WO2008113667A1 - High frequency solid state heating generator protected against over-intensity - Google Patents

High frequency solid state heating generator protected against over-intensity Download PDF

Info

Publication number
WO2008113667A1
WO2008113667A1 PCT/EP2008/052436 EP2008052436W WO2008113667A1 WO 2008113667 A1 WO2008113667 A1 WO 2008113667A1 EP 2008052436 W EP2008052436 W EP 2008052436W WO 2008113667 A1 WO2008113667 A1 WO 2008113667A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
modules
high frequency
current
amplifier
module
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/052436
Other languages
French (fr)
Inventor
Bernard Darges
Original Assignee
Thales
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 Thales filed Critical Thales
Publication of WO2008113667A1 publication Critical patent/WO2008113667A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L5/00Automatic control of voltage, current, or power
    • 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
    • H05B6/04Sources of current

Definitions

  • the invention relates to solid state high frequency industrial generators. These generators can be used in particular in heating devices by electromagnetic induction, dielectric loss or plasma.
  • the heating generators feed a resonant circuit at high frequency electromagnetically coupled to a room to be heated.
  • the electromagnetic induction heating consists of producing a conductive part heating by the circulation of currents induced by a magnetic field. This means makes it possible to heat the part in its mass without direct contact with the source of energy.
  • the part to be heated (or induced) is surrounded by at least one current circulation loop (or inductor).
  • Electromagnetic induction heating is widely used in industry and science. In industry, it is used in particular in metallurgy to refine metals, to thermally treat metal parts or to produce welded tubes continuously.
  • Heating by dielectric losses consists of producing a heating of an insulating part by causing losses in its mass, from an alternating electric field.
  • the part to be heated is a poor insulator. It is placed between two conductive plates powered by an alternative source. A capacitor is created whose dielectric is the part to be heated.
  • the generators used generally have higher working frequencies than those of electromagnetic induction heating generators. They can be between a few tens of megahertz and some gigahertz. This heating mode is used in the wood industry for drying or gluing, in the textile industry or in the manufacture or shaping of plastics.
  • Plasma heating involves ionizing a gaseous medium to transform it into plasma. The kinetic energy of the electrons is transformed into heat. There is a considerable rise in temperature.
  • the part to be heated is placed in the plasma.
  • the transformation of the gaseous medium into plasma is obtained by the emission of an antenna.
  • the working frequencies of the generator are between 1 megahertz and a few tens of megahertz.
  • the heating mode is used in many industrial applications such as melting refractory products, chemical synthesis etc. . .
  • the charge of the heating generator is a resonant circuit electromagnetically coupled to the part to be heated and equivalent to either a circuit R, L, C parallel, or to a circuit R, L, C series.
  • the overvoltage coefficient Q of the resonant circuit is high and the detuning is easy in the vicinity of the resonance frequency.
  • the charging impedance of the heating generator is essentially variable because it depends on the characteristics of the elements constituting the resonant circuit and in particular on the material of the part to be heated, their dimensions and their relative position. This position is important especially if the part to be heated is moving, for example if it is an induction heated sheet metal plate that is rolled and welded continuously.
  • a power amplifier connected to the resonant circuit must be able to provide high frequency power that can vary from a few hundred kilowatts to several megawatts.
  • a single elementary transistor module can not provide such power.
  • a set of elementary transistor modules are connected in parallel to provide the total power required for heating.
  • FIG. 1 shows a state-of-the-art heating generator comprising such modules coupled directly in parallel.
  • the generator of FIG. 1 comprises a power stage 10 having n elementary modules M1, M2, ... M i, .... M (n-1), Mn with transistors coupled directly in parallel on an output S of the 'amplifier.
  • the power stage 10 is connected by its output S of high frequency power to a load 12 comprising an inductor 14 for the
  • the inductor 14 is a coil coupled to the part 16.
  • a compensation capacitor 20 in parallel with the coil produces a resonant circuit at the induction frequency.
  • An RF generator 24 supplies a high frequency voltage to the input of the amplifier supplying the high frequency inputs of the n modules of the power stage.
  • a power supply AL 26, voltage Vcc, supplies all n transistor modules of the amplifier.
  • the RF generator 24 is a voltage controlled oscillator (OCT) whose frequency can be controlled to adjust the phase shift between the high frequency current I in the load and the voltage U at its terminals. This phase shift must be controlled according to load impedance variations in order to maintain good performance and the reliability of the solid state power stage.
