component of the inverter cell 4-1 (4-2, 4-3) introduces an imbalance the operation of the out-of-phase controlled keys 7, 8 and diodes 9, 10, while the opening pulses to the controlled keys 7, 8 are applied at the instant of transition of the common-mode diode 10, 9 through zero, and when forming a positive half-wave, the low-frequency component current of the inverter cell 4-1 (4-2, 4-3) change according to the accepted law of changing the low-frequency component of the current of the inverter cell, the moment of applying the closing pulse to the controlled key 7, which forms a positive half-wave of the high-frequency component of the current, and the moment of applying the closing pulse to the antiphase controlled the key 8 is not changed, when the negative half-wave of the low-frequency component of the current of the inverter cell is formed, the moments of the supply of closing pulses to the controlled keys are replaced by the opposite.

Работу устройства и выполнение способа осуществляют следующим образом.The operation of the device and the implementation of the method is as follows.

Рассмотрим работу устройства и выполнение способа для двух случаев:Consider the operation of the device and the implementation of the method for two cases:

в нагрузке инверторной ячейки формируют только высокочастотный ток;only a high-frequency current is generated in the load of the inverter cell;

в нагрузке инверторной ячейки формируют одновременно высокочастотный и низкочастотный ток.in the load of the inverter cell, both high-frequency and low-frequency current are generated simultaneously.

Рассмотрим работу одной инверторной ячейки, так как все ячейки идентичны.Consider the operation of one inverter cell, since all cells are identical.

Режим формирования только высокочастотного тока в индукторе можно назвать симметричным, так как время нахождения управляемых ключей в открытом и закрытом состоянии практически одинаково. В режиме формирования только высокочастотного тока в нагрузке инверторной ячейки на тиристоры 7, 8 подают симметричную последовательность закрывающих и открывающих импульсов управления (фиг.2а, б) с резонансной частотой параллельного колебательного контура нагрузки. Например, импульсы управления (фиг.2б) поступают на тиристор 7. При поступлении открывающего импульса тиристор 7 открывается. При этом формируется положительная полуволна высокочастотного тока, который протекает по контуру: тиристор 7, параллельный колебательный контур 14, 6-1, последовательный колебательный контур 13, 11, 12, тиристор 7 (фиг.2в, t₀-t₁).The mode of generating only the high-frequency current in the inductor can be called symmetric, since the time spent by the controlled keys in the open and closed state is almost the same. In the mode of generating only the high-frequency current in the load of the inverter cell, the thyristors 7, 8 are fed with a symmetrical sequence of closing and opening control pulses (Fig. 2a, b) with a resonant frequency of a parallel oscillatory load circuit. For example, the control pulses (figb) are fed to the thyristor 7. Upon receipt of the opening pulse, the thyristor 7 opens. In this case, a positive half-wave of high-frequency current is formed, which flows along the circuit: thyristor 7, parallel oscillatory circuit 14, 6-1, sequential oscillatory circuit 13, 11, 12, thyristor 7 (figv, t ₀ -t ₁ ).

При подаче закрывающего импульса (фиг.2в, t₁) тиристор 7 закрывается, а диод 10 противофазного тиристора 2 открывается под действием ЭДС дросселя 13. В этом случае высокочастотный ток протекает по контуру: диод 10, параллельный колебательный контур 14, 6-1, последовательный колебательный контур 13, 11, 12, диод 10 (фиг.2в, t₁-t₂).When a closing pulse is applied (Fig.2c, t ₁ ), the thyristor 7 closes, and the diode 10 of the out-of-phase thyristor 2 opens under the action of the EMF of the inductor 13. In this case, the high-frequency current flows along the circuit: diode 10, parallel oscillatory circuit 14, 6-1, sequential oscillatory circuit 13, 11, 12, diode 10 (pigv, t ₁ -t ₂ ).

