RU2768380C1 - Frequency multiplier current inverter - Google Patents

Frequency multiplier current inverter Download PDF

Info

Publication number
RU2768380C1
RU2768380C1 RU2021124320A RU2021124320A RU2768380C1 RU 2768380 C1 RU2768380 C1 RU 2768380C1 RU 2021124320 A RU2021124320 A RU 2021124320A RU 2021124320 A RU2021124320 A RU 2021124320A RU 2768380 C1 RU2768380 C1 RU 2768380C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inductor
series
inverter
capacitor
capacitors
Prior art date
Application number
RU2021124320A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Алексеевич Камаев
Владислав Игоревич Лузгин
Василий Эдуардович Фризен
Александр Сергеевич Коптяков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2021124320A priority Critical patent/RU2768380C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2768380C1 publication Critical patent/RU2768380C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/521Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/06Control, e.g. of temperature, of power

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention is a current inverter with frequency multiplication, relates to the field of electrical engineering and metallurgy, namely to power supplies based on semiconductor frequency converters for induction heating and melting of metals. The current inverter consists of a single-phase valve bridge, the DC clamps of which are connected through a filter choke to a DC voltage source, and the AC clamps are connected to the heater inductor through an L-shaped capacitive voltage divider, consisting of a parallel capacitor and connected to one of its plates of a series capacitor. The new is that the current inverter is equipped with additional series capacitors connected in series with the inductor and connected to the second plate of the parallel capacitor, and the outputs of the inductor are connected through the contacts of the power contactor with the opposite plates of the parallel capacitor and power two-pole contactors, which, when switched on, switch the initially connected in series with the inductor, the capacitors are parallel to the input capacitor, and in the off position of the contactors, all the capacitors of the oscillatory circuit are connected in series and the voltage from the inverter is applied to the input capacitor of the circuit.
EFFECT: proposed current inverter allows switching the operating mode from one operating frequency to the operating frequency multiplication mode and vice versa while maintaining the matching of the parameters of the inverter and the load, which ensures the optimization of the operating modes of the induction heater at different stages of heating and melting metals.
1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и металлургии, а именно, к источникам электропитания на основе полупроводниковых преобразователей частоты для индукционного нагрева и плавки металлов.The present invention relates to the field of electrical engineering and metallurgy, namely, to power supplies based on semiconductor frequency converters for induction heating and metal melting.

Индукционный нагрев и плавка металлов токами высокой частоты обеспечивает высокую эффективность термической обработки металлов, обладает высоким КПД по сравнению с другими видами термообработки изделий. При плавке металлов в индукционных тигельных печах (ИТП) выбор частоты питающего тока будет разным на определенных стадиях плавки металла. На этапе разогрева шихтового материала целесообразно выбирать повышенную частоту питающего тока, а на этапе технологической обработки жидкого металла целесообразно при достижении требуемой температуры расплава снижение питающей частоты индуктора при стабилизации тока. В этом случае передаваемая в загрузку мощность снижается, а скорость течения металла в тигле увеличивается. В связи с этим источник электропитания должен обеспечивать возможность изменения частоты тока индуктора на разных стадиях плавки, исходя из критериев наиболее эффективной реализации процессов нагрева и плавки металла.Induction heating and melting of metals by high-frequency currents provides high efficiency of heat treatment of metals, has a high efficiency compared to other types of heat treatment of products. When melting metals in induction crucible furnaces (ITF), the choice of the frequency of the supply current will be different at certain stages of metal melting. At the stage of heating the charge material, it is advisable to choose an increased frequency of the supply current, and at the stage of technological processing of liquid metal, it is advisable, when the required melt temperature is reached, to reduce the supply frequency of the inductor during current stabilization. In this case, the power transferred to the load decreases, and the metal flow rate in the crucible increases. In this regard, the power supply must provide the possibility of changing the frequency of the inductor current at different stages of melting, based on the criteria for the most efficient implementation of the processes of heating and melting metal.

Индукторы печей и нагревателей представляют собой электрическую нагрузку с низким коэффициентом мощности, для повышения которого подключается либо параллельно, либо последовательно компенсирующий конденсатор. При этом образуется колебательный контур, обладающий высокой добротностью.Furnace and heater inductors are electrical loads with a low power factor, which can be increased by connecting either parallel or series compensation capacitors. In this case, an oscillatory circuit is formed, which has a high quality factor.