  • OCT voltage controlled oscillator
  • the high frequency global current I supplied by the power stage is related to the load impedance 12 which, as has been specified, can vary in large proportions depending on the nature of the part 1 6 and its movement in the inductor 14.
  • a too low impedance brought to the output S of the amplifier stage can cause an overcurrent of the high frequency current I supplied by the amplifier and the destruction of the transistors of the modules. In any case, the power must not be interrupted when the heating generator is in operation.
  • state-of-the-art solid-state heating generators power modules are coupled directly and in parallel. During an overcurrent at the high frequency output S of the stage, the only possibility of protecting the transistor modules is to reduce the power supply voltage Vcc of the power supply AL 26, for example by servocontrol of this circuit. supply voltage Vcc at the value of current I.
  • the major disadvantage of this solution is the reduced reaction rate of such a servocontrol, of the order of several tens of milliseconds, insufficient speed to effectively protect the transistors.
  • Another major disadvantage is the need to use an adjustable power supply including thyristors and therefore cost Student.
  • the use of active power elements to control the supply voltage Vcc under load decreases the overall efficiency of the heating generator.
  • the invention proposes a high frequency heating generator comprising a solid state amplifier having a plurality of n transistor modules, M1, M2, ... Mi ,. ... M (n-1) Mn, with i between 1 and n, all the modules providing a high frequency current I under a voltage U to a resonant circuit electromagnetically coupled to a workpiece to be heated.
  • Each of the n modules provides a high frequency potential (u1, u2, ... ui, ... a) between two high frequency output terminals A and B of the module, the potential of the terminal A being greater than the potential of the terminal B.
  • the said modules are connected in series with the load, a terminal A of a module Mi being connected to a terminal B of a previous module M (i-1), the two free terminals of all the connected modules in series, being connected to the resonant circuit.
  • the high frequency generator comprises means for controlling the modules configured to deactivate one or more modules of the amplifier so as not to exceed a maximum current Imax of the current I in the resonant circuit, the heating generator behaves, when the maximum current threshold Imax is reached, as a current generator.
  • control means comprise a computer CPU having a first memory zone comprising a program for determining the modules to be taken out of service, a second memory zone for storing instructions such as the maximum current Imax of the current I in the resonant circuit. not to be exceeded at the output of the amplifier.
  • control means receives current I measurement information in the resonant circuit and provides module disable control signals.
  • control means are configured to put into service (nk) modules necessary for the supply of current I in the resonant circuit, out of the total number n of the amplifier modules, where k is the out of service modules, the generator behaves as a voltage generator U for a current less than the maximum current Imax.
  • control means are configured to change the k selected modules out of service, out of the total number n of the modules of the amplifier, after a predefined period of time T.
  • control means are configured to move the k modules out of service along an amplification line materialized by the first M1 and the last Mn amplifier module of the amplification stage.
  • the amplifier is powered by an unregulated power supply comprising a transformer, at least one rectifier bridge connected to the secondary of the transformer and a filter circuit at the output of the rectifier bridge.
  • a main purpose of the solid state heating generator, according to the invention, is to obtain a very high reliability of operation of the generator and thus obtain high availability and low maintenance cost.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a heating generator of the state of the art
  • FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of a heating generator according to the invention.
  • FIG. 2 represents a block diagram of an exemplary embodiment of a solid state heating generator, according to the invention.
  • the heating generator of FIG. 4 comprises:
  • a transistor power amplifier 30 having an input E driven by an input signal Ve generated by a high frequency RF generator 32 and an output S supplying the resonant circuit 12 (or generator load) (see FIG. heating the room 16,
  • the amplifier 30 comprises, to provide the resonant circuit 12 with the total heating power required, a set of n transistor amplifier modules, M1, M2, ... Mi, .... M (n-1) Mn, with i between 1 and n, coupled in series.
  • a module Mi is shown partially showing the output stage of the module which includes an output RF transformer Si.
  • the output transformer Si of each of the modules comprises a primary winding Ep and a secondary winding E electromagnetically coupled.
  • a switching structure Ti of the MOS type, is connected across the primary winding Ep of the output transformer Si.
  • the structure Ti can be controlled by MC control means 40 to be put in a saturated state and bypass the primary winding Ep of the transformer Si.
  • the module Mi When the primary winding Ep of the transformer is short-circuited by the structure Ti, the module Mi provides no power output.