Аналогично развиваются процессы при открывании и закрывании тиристора 8, но в этом случае формируется отрицательная полуволна тока на нагрузке (фиг.2в, t₃-t₄-t₅). При открывании тиристора 8 (импульс управления фиг.2а, t₃) высокочастотный ток протекает по контуру: тиристор 8, последовательный колебательный контур 13, 11, 12, параллельный колебательный контур 14, 6-1, тиристор 8. При закрывании тиристора 8 (импульс управления фиг.2а, t₄) ток протекает по контуру: диод 9, последовательный колебательный контур 13, 11, 12, параллельный колебательный контур 14, 6-1, диод 9.Similarly, processes develop when opening and closing thyristor 8, but in this case a negative half-wave of current is generated at the load (Fig.2c, t ₃ -t ₄ -t ₅ ). When thyristor 8 is opened (control pulse of FIG. 2a, t ₃ ), the high-frequency current flows along the circuit: thyristor 8, sequential oscillatory circuit 13, 11, 12, parallel oscillatory circuit 14, 6-1, thyristor 8. When closing thyristor 8 (pulse control figa, t ₄ ) the current flows along the circuit: diode 9, serial oscillatory circuit 13, 11, 12, parallel oscillatory circuit 14, 6-1, diode 9.

Из эпюр на фиг.2в видно, что в моменты подачи закрывающего импульса на работающий тиристор открывается диод противофазного плеча инвертора и дополняют форму тока высокой частоты до полной полуволны импульсами тока треугольной формы. В результате через индуктивность нагрузки на резонансной частоте параллельного колебательного контура протекает высокочастотный ток, форма которого близка к синусоидальной. Низкочастотная составляющая в сигнале такой формы практически отсутствует.It can be seen from the diagrams in Fig. 2c that at the moments when the closing pulse is applied to the operating thyristor, the inverter diode of the inverter arm opens and supplement the shape of the high-frequency current to the full half-wave with triangular-shaped current pulses. As a result, a high-frequency current, whose shape is close to sinusoidal, flows through the inductance of the load at the resonant frequency of the parallel oscillatory circuit. The low-frequency component in the signal of this form is practically absent.

Для получения в нагрузке одновременно высокочастотного и низкочастотного токов путем управления тиристорами полумоста организуют режим работы, который формирует в инверторной ячейке высокочастотные колебания синусоидальной формы, средняя линия которых изменяется по закону низкочастотного сигнала.To obtain both high-frequency and low-frequency currents in the load by controlling the thyristors of the half-bridge, an operating mode is organized that generates high-frequency sinusoidal oscillations in the inverter cell, the middle line of which changes according to the law of the low-frequency signal.

Рассмотрим пример режима работы инверторной ячейки, который обеспечивает получение высокочастотных колебаний синусоидальной формы, средняя линия которых изменяется по закону низкочастотного сигнала: формирование положительной и отрицательной полуволны низкочастотного напряжения.Consider an example of an inverter cell operating mode, which provides high-frequency oscillations of a sinusoidal shape, the middle line of which changes according to the law of a low-frequency signal: the formation of a positive and negative half-wave of a low-frequency voltage.

В обоих случаях импульсы управления (открывающие и закрывающие) следуют с резонансной частотой высокочастотного колебательного контура.In both cases, the control pulses (opening and closing) follow with the resonant frequency of the high-frequency oscillatory circuit.

Рассмотрим случай получения положительной полуволны низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки.Consider the case of obtaining a positive half-wave of the low-frequency component of the current of the inverter cell.