В качестве источника питания в настоящее время широко используется полупроводниковые преобразователи частоты на основе автономных инверторов тока (АИТ). Поскольку параметры нагрузки в процессе нагрева и плавки металла изменяются в широких пределах, особенно ферромагнитных металлов, целесообразнее использовать в преобразователях частоты схемы последовательно-параллельного и параллельно-последовательного инверторов тока [1]. Последовательно-параллельный инвертор отличается от параллельного инвертора тока тем, что его выходная цепь представляет собой последовательно-параллельный контур, а резонансная частота контура определяется индуктивностью индуктора и ёмкость только параллельно включенного с индуктором конденсатора. При этом рабочая частота инвертора задаётся примерно равной резонансной частоте нагрузочного контура, на который осуществляется компенсация реактивной мощности индуктора. Параллельно-последовательный инвертор отличается тем, что выходная цепь инвертора представляет собой параллельно-последовательный колебательный контур, а резонансная частота нагрузочного контура определяется ёмкостью последовательно соединенных параллельного (входного) и последовательного (проходного) конденсаторов. При этом и тот и другой конденсаторы используются для компенсации реактивной мощности индуктора в рабочих режимах инвертора.As a power source, semiconductor frequency converters based on autonomous current inverters (AITs) are currently widely used. Since the load parameters during heating and melting of metal vary widely, especially ferromagnetic metals, it is more expedient to use circuits of series-parallel and parallel-series current inverters in frequency converters [1]. A series-parallel inverter differs from a parallel current inverter in that its output circuit is a series-parallel circuit, and the resonant frequency of the circuit is determined by the inductance of the inductor and the capacitance of a capacitor connected in parallel with the inductor. In this case, the operating frequency of the inverter is set approximately equal to the resonant frequency of the load circuit, to which the reactive power of the inductor is compensated. A parallel-series inverter is different in that the output circuit of the inverter is a parallel-series oscillatory circuit, and the resonant frequency of the load circuit is determined by the capacitance of the series-connected parallel (input) and series (pass) capacitors. In this case, both capacitors are used to compensate for the reactive power of the inductor in the operating modes of the inverter.

При индукционном нагреве ферромагнитных материалов выбор частоты тока индуктора зависит от температуры нагрева, по мере роста которой происходит значительное изменение электрофизических характеристик (наиболее существенно параметры нагрузки изменяются с потерей ферромагнитных свойств при достижении температуры Кюри). При этом требуемое значение частоты тока индуктора, при которой индукционный нагрев будет эффективен, возрастет в 2-3 раза [2]. Изменение электрофизических характеристик в процессе нагрева ферромагнитных материалов влияет также и на глубину проникновения тока в нагреваемый материал, что существенным образом сказывается на распределении мощности по сечению нагреваемых заготовок. Поэтому индукционный нагрев массивных ферромагнитных заготовок с точки зрения обеспечения требований по допустимому перепаду температур в процессе нагрева целесообразно вести до температуры потери магнитных свойств (температуры Кюри) на пониженной частоте, а далее - на повышенной частоте. В этом случае мощность по сечению заготовки распределяется более равномерно, что напрямую влияет на распределение температуры по сечению нагреваемой заготовки, и позволяет исключить возникновение недопустимых перепадов температуры по сечению нагреваемой заготовки на начальном этапе нагрева.During induction heating of ferromagnetic materials, the choice of the frequency of the inductor current depends on the heating temperature, as it rises, a significant change in the electrical characteristics occurs (the load parameters change most significantly with the loss of ferromagnetic properties when the Curie temperature is reached). In this case, the required value of the inductor current frequency, at which induction heating will be effective, will increase by 2-3 times [2]. A change in the electrophysical characteristics during the heating of ferromagnetic materials also affects the depth of current penetration into the heated material, which significantly affects the power distribution over the cross section of the heated workpieces. Therefore, induction heating of massive ferromagnetic workpieces, from the point of view of ensuring the requirements for the allowable temperature difference during the heating process, it is advisable to conduct it up to the temperature of loss of magnetic properties (Curie temperature) at a lower frequency, and then at an increased frequency. In this case, the power is distributed more evenly over the cross section of the workpiece, which directly affects the temperature distribution over the cross section of the heated workpiece, and makes it possible to exclude the occurrence of unacceptable temperature drops over the cross section of the heated workpiece at the initial stage of heating.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является параллельно - последовательный инвертор тока (см. Л.1 стр.57, рис. 25) который взят в качестве прототипа. The closest in technical essence to the claimed invention is a parallel-series current inverter (see L.1 page 57, Fig. 25) which is taken as a prototype.