  • Secondary winding ES has two output terminals, one A terminal and one B terminal.
  • the potential of terminal A is considered to be greater than the potential of terminal B.
  • the control means comprise a CPU unit 42 having a first memory zone Mm1 comprising a program for determining the modules to be put into service or out of service and a second memory area Mm2 to record setpoints such as the nominal operating current I n and the maximum current Imax not to be exceeded at the output of the amplifier.
  • the elementary module Mi In normal operation, (or in service) the elementary module Mi provides an output potential ui between the terminals A and B of the transformer Si.
  • all the modules of the power stage 30 are connected in series with the resonant circuit 12 of heating, a terminal A of a module Mi being connected to a terminal B of a previous module M (i-1), the two free terminals of all the modules connected in series, being connected to the resonant circuit 12.
  • the current I in the resonant circuit 12 passes through all the secondary windings Es in series of all the modules, M1, M2, ... Mi, .... M (n-1) Mn.
  • the voltage U at the terminals of the load is the vector sum of the elementary voltages u1, u2,... Ui, .... a, across the n modules in series.
  • the current I supplied by the power stage must not exceed a maximum value Imax (current in the setpoint
  • U n being the corresponding nominal voltage.
  • a number of modules are put into operation by the computer CPU by acting on the control means 40 of the modules to generate by the amplifier, the necessary current I n of heating.
  • N n U n / UN n being, for example, the integer greater than the nearest value of U n / u.
  • the current in the constant impedance load Z n will be a function of the number of modules put into service.
  • the computer is configured to adjust the number of modules to be put into service to obtain the rated current I desired.
  • the generator behaves as a voltage generator U for a current lower than the maximum setpoint current Imax.
  • the control means are configured, when the impedance Z of the load (resonant circuit) 12 varies, so that the current I at the output of the amplifier does not exceed the maximum current value Imax setpoint.
  • the heating generator then behaves as a current generator.
  • the CPU 42 disables the number of modules necessary to lower the voltage U to a value U m such that the maximum current Imax is not exceeded.
  • the heating generator comprises a current transformer CT in series with the load 12 providing the instantaneous value Im of the current I in the load.
  • the current information Im is applied to an input Ec of the computer CPU which determines the number of modules to be short-circuited or put into service.
  • the generator is a generator for welding parts.
  • This Imax value will be the threshold to remove (or disable) a number k of amplifier modules.
  • the output voltage U will vary in steps of 40V in this case. It goes without saying that if we want a finer definition, it can be set up "lower tension weights" (or a lower value ui). This can be achieved either by transformers that have a number of windings different from all transformers, or by using a variable supply on a single module.
  • the removal or commissioning of the modules is by shorting the primary winding Ep of the module or modules in question by the heating generator itself. In normal operation, it generates its RF voltage (in phase with all others).
  • a change of the modules in service can be realized in order to distribute the heat on all n modules of the amplifier.
  • n is the total number of modules and (nk) the number of modules in service providing the desired power to the load (where k is the number of out-of-service modules not providing power)
  • the unused k modules can be rendered assets to replace modules active for a certain time T which become inactive during the same time to maintain the same total current I output.
  • control means 40 of the heating generator are configured to carry out commissioning of (nk) modules necessary for supplying the rated current I to the load, out of the total number n of the amplifier modules, k being out of service modules.
  • the k modules chosen are changed by the CPU unit 42 after a predefined period of time T.
  • the modules k out of service can be moved along a line of amplification materialized by the first 1 and the last n amplifier of the amplification stage.
  • Another advantage of the heating generator according to the invention lies in the use of an unregulated supply voltage supply Vcc 36 having a transformer 50, a rectifier bridge 52 connected to the secondary of the transformer 50 and a filter circuit 54. , much more reliable power supply than the regulated power supplies necessary for the operation of the generators of the state of the art.
  • the suppression of the transformer 50 may be possible by directly connecting the rectifier bridge to the distribution network. The removal of the transformer 50 brings an additional cost reduction. In this case of direct connection to the network, it will be necessary to take precautions of use with respect to the galvanic isolation for the safety of the personnel.
  • Such an invention is particularly applicable to the field of high frequency industrial (HFI) where reliability is required.
  • a solid state power stage of an HFI generator may comprise several hundred transistor modules, hence the importance of making modules reliable.