Для получения сигнала требуемой формы вносят дисбаланс в работу противофазных управляемого ключа и диода, для чего:To obtain the signal of the required shape, an imbalance is introduced into the operation of the antiphase controlled key and diode, for which:

- открывающие импульсы на тиристоры подают в момент перехода через ноль тока противофазного диода;- opening pulses to the thyristors are fed at the moment of transition through zero current of the antiphase diode;

- при формировании положительной полуволны низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки изменяют по принятому закону изменения низкочастотной составляющей тока инвертора момент подачи закрывающего импульса на тиристор, формирующий положительную полуволну высокочастотной составляющей тока;- when forming a positive half-wave of the low-frequency component of the current of the inverter cell, the moment of applying the closing pulse to the thyristor, forming the positive half-wave of the high-frequency component of the current, is changed according to the adopted law;

- момент подачи закрывающего импульса на противофазный тиристор не меняют.- the moment of applying the closing pulse to the out-of-phase thyristor is not changed.

Пример выполнения способа и работы устройства дан в сравнении с симметричным, сбалансированным, режимом работы противофазных управляемых ключей и диодов. В режиме формирования положительной полуволны низкочастотного тока на тиристор 7 (допустим первым начал работу тиристор 7) закрывающие импульсы подают с запаздыванием на угол α по отношению к симметричному режиму (фиг.2д, t₂- α₁, t₄- α₂, t₆- α₃), а закрывающие импульсы, следующие на тиристор 8, подают, например, в те же моменты времени, как и при симметричном режиме работы инверторной ячейки (фиг.2е, t₂, t₄, t₆). При этом открывающие импульсы подают на тиристоры 7, 8 в моменты перехода тока через ноль синфазных диодов встречного тока 9, 10 (фиг.2д, t₃, t₅, t₇; фиг.2е, t₁, t₃, t₅), которые открываются под действием ЭДС низкочастотной индуктивности 13. Как видно из эпюр на фиг.2ж, в зависимости от величины угла α низкочастотная составляющая тока инверторной ячейки за период следования импульсов управления может увеличиваться или уменьшаться. Варьируя моментом подачи закрывающего импульса на тиристор 7 добиваются того, что приращение угла α (α₁, α₂, α₃) изменяется по вполне определенному закону, который позволяет формировать полуволну низкочастотного тока заданной формы, например синусоидальной (фиг.2ж, пунктирная линия).An example of the method and operation of the device is given in comparison with a symmetric, balanced, mode of operation of antiphase controlled keys and diodes. In the formation mode of the positive half-wave of the low-frequency current to the thyristor 7 (let's say the thyristor 7 was the first to start operation), the closing pulses are delayed by an angle α with respect to the symmetric mode (Fig.2d, t ₂ - α ₁ , t ₄ - α ₂ , t ₆ - α ₃ ), and the closing pulses following the thyristor 8 are supplied, for example, at the same time instants as in the symmetric mode of operation of the inverter cell (Fig. 2e, t ₂ , t ₄ , t ₆ ). In this case, the opening pulses are fed to the thyristors 7, 8 at the moments of the current passing through zero common-mode diodes of the counter current 9, 10 (Fig.2d, t ₃ , t ₅ , t ₇ ; Fig. 2e, t ₁ , t ₃ , t ₅ ) that open under the influence of the EMF of the low-frequency inductance 13. As can be seen from the diagrams in FIG. 2g, depending on the angle α, the low-frequency component of the current of the inverter cell during the repetition of control pulses can increase or decrease. Varying the moment of applying the closing pulse to the thyristor 7, it is achieved that the increment of the angle α (α ₁ , α ₂ , α ₃ ) changes according to a well-defined law, which allows you to generate a half-wave of a low-frequency current of a given shape, for example, a sinusoidal one (Fig. 2g, dashed line) .