Проблемой указанного прототипа является невозможность автономной работы в двухчастотном режиме. А для такого режима необходимо ручное (механическое) подключение дополнительных компенсирующих конденсаторов емкостью в несколько раз больше емкости основных компенсирующих конденсаторов. В результате чего значительно увеличиваются массогабаритные показатели индукционных установок. Кроме того, при подключении блока дополнительных компенсирующих конденсаторов происходит рассогласование выходных характеристик и параметров нагрузочного контура, что, чаще всего, приводит к остановке технологического процесса плавки металла в ИТП.The problem of this prototype is the impossibility of autonomous operation in dual-frequency mode. And for this mode, manual (mechanical) connection of additional compensating capacitors with a capacity several times greater than the capacity of the main compensating capacitors is necessary. As a result, the weight and size indicators of induction installations are significantly increased. In addition, when a block of additional compensating capacitors is connected, there is a mismatch between the output characteristics and the parameters of the load circuit, which, most often, leads to a shutdown of the metal melting process in the IHF.

В индукционных и плавильных печах для ускорения процессов технологической обработки жидкого металла на финальных этапах обработки расплава (очистка металла от неметаллических включений, легирование) не требуется передача большой мощности в расплав, поскольку требуемая температура расплава уже достигнута, но требуется сохранить или несколько увеличить скорость его движения. Добиться этого можно путем значительного снижения частоты тока индуктора [3]. Для изменения рабочей частоты инвертора необходимо изменить резонансную частоту нагрузочного контура, которая может быть уменьшена путем увеличения ёмкости компенсирующих конденсаторов при подключении части из них. Следовательно, для поддержания оптимальных режимов работы в цикле нагрева металла необходимо осуществлять подключение и отключение дополнительных конденсаторов ёмкостью в 4 - 9 раз больше емкости основных компенсирующих конденсаторов.In induction and melting furnaces, in order to accelerate the processes of technological processing of liquid metal at the final stages of melt processing (cleaning of metal from non-metallic inclusions, alloying), it is not necessary to transfer high power to the melt, since the required temperature of the melt has already been reached, but it is required to maintain or slightly increase the speed of its movement . This can be achieved by significantly reducing the frequency of the inductor current [3]. To change the operating frequency of the inverter, it is necessary to change the resonant frequency of the load circuit, which can be reduced by increasing the capacitance of the compensating capacitors when connecting some of them. Therefore, in order to maintain optimal operating modes in the metal heating cycle, it is necessary to connect and disconnect additional capacitors with a capacity 4–9 times greater than the capacity of the main compensating capacitors.

Для устранения указанных недостатков авторами предлагается инвертор тока с умножением частоты.To eliminate these shortcomings, the authors propose a current inverter with frequency multiplication.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что инвертор тока для электропитания током одной частоты с переключением в режим умножения частоты содержит однофазный вентильный мост, зажимы постоянного тока которого подключены через фильтровый дроссель к источнику постоянного напряжения, а зажимы переменного тока подключены к индуктору нагревателя через Г-образный ёмкостный делитель, состоящий из параллельного конденсатора и соединенного с одной из его обкладок последовательного блока конденсатора.The essence of the invention lies in the fact that the current inverter for power supply by a current of one frequency with switching to the frequency multiplication mode contains a single-phase valve bridge, the DC clamps of which are connected through a filter choke to a DC voltage source, and the AC clamps are connected to the heater inductor through the G- shaped capacitive divider, consisting of a parallel capacitor and a serial capacitor unit connected to one of its plates.