Abstract

The invention relates to a high-frequency heating generator that comprises a solid state amplifier (10, 30) with a plurality of n transistor modules (Ml, M2,... Mi,....M(n-1) Mn), with i ranging from 1 to n, the whole set of modules providing a high frequency current I at a voltage U to a resonant circuit (12) electromagnetically coupled to a part to be heated (16). Each of n modules provides a high-frequency potential (u1, u2,...ui,...un) between two high-frequency output terminals A and B of the module, the potential at the terminal A being higher than the potential at the terminal B. The modules are connected in series with a load, the terminal A of a module Mi being connected to the terminal B of a preceding module (Mi-1) and the two free ends of the set of serially-connected modules being connected in series to the resonant circuit. Control means (40) are configured to deactivate one or more module of the amplifier in order not to exceed a minimal current in the resonant circuit.

Description

GENERATEUR DE CHAUFFAGE ETAT SOLIDE PAR HAUTE FREQUENCE PROTEGE CONTRE LES SURINTENSITES HEATING GENERATOR HIGH-FREQUENCY SOLID CONDITION PROTECTS AGAINST OVERCURRENT
L'invention concerne les générateurs haute fréquence industrielle état solide. Ces générateurs peuvent être utilisés notamment dans des dispositifs de chauffage par induction électromagnétique, par pertes diélectriques ou par plasma.The invention relates to solid state high frequency industrial generators. These generators can be used in particular in heating devices by electromagnetic induction, dielectric loss or plasma.
Les générateurs de chauffage alimentent en haute fréquence un circuit résonnant couplé électromagnétiquement à une pièce à chauffer.The heating generators feed a resonant circuit at high frequency electromagnetically coupled to a room to be heated.
Le chauffage par induction électromagnétique consiste à produire réchauffement d'une pièce conductrice par la circulation de courants induits par un champ magnétique. Ce moyen permet de chauffer la pièce dans sa masse sans contact direct avec la source d'énergie. La pièce à chauffer (ou induit) est entourée d'au moins une boucle de circulation de courant (ou inducteur).The electromagnetic induction heating consists of producing a conductive part heating by the circulation of currents induced by a magnetic field. This means makes it possible to heat the part in its mass without direct contact with the source of energy. The part to be heated (or induced) is surrounded by at least one current circulation loop (or inductor).
Les fréquences de travail du générateur sont comprises entre quelques dizaines de kilohertz et quelques mégahertz. Le chauffage par induction électromagnétique est utilisé largement dans l'industrie et dans le domaine scientifique. Dans l'industrie, il est utilisé notamment en métallurgie pour affiner des métaux, pour traiter thermiquement des pièces métalliques ou pour produire des tubes soudés en continu.The working frequencies of the generator are between a few tens of kilohertz and a few megahertz. Electromagnetic induction heating is widely used in industry and science. In industry, it is used in particular in metallurgy to refine metals, to thermally treat metal parts or to produce welded tubes continuously.
Le chauffage par pertes diélectriques consiste à produire réchauffement d'une pièce isolante en provoquant des pertes dans sa masse, à partir d'un champ électrique alternatif. La pièce à chauffer est un isolant médiocre. Elle est placée entre deux armatures conductrices alimentées par une source alternative. On crée un condensateur dont le diélectrique est la pièce à chauffer. Les générateurs utilisés ont généralement des fréquences de travail plus élevées que celles des générateurs de chauffage par induction électromagnétique. Elles peuvent être comprises entre quelques dizaines de mégahertz et quelques gigahertz. Ce mode de chauffage s'utilise dans l'industrie du bois pour le séchage ou le collage, dans l'industrie textile ou dans la fabrication ou le façonnage de matières plastiques. Le chauffage par plasma consiste à ioniser un milieu gazeux pour le transformer en plasma. L'énergie cinétique des électrons se transforme en chaleur. Il se produit une élévation considérable de température. La pièce à chauffer est placée dans le plasma. La transformation du milieu gazeux en plasma est obtenue par l'émission d'une antenne. Les fréquences de travail du générateur sont comprises entre 1 mégahertz et quelques dizaines de mégahertz. Le mode de chauffage est utilisé dans de nombreuses applications industrielles telle que la fusion de produits réfractaires, la synthèse chimique etc. . .Heating by dielectric losses consists of producing a heating of an insulating part by causing losses in its mass, from an alternating electric field. The part to be heated is a poor insulator. It is placed between two conductive plates powered by an alternative source. A capacitor is created whose dielectric is the part to be heated. The generators used generally have higher working frequencies than those of electromagnetic induction heating generators. They can be between a few tens of megahertz and some gigahertz. This heating mode is used in the wood industry for drying or gluing, in the textile industry or in the manufacture or shaping of plastics. Plasma heating involves ionizing a gaseous medium to transform it into plasma. The kinetic energy of the electrons is transformed into heat. There is a considerable rise in temperature. The part to be heated is placed in the plasma. The transformation of the gaseous medium into plasma is obtained by the emission of an antenna. The working frequencies of the generator are between 1 megahertz and a few tens of megahertz. The heating mode is used in many industrial applications such as melting refractory products, chemical synthesis etc. . .