В режиме формирования в выходном токе инверторной ячейки отрицательной полуволны низкочастотного тока порядок подачи импульсов управления на тиристоры 7, 8 меняется на противоположный: в этом случае закрывающие импульсы, следующие на тиристор 7, совпадают с симметричным режимом работы инверторной ячейки (фиг.2и, t₂, t₄, t₆), а закрывающие импульсы на тиристор 8 подают с запаздыванием на угол β, по отношению к симметричному режиму (фиг.2к, t₂- β₁, t₄- β₂, t₆- β₃). При этом значения угла β изменяют в соответствии с уже выбранным законом изменения низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки. Открывающие импульсы управления так же, как и в предыдущем случае подают на тиристоры 7, 8 в момент окончания прохождения через синфазные диоды 10, 9 встречного тока (фиг.2и, t₃, t₅, t₇; фиг.2к, t₁, t₃, t₅).In the mode of formation in the output current of the inverter cell of the negative half-wave of the low-frequency current, the order of the supply of control pulses to the thyristors 7, 8 is reversed: in this case, the closing pulses following the thyristor 7 coincide with the symmetrical mode of operation of the inverter cell (Fig.2i, t ₂ , t ₄ , t ₆ ), and the closing pulses to the thyristor 8 are served with a delay at an angle β, with respect to the symmetric mode (Fig.2k, t ₂ - β ₁ , t ₄ - β ₂ , t ₆ - β ₃ ). In this case, the values of the angle β are changed in accordance with the already selected law of change of the low-frequency component of the current of the inverter cell. The opening control pulses, as in the previous case, are fed to the thyristors 7, 8 at the end of the passage through the in-phase diodes 10, 9 of the counter current (Fig.2i, t ₃ , t ₅ , t ₇ ; Fig.2k, t ₁ , t ₃ , t ₅ ).

В результате в выходном токе инверторной ячейки формируется отрицательная полуволна низкочастотного тока (фиг.2л, показана пунктирной линией), которая в совокупности с положительной полуволной формирует период синусоиды низкочастотной составляющей тока инверторной ячейки.As a result, a negative half-wave of the low-frequency current is formed in the output current of the inverter cell (Fig. 2l, shown by a dashed line), which, together with the positive half-wave, forms a sine wave period of the low-frequency component of the current of the inverter cell.

Форма результирующего сигнала изображена на фиг.2м без привязки по времени.The shape of the resulting signal is shown in Fig.2m without reference to time.

Как видно из эпюр на фиг.2, значение амплитуды формируемого тока низкой частоты зависит от величины угла смещения закрывающих импульсов относительно их положения при симметричном режиме работы инверторной ячейки.As can be seen from the diagrams in figure 2, the value of the amplitude of the generated current low frequency depends on the magnitude of the angle of displacement of the closing pulses relative to their position with a symmetrical mode of operation of the inverter cell.

Результирующее значение амплитуды низкочастотного тока инвертора соответствует амплитуде тока, формируемой за счет последовательного резонанса напряжения на частоте низкочастотного тока инверторной ячейки в последовательном колебательном контуре из низкочастотной индуктивности 13 и конденсаторов 11, 12.The resulting value of the amplitude of the low-frequency current of the inverter corresponds to the amplitude of the current generated by the series resonance of the voltage at the frequency of the low-frequency current of the inverter cell in a series oscillatory circuit of the low-frequency inductance 13 and capacitors 11, 12.

Поскольку закрывающие и открывающие импульсы так же, как и в симметричном режиме, следуют с частотой, соответствующей резонансной частоте параллельного колебательного контура в нагрузке инверторной ячейки, высокочастотная составляющая тока инверторной ячейки возбуждает параллельный контур на резонансной частоте, при которой в секции индуктора нагрузки устанавливается напряжение с максимальной амплитудой.Since the closing and opening pulses, as in the symmetric mode, follow with a frequency corresponding to the resonant frequency of the parallel oscillatory circuit in the load of the inverter cell, the high-frequency component of the current of the inverter cell excites a parallel circuit at the resonant frequency, at which a voltage with maximum amplitude.