Новым является то, что в схему инвертора введены силовые двухполюсные контакторы и дополнительные блоки последовательных конденсаторов, соединенные последовательно с индуктором и подключенные ко второй обкладке параллельного конденсатора, а выводы индуктора соединены через контакты силового контактора с противоположными обкладками параллельного конденсатора.What is new is that power two-pole contactors and additional blocks of series capacitors are introduced into the inverter circuit, connected in series with the inductor and connected to the second plate of the parallel capacitor, and the inductor leads are connected through the contacts of the power contactor with the opposite plates of the parallel capacitor.

Приведем пример работы схемы инвертора с утроением частоты. На фиг.1 приведена схема такого инвертора тока, в которой обозначено: Let us give an example of the operation of an inverter circuit with a frequency tripling. Figure 1 shows a diagram of such a current inverter, which indicates:

1-4 - вентили однофазного моста; 1-4 - single-phase bridge valves;

5 - фильтровый дроссель; 5 - filter choke;

6 - параллельный конденсатор; 6 - parallel capacitor;

7 - последовательный конденсатор; 7 - series capacitor;

8 - дополнительный последовательный конденсатор; 8 - additional series capacitor;

9 - индуктор; 9 - inductor;

10, 11 - силовой контактор.10, 11 - power contactor.

Рассмотрим работу инвертора при включении силового контактора, когда контакты 10, 11 замкнуты. В этом случае все три конденсатора 6, 7, 8 включаются параллельно индуктору и емкость компенсирующего конденсатора становится равной Consider the operation of the inverter when the power contactor is turned on, when contacts 10, 11 are closed. In this case, all three capacitors 6, 7, 8 are connected in parallel to the inductor and the capacitance of the compensating capacitor becomes equal to

Figure 00000001
Figure 00000001

Если конденсаторы имеют одинаковую ёмкость, то If the capacitors have the same capacitance, then

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

а резонансная частота нагрузочного контура имеет минимальное значениеand the resonant frequency of the load circuit has a minimum value

Figure 00000003
.
Figure 00000003
.

Напряжение на индукторе

Figure 00000004
равно выходному напряжению инвертора
Figure 00000005
, а величина тока определяется полным сопротивлением индуктора на низкой частотеInductor voltage
Figure 00000004
equal to inverter output voltage
Figure 00000005
, and the magnitude of the current is determined by the impedance of the inductor at a low frequency

Figure 00000006
.
Figure 00000006
.

В отключенном положении силового контактора 10, 11, когда его силовые контакты разомкнуты, ёмкость компенсирующего конденсатора уменьшается и определяется ёмкостями последовательно соединенных конденсаторов 6, 7, 8. При одинаковой ёмкости конденсаторовIn the off position of the power contactor 10, 11, when its power contacts are open, the capacitance of the compensating capacitor decreases and is determined by the capacitances of the series-connected capacitors 6, 7, 8. With the same capacitance of the capacitors

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

при этом резонансная частота нагрузочного контура увеличивается в сравнении с резонансной частотой контура с параллельным включением всех конденсаторов в соответствии с формулойin this case, the resonant frequency of the load circuit increases in comparison with the resonant frequency of the circuit with parallel connection of all capacitors in accordance with the formula

Figure 00000008
.
Figure 00000008
.

Напряжение на индукторе также увеличивается, так как последовательно с индуктором включаются последовательно конденсаторы 7, 8. При этом эквивалентная ёмкость последовательного конденсатора равнаThe voltage on the inductor also increases, since capacitors 7, 8 are connected in series with the inductor. In this case, the equivalent capacitance of the series capacitor is

Figure 00000009
,
Figure 00000009
,

а ёмкость параллельного конденсатора

Figure 00000010
. Напряжение на индукторе может быть определено с учетом коэффициента передачи емкостного делителя какand the capacitance of the parallel capacitor
Figure 00000010
. The voltage across the inductor can be determined taking into account the transfer coefficient of the capacitive divider as

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

то есть увеличивается в три раза.that is, it is tripled.