La charge du générateur de chauffage est un circuit résonant couplé électromagnétiquement à la pièce à chauffer et équivalent soit à un circuit R, L, C parallèle, soit à un circuit R, L, C série. Le coefficient de surtension Q du circuit résonant est élevé et le désaccord est facile au voisinage de la fréquence de résonance.The charge of the heating generator is a resonant circuit electromagnetically coupled to the part to be heated and equivalent to either a circuit R, L, C parallel, or to a circuit R, L, C series. The overvoltage coefficient Q of the resonant circuit is high and the detuning is easy in the vicinity of the resonance frequency.
L'impédance de charge du générateur de chauffage est essentiellement variable car elle dépend des caractéristiques des éléments constituant le circuit résonant et notamment du matériau de la pièce à chauffer, de leurs dimensions et de leur position relative. Cette position est importante surtout si la pièce à chauffer est en mouvement, par exemple si c'est une plaque de tôle chauffée par induction que l'on roule et que l'on soude en continu.The charging impedance of the heating generator is essentially variable because it depends on the characteristics of the elements constituting the resonant circuit and in particular on the material of the part to be heated, their dimensions and their relative position. This position is important especially if the part to be heated is moving, for example if it is an induction heated sheet metal plate that is rolled and welded continuously.
Dans les générateurs de chauffage état solide, amplificateur de puissance connecté au circuit résonnant doit pouvoir fournir une puissance haute fréquence pouvant varier entre quelques centaines de kilowatts à plusieurs mégawatts. Un seul module élémentaire à transistors ne peux pas fournir une telle puissance. Un ensemble de modules élémentaires à transistors sont connectés en parallèle pour fournir la puissance totale nécessaire au chauffage.In solid-state heating generators, a power amplifier connected to the resonant circuit must be able to provide high frequency power that can vary from a few hundred kilowatts to several megawatts. A single elementary transistor module can not provide such power. A set of elementary transistor modules are connected in parallel to provide the total power required for heating.
La figure 1 représenté un générateur de chauffage de l'état de l'art comportant des tels modules couplé directement en parallèle.FIG. 1 shows a state-of-the-art heating generator comprising such modules coupled directly in parallel.
Le générateur de la figure 1 comporte un étage de puissance 10 ayant n modules élémentaires M1 , M2,...M i,....M(n-1 ), Mn à transistors couplés directement en parallèle sur une sortie S de l'amplificateur.The generator of FIG. 1 comprises a power stage 10 having n elementary modules M1, M2, ... M i, .... M (n-1), Mn with transistors coupled directly in parallel on an output S of the 'amplifier.
L'étage de puissance 10 est connectée par sa sortie S de puissance haute fréquence à une charge 12 comportant un inducteur 14 pour le chauffage d'une pièce 16. L'inducteur 14 est une bobine couplée à la pièce 16. Une capacité de compensation 20 en parallèle avec la bobine réalise un circuit résonant à la fréquence d'induction.The power stage 10 is connected by its output S of high frequency power to a load 12 comprising an inductor 14 for the The inductor 14 is a coil coupled to the part 16. A compensation capacitor 20 in parallel with the coil produces a resonant circuit at the induction frequency.
Un générateur RF 24 fourni une tension haute fréquence à l'entrée de l'amplificateur alimentant les entrées haute fréquence des n modules de l'étage de puissance. Une alimentation AL 26 de puissance, de tension Vcc, alimente l'ensemble des n modules à transistors de l'amplificateur.An RF generator 24 supplies a high frequency voltage to the input of the amplifier supplying the high frequency inputs of the n modules of the power stage. A power supply AL 26, voltage Vcc, supplies all n transistor modules of the amplifier.