Устройство, содержащее n инверторных ячеек, идентичных первой, подключенных к общему источнику питания, где n - количество индукционных установок, в режиме одновременного обслуживания от одного источника питания нескольких индукционных установок, работает следующим образом. Для организации процесса плавки металла одновременно в нескольких печах перераспределяют подводимую мощность между одновременно работающими печами. Для этого:A device containing n inverter cells that are identical to the first one, connected to a common power source, where n is the number of induction units, in the mode of simultaneous servicing of several induction units from one power source, works as follows. To organize the process of melting metal simultaneously in several furnaces, the input power is redistributed between simultaneously operating furnaces. For this:

- для каждой инверторной ячейки импульсы управления формируют индивидуально,- for each inverter cell control pulses are formed individually,

- частоту следования управляющих импульсов выбирают также индивидуально, исходя из условия, чтобы максимум подводимой мощности в индукторах соответствовал фазовому циклу работы индукционной установки и был равно смещен во времени в цикле одновременно работающих установок. Для этого частоту управляющих импульсов в инверторных ячейках формируют равной резонансной или отстраивают от резонансной частоты параллельного высокочастотного колебательного контура из компенсирующего конденсатора 14 и соответствующего индуктора 6-1 (6-2, 6-3).- the repetition rate of the control pulses is also selected individually, based on the condition that the maximum input power in the inductors corresponds to the phase cycle of the induction unit and is equally offset in time in the cycle of simultaneously operating units. To do this, the frequency of the control pulses in the inverter cells is formed equal to the resonant or detuned from the resonant frequency of the parallel high-frequency oscillatory circuit from the compensating capacitor 14 and the corresponding inductor 6-1 (6-2, 6-3).

В результате в каждой инверторной ячейке обеспечивают возможность одновременного формирования в соответствующей секции индуктора высокочастотного и низкочастотного токов со своими параметрами и независимого управления ими, что позволяет управлять параметрами электромагнитного поля в объеме расплава металла.As a result, in each inverter cell, it is possible to simultaneously generate high-frequency and low-frequency currents with their parameters and independently control them in the corresponding section of the inductor, which makes it possible to control the parameters of the electromagnetic field in the volume of the molten metal.

Для достижения эффекта концентрации тепловыделения в конкретном индукторе высокочастотную энергию перераспределяют по индукторам. При необходимости получения максимальной мощности высокочастотного тока в индукторе частоту следования управляющих импульсов в соответствующей ячейке формируют равной собственной резонансной частоте параллельного высокочастотного колебательного контура инверторной ячейки. Как видно из эпюр, поясняющих работу устройства, в этом случае в индукторе формируются одновременно высокочастотный и низкочастотный токи, причем с максимальной амплитудой, так как в этом случае выполняются условия параллельного резонанса на высокой частоте и последовательного резонанса на низкой частоте. Этот режим работы устройства обеспечивает интенсивное перемешивание расплава в сочетании с высоким темпом его нагрева.To achieve the effect of the concentration of heat in a particular inductor, high-frequency energy is redistributed among the inductors. If it is necessary to obtain the maximum power of the high-frequency current in the inductor, the repetition rate of the control pulses in the corresponding cell is formed equal to the natural resonant frequency of the parallel high-frequency oscillatory circuit of the inverter cell. As can be seen from the diagrams explaining the operation of the device, in this case, high-frequency and low-frequency currents are formed in the inductor at the same time, with maximum amplitude, since in this case the conditions of parallel resonance at high frequency and series resonance at low frequency are satisfied. This mode of operation of the device provides intensive mixing of the melt in combination with a high rate of heating.