Поскольку при переключении силового контактора ёмкость компенсирующего конденсатора изменяется в 9 раз, а резонансная частота нагрузочного контура изменяется в 3 раза, то и рабочая частота инвертора так же будет изменяться примерно в три раза, а рабочая частота инвертора так же будет изменяться примерно в три раза. Следовательно, полное сопротивление индуктора изменяется примерно в три раза, а величина тока индуктора остаётся неизменной, так как напряжение на индукторе так же изменяется в три раза. Таким образом, при переходе из одного режима в другой, частота тока изменяется примерно в три раза, а его величина остаётся неизменной, при этом выходная мощность инвертора изменяется примерно в 1,7 раз, так как при изменении частоты изменяется активная составляющая сопротивления индуктора с металлом. Следовательно, в прилагаемом инверторе достигается поставленная цель - утроение частоты тока индуктора при сохранении согласования параметров инвертора и нагрузки.Since when switching the power contactor, the capacitance of the compensating capacitor changes by 9 times, and the resonant frequency of the load circuit changes by 3 times, the operating frequency of the inverter will also change by about three times, and the operating frequency of the inverter will also change by about three times. Therefore, the impedance of the inductor changes by about a factor of three, and the magnitude of the inductor current remains unchanged, since the voltage across the inductor also changes by a factor of three. Thus, when switching from one mode to another, the current frequency changes by about three times, and its value remains unchanged, while the output power of the inverter changes by about 1.7 times, since the active component of the resistance of the inductor with metal changes when the frequency changes. . Therefore, in the attached inverter, the goal is achieved - tripling the frequency of the inductor current while maintaining the matching of the parameters of the inverter and the load.

На фиг. 2 приведена схема инвертора тока с умножением частоты, в которой обозначено:In FIG. 2 shows a diagram of a current inverter with frequency multiplication, in which it is indicated:

1÷4 - вентили однофазного моста инвертора;1÷4 - valves of single-phase inverter bridge;

5 - фильтровый дроссель; 5 - filter choke;

6 - параллельный (входной) конденсатор; 6 - parallel (input) capacitor;

7.1÷7.N, 8.1÷8.N - проходные конденсаторы в блоках 10.1÷10.N;7.1÷7.N, 8.1÷8.N - feed-through condensers in blocks 10.1÷10.N;

9 - индуктор;9 - inductor;

11.1÷11.N - силовые контакторы;11.1÷11.N - power contactors;

Б-1÷Б-N - блоки компенсирующего конденсаторов.B-1÷B-N - blocks of compensating capacitors.

Данная схема инвертора позволяет увеличивать частоту нагрузочного контура в несколько раз, в зависимости от количества блоков компенсирующих конденсаторов. При разомкнутых контактах силовых контакторов все компенсирующие конденсаторы включаются последовательно и суммарная емкость компенсирующего конденсатора при одинаковых емкостях всех конденсаторов (С) равнаThis inverter circuit allows you to increase the frequency of the load circuit several times, depending on the number of blocks of compensating capacitors. With open contacts of power contactors, all compensating capacitors are connected in series and the total capacitance of the compensating capacitor with the same capacitances of all capacitors (C) is equal to

Figure 00000012
,
Figure 00000012
,

где N - количество коммутируемых с помощью контакторов цепей (количество двухполюсных контакторов в схеме).where N is the number of circuits switched by means of contactors (the number of two-pole contactors in the circuit).

При замыкании контактов силовых контакторов все компенсирующие конденсаторы включаются параллельно индуктору и общая емкость равна:When the contacts of the power contactors are closed, all compensating capacitors are connected in parallel to the inductor and the total capacitance is equal to:

Figure 00000013
.
Figure 00000013
.

Следовательно, кратность изменения компенсирующего конденсатора определяется какTherefore, the rate of change of the compensating capacitor is defined as

Figure 00000014
.
Figure 00000014
.

Диапазон измерения резонансной частоты нагрузочного контура примерно равен:The measurement range of the resonant frequency of the load circuit is approximately equal to:

Figure 00000015
.
Figure 00000015
.

Таким образом, кратность изменения рабочей частоты инвертора определяется количеством коммутируемых цепей конденсаторов N, которое может быть определено исходя из требований технологического процесса плавки или нагрева металла.Thus, the frequency of change in the operating frequency of the inverter is determined by the number of switched circuits of capacitors N, which can be determined based on the requirements of the technological process of melting or heating the metal.

При переключении силовых контакторов происходит изменения коэффициента умножения напряжения на индукторе

Figure 00000016
When switching power contactors, the voltage multiplication factor on the inductor changes
Figure 00000016

Figure 00000017
.
Figure 00000017
.