Dans les générateurs de chauffage, le générateur RF 24 est un oscillateur contrôlé en tension (OCT) dont la fréquence peut être contrôlée pour ajuster le déphasage entre le courant I haute fréquence dans la charge et la tension U à ses bornes. Ce déphasage doit être contrôle en fonction des variations d'impédance de la charge à fin de maintenir un bon rendement et la fiabilité de l'étage de puissance état solide.In the heating generators, the RF generator 24 is a voltage controlled oscillator (OCT) whose frequency can be controlled to adjust the phase shift between the high frequency current I in the load and the voltage U at its terminals. This phase shift must be controlled according to load impedance variations in order to maintain good performance and the reliability of the solid state power stage.
Dans les générateurs de l'état de l'art comportant un étage de puissance état solide, le courant global I haute fréquence fournie par l'étage de puissance est liée à l'impédance de charge 12 qui, comme cela a été précisé, peut varier dans des fortes proportions selon la nature de la pièce 1 6 et son mouvement dans l'inducteur 14. Une trop faible impédance ramenée sur la sortie S de l'étage amplificateur peut provoquer une surintensité du courant I haute fréquence fournie par l'amplificateur et la destruction des transistors des modules. Dans tous les cas la puissance ne doit pas être interrompue lorsque le générateur de chauffage est en exploitation. Dans les générateurs de chauffage état solide de l'état de l'art, le couplage des modules de puissance est réalisé en direct et en parallèle. Lors d'une surintensité en sortie S haute fréquence de l'étage, la seule possibilité de protéger les modules à transistors consiste à réduire la tension d'alimentation Vcc de l'alimentation AL 26 de puissance, par exemple, par un asservissement de cette tension d'alimentation Vcc à la valeur du courant I.In state-of-the-art generators having a solid state power stage, the high frequency global current I supplied by the power stage is related to the load impedance 12 which, as has been specified, can vary in large proportions depending on the nature of the part 1 6 and its movement in the inductor 14. A too low impedance brought to the output S of the amplifier stage can cause an overcurrent of the high frequency current I supplied by the amplifier and the destruction of the transistors of the modules. In any case, the power must not be interrupted when the heating generator is in operation. In state-of-the-art solid-state heating generators, power modules are coupled directly and in parallel. During an overcurrent at the high frequency output S of the stage, the only possibility of protecting the transistor modules is to reduce the power supply voltage Vcc of the power supply AL 26, for example by servocontrol of this circuit. supply voltage Vcc at the value of current I.
L'inconvénient majeur de cette solution est la vitesse de réaction réduite d'un tel asservissement, de l'ordre de plusieurs dizaines de millisecondes, vitesse insuffisante pour protéger efficacement les transistors. Un autre inconvénient majeur est la nécessité d'utiliser d'une alimentation réglable comportant des thyristors et par conséquent de coût élevé. En outre l'utilisation d'éléments actifs de puissance pour contrôler la tension d'alimentation Vcc en charge diminue le rendement global du générateur de chauffage.The major disadvantage of this solution is the reduced reaction rate of such a servocontrol, of the order of several tens of milliseconds, insufficient speed to effectively protect the transistors. Another major disadvantage is the need to use an adjustable power supply including thyristors and therefore cost Student. In addition, the use of active power elements to control the supply voltage Vcc under load decreases the overall efficiency of the heating generator.
A fin d'améliorer les performances et la fiabilité des générateurs état solide, l'invention propose un générateur de chauffage par haute fréquence comportant un amplificateur état solide ayant une pluralité de n modules à transistors, M1 , M2, ...Mi,....M(n-1 ) Mn, avec i compris entre 1 et n, l'ensemble des modules fournissant un courant haute fréquence I sous une tension U à un circuit résonnant couplée électromagnétiquement à une pièce à chauffer.In order to improve the performance and reliability of the solid state generators, the invention proposes a high frequency heating generator comprising a solid state amplifier having a plurality of n transistor modules, M1, M2, ... Mi ,. ... M (n-1) Mn, with i between 1 and n, all the modules providing a high frequency current I under a voltage U to a resonant circuit electromagnetically coupled to a workpiece to be heated.