На этапе теплосохранения в цикле работы печи осуществляют активное перемешивание расплава и одновременный подогрев при малом уровне мощности высокочастотного тока. В этом случае каждая инверторная ячейка может переходить по ходу плавки в режим формирования в индукторе одновременно токов высокой и низкой частоты, что позволяет интенсифицировать перемешивание металла в пульсирующем поле низкой частоты. Для регулировки мощности, подводимой к индуктору, частоту следования управляющих импульсов отстраивают от собственной резонансной частоты параллельного высокочастотного колебательного контура инверторной ячейки. При этом снижают уровень высокочастотной составляющей тока в индукторе. Как видно из эпюр (фиг.2ж, л), уровень низкочастотного тока практически не изменяется, и можно создать ситуацию, когда его амплитуда превышает амплитуду высокочастотного тока. При этом под действием низкочастотной составляющей тока в индукторе внутри расплава формируют силовое электромагнитное поле, которое позволяет организовать активное перемешивание расплава и одновременный подогрев при малом уровне мощности высокочастотного тока.At the stage of heat conservation in the furnace cycle, the melt is actively mixed and simultaneously heated at a low power level of high-frequency current. In this case, each inverter cell can go over the course of melting to the mode of forming simultaneously high and low frequency currents in the inductor, which allows intensifying the mixing of the metal in a pulsating low frequency field. To adjust the power supplied to the inductor, the control pulse repetition rate is tuned from the natural resonant frequency of the parallel high-frequency oscillatory circuit of the inverter cell. This reduces the level of the high-frequency component of the current in the inductor. As can be seen from the diagrams (Fig. 2g, l), the level of the low-frequency current remains practically unchanged, and it is possible to create a situation when its amplitude exceeds the amplitude of the high-frequency current. In this case, under the influence of the low-frequency component of the current, an electromagnetic force field is formed inside the melt inside the melt, which allows for active mixing of the melt and simultaneous heating at a low power level of the high-frequency current.

В результате каждая инверторная ячейка работает с фиксированной частотой открывающих импульсов управления, равной или близкой к резонансной частоте контура нагрузки, при которой уровень подводимой мощности в индукторах соответствует фазовому циклу работы индукционной установки. При этом, поскольку в каждый момент времени фазовый цикл работы каждой установки (фиг.3) смещен относительно фазового цикла работы других установок устройства всегда на одну и туже постоянную величину (равно смещен во времени в цикле одновременно работающих установок), то максимальную мощность подают на каждую установку поочередно через равные промежутки времени. Таким образом, процесс плавки в каждой индукционной установке осуществляют с постоянным сдвигом фазы цикла работы по отношению к другим установкам. В результате выравнивают график суточного потребления электроэнергии, а общее потребление электроэнергии от источника питания при этом остается неизменным на всей протяженности работы системы. В этом случае суммарная активная мощность Р∑ также остается неизменной. Это позволяет суммарную мощность источника питания выбирать исходя не из суммарной мощности всех индукционных установок, а примерно равной Р∑=(1,15-1,2)Р1, где P1 - мощность одной индукционной установки. В результате существенно снижается установленная мощность оборудования по сравнению с тем случаем, когда печи работают от отдельных инверторных ячеек с индивидуальным источником питания.As a result, each inverter cell operates with a fixed frequency of the opening control pulses equal to or close to the resonant frequency of the load circuit, at which the input power level in the inductors corresponds to the phase cycle of the induction unit. Moreover, since at each moment of time the phase cycle of each installation (Fig. 3) is shifted relative to the phase cycle of other installations of the device always by the same constant value (equally shifted in time in the cycle of simultaneously operating installations), the maximum power is supplied to each installation alternately at regular intervals. Thus, the smelting process in each induction unit is carried out with a constant phase shift of the operation cycle with respect to other units. As a result, the daily electricity consumption schedule is aligned, and the total electricity consumption from the power source remains unchanged throughout the entire length of the system. In this case, the total active power P∑ also remains unchanged. This allows you to choose the total power of the power source based not on the total power of all induction installations, but approximately equal to P∑ = (1.15-1.2) P1, where P1 is the power of one induction installation. As a result, the installed capacity of the equipment is significantly reduced in comparison with the case when the furnaces operate from separate inverter cells with an individual power source.