Если все конденсаторы в схеме имеют одинаковую емкость:If all capacitors in the circuit have the same capacitance:

Figure 00000018
,
Figure 00000018
,

где n – общее количество конденсаторов в схеме.where n is the total number of capacitors in the circuit.

Таким образом, заявляемый технический результат - повышение эффективности индукционного нагрева и плавки металлов достигается оптимизацией режимов нагрева путем переключения из режима работы на высокой частоте тока в режим работы на низкой частоте на разных стадиях цикла плавки металла. Поскольку при умножении частоты тока увеличивается сопротивление индуктора и пропорционально умножается напряжение на индукторе, величина тока в индукторе остается неизменной при переключении силовых контакторов. Таким образом, автоматически происходит согласование параметров индуктора и инвертора, что позволяет избежать перегрузок оборудования при переходе из режима нагрева на высокой частоте в режим перемешивания металла на низкой частоте и обратно. В результате указанную выше проблему прототипа можно решить применением предложенного технического решения.Thus, the claimed technical result - an increase in the efficiency of induction heating and melting of metals is achieved by optimizing the heating modes by switching from the mode of operation at a high current frequency to the mode of operation at a low frequency at different stages of the metal melting cycle. Since the resistance of the inductor increases with the frequency of the current and the voltage across the inductor proportionally multiplies, the magnitude of the current in the inductor remains unchanged when switching power contactors. Thus, the parameters of the inductor and the inverter are automatically coordinated, which makes it possible to avoid overloading the equipment during the transition from the heating mode at a high frequency to the metal mixing mode at a low frequency and vice versa. As a result, the above problem of the prototype can be solved by applying the proposed technical solution.

Источники информацииSources of information

1 Гитгарц Д.А., Иоффе Ю.С. Новые источники питания и автоматика индукционных установок для нагрева и плавки. М.: Энергия, 1972.1 Gitgarts D.A., Ioffe Yu.S. New power sources and automation of induction installations for heating and melting. Moscow: Energy, 1972.

2 Установки индукционного нагрева: Уч. пособие для вузов / А.Е. Слухоцкий, В.С. Немков, Н.А. Павлов, А.В, Бамунер под ред. А.Е. Слухоцкого. Л.: Энергоатомиздат. Ленинград. отд-ние. 1981.2 Induction heating units: Uch. allowance for universities / A.E. Slukhotsky, V.S. Nemkov, N.A. Pavlov, A.V., Bamuner, ed. A.E. Slukhotsky. Leningrad: Energoatomizdat. Leningrad. dept. 1981.

3 Вайнберг А.М. Индукционные плавильные печи: Уч. пособие для вузов. М.: Энергия. 1967.3 Weinberg A.M. Induction melting furnaces: Uch. allowance for universities. M.: Energy. 1967.

Claims (1)

Инвертор с умножением частоты, содержащий однофазный вентильный мост, зажимы постоянного тока которого подключены через фильтровый дроссель к источнику постоянного напряжения, зажимы переменного тока подключены  к индуктору нагревателя через Г-образный емкостный делитель напряжения, состоящий из входного и проходных компенсирующих конденсаторов, отличающийся тем, что он снабжен силовыми двухполюсными контакторами и дополнительными проходными компенсирующими конденсаторами, подключенными последовательно с индуктором к входному компенсирующему конденсатору и переключаемыми с помощью силовых контакторов параллельно входному конденсатору, а выводы индуктора соединены с противоположными выводами проходных компенсирующих конденсаторов. A frequency multiplication inverter containing a single-phase valve bridge, the DC terminals of which are connected through a filter choke to a DC voltage source, the AC terminals are connected to the heater inductor through an L-shaped capacitive voltage divider, consisting of input and feed-through compensating capacitors, characterized in that it is equipped with two-pole power contactors and additional feed-through compensating capacitors connected in series with the inductor to the input compensating capacitor and switched using power contactors in parallel with the input capacitor, and the inductor leads are connected to the opposite leads of the feed-through compensating capacitors.
RU2021124320A 2021-08-17 2021-08-17 Frequency multiplier current inverter RU2768380C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124320A RU2768380C1 (en) 2021-08-17 2021-08-17 Frequency multiplier current inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124320A RU2768380C1 (en) 2021-08-17 2021-08-17 Frequency multiplier current inverter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2768380C1 true RU2768380C1 (en) 2022-03-24

Family

ID=80819901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021124320A RU2768380C1 (en) 2021-08-17 2021-08-17 Frequency multiplier current inverter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2768380C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2120870A (en) * 1982-05-12 1983-12-07 Hsiung Chiou Eric De Electronic ballast for gas discharge lamps and fluorescent lamps
RU2154886C2 (en) * 1991-08-27 2000-08-20 Люмикае Патент Ас Frequency-modulated series/parallel-resonance converter
RU57061U1 (en) * 2006-04-24 2006-09-27 ООО "Завод Энергетического машиностроения (Энергомаш)" AUTONOMOUS INVERTER FOR INDUCTION HEATING
RU113104U1 (en) * 2011-05-17 2012-01-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) CONVERSION DEVICE FOR INDUCTION HEATING BASED ON THE PARALLEL BRIDGE BRIDGE RESONANCE INVERTER
RU175505U1 (en) * 2017-06-27 2017-12-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") CONTROLLABLE DEVICE FOR CURTAINABLE CURRENT INVERTER FOR INDUCTION HEATING WITH VARIABLE CHANGE OF LOAD

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2120870A (en) * 1982-05-12 1983-12-07 Hsiung Chiou Eric De Electronic ballast for gas discharge lamps and fluorescent lamps
RU2154886C2 (en) * 1991-08-27 2000-08-20 Люмикае Патент Ас Frequency-modulated series/parallel-resonance converter
RU57061U1 (en) * 2006-04-24 2006-09-27 ООО "Завод Энергетического машиностроения (Энергомаш)" AUTONOMOUS INVERTER FOR INDUCTION HEATING
RU113104U1 (en) * 2011-05-17 2012-01-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) CONVERSION DEVICE FOR INDUCTION HEATING BASED ON THE PARALLEL BRIDGE BRIDGE RESONANCE INVERTER
RU175505U1 (en) * 2017-06-27 2017-12-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") CONTROLLABLE DEVICE FOR CURTAINABLE CURRENT INVERTER FOR INDUCTION HEATING WITH VARIABLE CHANGE OF LOAD

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2135483B1 (en) Current fed inverter with pulse regulator for electric induction heating, melting and stirring
KR100872002B1 (en) Simultaneous induction heating and stirring of a molten metal
KR100966375B1 (en) Supply power adjusting apparatus and semiconductor manufacturing apparatus
CN101099413A (en) Control apparatus for alternating-current reduction furnaces
RU2768380C1 (en) Frequency multiplier current inverter
Hobson et al. Transistorized power supplies for induction heating
CN101658066B (en) Current fed inverter with pulse regulator for electric induction heating, melting and stirring
Rasheed et al. Analysis of a Current-Fed Parallel Resonant Inverter for Induction Heating Applications
Frizen et al. Choice of compensating device for induction furnace with dual-frequency power supply
KR20180058003A (en) Method and apparatus for compensating load impedance
Dzieniakowski Power electronics converters in induction heating-the survey
Unver et al. Power and frequency control in a 60 kW induction Steel heating Furnaces through PLC
Mohammed et al. Harmonic Analyses of a Voltage Fed Induction Furnace
RU2778339C1 (en) Installation of induction melting of metals
US20190131791A1 (en) Line control circuit configuration
RU2309558C1 (en) One-phased trasnformation device on alternating-alternating current for inductive heating
Patil et al. A Critical Review on the Low Power SIC MOSFET based Current Fed Inverter used in Surface Hardening Application
RU2165668C2 (en) Method and device for controlling power characteristics of three-phase supply mains for inductive heating furnaces
RU110580U1 (en) BRIDGE INVERTER "PETRA"
Hamasaki et al. One Pulse Control of Novel Variable Active Capacitor System for Wireless Power Transfer
Flayyih et al. An Optimum Harmonic Control of induction heating power supply system using multilevel neutral point clamped inverter
Ordonez et al. Induction heating inverter with power factor correction
Czarnecki et al. The effectiveness of resonant harmonic filters of Ac arc furnaces in uneasy mode
SU1051674A2 (en) Self-excited series inverter
Mareva ADJUSTMENT OF THE OUTPUT POWER OF AUTONOMOUS RESONANCE INVERTERS