Как показал опыт, возможность перераспределения мощности между индукторами в соответствии с циклом работы печи таким образом, чтобы максимум подводимой мощности в индукторах соответствовал фазовому циклу работы индукционной установки и был равно смещен во времени в цикле одновременно работающих установок, позволяет выбирать мощность источника питания в 2-2,5 раза ниже, чем суммарная мощность печей. Это объясняется тем, что, например, с максимальной мощностью работает лишь одна печь, вторая потребляет 15-20% от максимальной мощности, необходимой для теплосохранения, а третья вовсе отключена на загрузку шихтой и обслуживание.As experience has shown, the possibility of redistributing power between inductors in accordance with the furnace operation cycle in such a way that the maximum input power in the inductors corresponds to the phase cycle of the induction unit and is equally offset in time in the cycle of simultaneously operating plants, allows you to choose the power source in 2- 2.5 times lower than the total capacity of the furnaces. This is due to the fact that, for example, only one furnace operates with maximum power, the second consumes 15-20% of the maximum power necessary for heat preservation, and the third is completely disconnected from loading the charge and servicing.

На фиг.3 приведены циклограммы работы системы одновременной плавки в трех печах, по которым видно, что активная мощность печей Р1, Р2, Р3 изменяется во времени. Максимальной она становится на этапе плавки металла, когда увеличивается масса расплава металла M1, M2, М3. Малое значение мощности P1, P2, Р3 устанавливают на этапе теплосохранения, когда осуществляется разлив металла и уменьшается масса расплава M1, M2, М3. На этапе подготовки печи ячейки инвертора отключены и Р1=Р2=Р3=0. Поскольку процесс плавки осуществляют с фазовым сдвигом работы каждой печи, в цикле работы всей системы суммарная активная мощность Р∑ остается неизменной, что позволяет суммарную мощность источника питания выбирать исходя не из суммарной мощности печей, а примерно равной Р∑=(1,15-1,2)P1. Это позволяет существенно снизить установленную мощность оборудования всей системы по сравнению с тем случаем, когда печи работают не синхронно с питанием от отдельных преобразователей частоты, т.е. когда у каждого преобразователя свой источник питания.Figure 3 shows the cyclograms of the operation of the simultaneous melting system in three furnaces, which shows that the active power of furnaces P1, P2, P3 varies over time. It becomes maximum at the stage of metal melting, when the mass of the molten metal M1, M2, M3 increases. A small value of the power P1, P2, P3 is set at the stage of heat conservation, when the metal is spilled and the mass of the melt M1, M2, M3 decreases. At the stage of preparation of the furnace, the inverter cells are disconnected and P1 = P2 = P3 = 0. Since the melting process is carried out with a phase shift in the operation of each furnace, in the cycle of operation of the entire system, the total active power P∑ remains unchanged, which allows the total power of the power source to be selected based not on the total power of the furnaces, but approximately equal to P∑ = (1.15-1 , 2) P1. This allows you to significantly reduce the installed capacity of the equipment of the entire system compared to the case when the furnaces do not work synchronously with the power from individual frequency converters, i.e. when each converter has its own power supply.

Обычно управление работой транзисторов в инверторах с внешним возбуждением осуществляется от внешнего задающего генератора (Высокочастотные транзисторные преобразователи, Э.М. Ромаш, Ю.И. Драбович и др., М.: Радио и связь, 1988, с.91). Применительно к нашему в простейшем случае это может быть генератор прямоугольных импульсов в виде меандра с прямым и инверсным выходами. При этом, например, управляющий вход первого тиристора 7 подключен к прямому выходу генератора, а второго тиристора 8 - к инверсному выходу. В результате обеспечивается синхронность работы тиристоров, выполняется равенство времени нахождения тиристора в закрытом и открытом состоянии при работе в симметричном режиме и обеспечивается возможность регулировки моментом подачи импульсов управления на управляющие входы тиристоров 7, 8.Typically, the operation of transistors in inverters with external excitation is carried out from an external master oscillator (High-frequency transistor converters, E.M. Romash, Yu.I. Drabovich et al., M .: Radio and communications, 1988, p. 91). As applied to ours, in the simplest case, it can be a rectangular pulse generator in the form of a meander with direct and inverse outputs. In this case, for example, the control input of the first thyristor 7 is connected to the direct output of the generator, and the second thyristor 8 is connected to the inverse output. The result is the synchronization of the thyristors, the equality of the time the thyristor is in the closed and open state when operating in symmetric mode and provides the ability to adjust the moment of supply of control pulses to the control inputs of the thyristors 7, 8.

Claims

1. Device for induction heating, comprising a filter capacitor that is connected in parallel with a direct current source, an inverter cell with an inductor of an induction installation, wherein the inverter cell includes first and second controlled keys, shunted by diodes and connected in antiphase to form a half-bridge circuit, the first and second in series connected isolation capacitors connected in parallel with the half-bridge circuit and the input of the inverter cell, to which the filter is connected in parallel a capacitor, while the midpoint of the half-bridge circuit of the inverter cell is connected to one of the terminals of the load inductor, characterized in that the device contains n inverter cells identical to the first, the inputs of each of which are connected in parallel to the filter capacitor, where n is the number of induction installations, while Each inverter cell is equipped with a compensating high-frequency capacitor, which is connected to the corresponding inductor with the formation of a high-frequency parallel resonant oscillatory LC circuit In addition, a low-frequency inductor is introduced into each inverter cell, which is connected between the second output of the inverter cell inductor and the connection point of the isolation capacitors and forms a series low-frequency resonant oscillatory circuit with isolation capacitors with a resonant frequency corresponding to the frequency of the low-frequency component of the current in the load of the corresponding inverter cell .

2. The method of controlling the operation of the device for induction heating, according to which parallel compensation of the inductance of the inductor is performed by a compensating capacitor, and the inverter cell is made half-bridge, while the forward and reverse half-waves of the voltage are formed in the inductor, for which they open alternating-phase controlled keys of the half-bridge circuit opening and closing control pulses, characterized in that the number of inverter cells is taken according to the number of induction units, with an inductor of which a parallel oscillatory circuit is formed from the inductor and the compensating capacitor of the corresponding inverter cell, in addition, a common power source is used, while in the inductor of each inverter cell both low-frequency and high-frequency signals are generated simultaneously, for which the inductance inductance is sequentially compensated in the inverter cell at a frequency low-frequency component of the current in the inductor of the inverter cell, and a parallel oscillatory circuit perform high-frequency which is why high-frequency compensation is performed by a high-frequency capacitor, while controlling the keys of the half-bridge circuit, high-frequency oscillations are generated in each inverter cell in the form of a sinusoid, the middle line of which changes according to the law of the low-frequency signal, while for each inverter cell, control pulses are generated individually, moreover, the repetition rate of the control pulses is also selected individually, based on the condition that the level of input power in the inductors Al phase cycle of the installation and the induction was equal offset in time in a cycle of concurrent installations, for which the frequency of the control pulses in the inverter cells form a rebuilt or equal to the resonant frequency of the parallel resonant high-frequency oscillating circuit.

3. The method of controlling the operation of the autonomous inverter according to claim 2, characterized in that by controlling the keys of the half-bridge circuit when forming the half-wave of the high-frequency component of the current of the inverter cell, an imbalance is introduced in the operation of the out-of-phase controlled keys and diodes, while the opening pulses are supplied to the controlled keys at the time of transition through the zero current of the common-mode diode, and when the positive half-wave of the low-frequency component of the current of the inverter cell is formed, the low-frequency changes according to the accepted law the frequency component of the current of the inverter cell, the moment of applying the closing pulse to the controlled key, forming a positive half wave of the high-frequency component of the current, and the moment of applying the closing pulse to the antiphase controlled key, do not change, when the negative half-wave of the low-frequency component of the current of the inverter cell is generated, the moments of applying the closing pulses to the controlled keys are replaced by opposite.