Chacun des n modules fournit un potentiel haute fréquence (u1 , u2, ...ui,...un) entre deux bornes A et B de sortie haute fréquence du module, le potentiel de la borne A étant supérieur au potentiel de la borne B. Les dits modules sont connectés en série avec la charge, une borne A d'un module Mi étant connectée à une borne B d'un module précédent M(i-1 ), les deux bornes libres de l'ensemble des modules connectés en série, étant connectées au circuit résonnant.Each of the n modules provides a high frequency potential (u1, u2, ... ui, ... a) between two high frequency output terminals A and B of the module, the potential of the terminal A being greater than the potential of the terminal B. The said modules are connected in series with the load, a terminal A of a module Mi being connected to a terminal B of a previous module M (i-1), the two free terminals of all the connected modules in series, being connected to the resonant circuit.
Avantageusement le générateur haute fréquence, selon l'invention, comporte des moyens de commande des modules configurés pour mettre hors service un ou plusieurs modules de l'amplificateur de telle façon à ne pas dépasser un courant maximum Imax du courant I dans le circuit résonnant, le générateur de chauffage se comportant, lorsque le seuil de courant maximum Imax est atteint, en générateur de courant.Advantageously, the high frequency generator, according to the invention, comprises means for controlling the modules configured to deactivate one or more modules of the amplifier so as not to exceed a maximum current Imax of the current I in the resonant circuit, the heating generator behaves, when the maximum current threshold Imax is reached, as a current generator.
Dans une réalisation, les moyens de commande comportent un calculateur UC ayant une première zone mémoire comportant un programme pour déterminer les modules à mettre hors service, une deuxième zone de mémoire pour enregistrer des consignes telles que courant maximum Imax du courant I dans le circuit résonnant à ne pas dépasser en sortie de l'amplificateur. Dans une autre réalisation, les moyens de commande reçoivent une information de mesure du courant I dans le circuit résonnant et fournissent des signaux de commande de mise hors service de modules.In one embodiment, the control means comprise a computer CPU having a first memory zone comprising a program for determining the modules to be taken out of service, a second memory zone for storing instructions such as the maximum current Imax of the current I in the resonant circuit. not to be exceeded at the output of the amplifier. In another embodiment, the control means receives current I measurement information in the resonant circuit and provides module disable control signals.
Dans une autre réalisation, les moyens de commande sont configurés pour mettre en service (n-k) modules nécessaires à la fourniture du courant I dans le circuit résonnant, parmi le nombre n total des modules de l'amplificateur, k étant les modules hors service, le générateur se comportant comme un générateur de tension U pour un courant inférieur au courant maximum Imax.In another embodiment, the control means are configured to put into service (nk) modules necessary for the supply of current I in the resonant circuit, out of the total number n of the amplifier modules, where k is the out of service modules, the generator behaves as a voltage generator U for a current less than the maximum current Imax.
Dans une autre réalisation, les moyens de commande sont configuré pour changer les k modules choisis hors service, parmi le nombre n total des modules de l'amplificateur, après une période de temps T prédéfinie.In another embodiment, the control means are configured to change the k selected modules out of service, out of the total number n of the modules of the amplifier, after a predefined period of time T.
Dans une autre réalisation, les moyens de commande sont configurés pour déplacer les k modules hors service le long d'une ligne d'amplification matérialisée par le premier M1 et le dernier Mn module amplificateur de l'étage d'amplification.In another embodiment, the control means are configured to move the k modules out of service along an amplification line materialized by the first M1 and the last Mn amplifier module of the amplification stage.
Dans une autre réalisation, l'amplificateur est alimenté par une alimentation non régulée comportant un transformateur, au moins un pont redresseur connecté au secondaire du transformateur et un circuit de filtrage en sortie du pont redresseur.In another embodiment, the amplifier is powered by an unregulated power supply comprising a transformer, at least one rectifier bridge connected to the secondary of the transformer and a filter circuit at the output of the rectifier bridge.
Un principal but du générateur de chauffage état solide, selon l'invention, est d'obtenir une très grande fiabilité de fonctionnement du générateur et ainsi obtenir une grande disponibilité et un faible coût de maintenance.A main purpose of the solid state heating generator, according to the invention, is to obtain a very high reliability of operation of the generator and thus obtain high availability and low maintenance cost.
L'invention sera mieux comprise à l'aide d'exemples de réalisation en références aux figures indexées dans lesquelles,The invention will be better understood using exemplary embodiments with reference to the indexed figures in which,
- la figure 1 , déjà décrite, représente un schéma de principe d'un générateur de chauffage de l'état de l'art ; - la figure 2 représente un synoptique d'un exemple de réalisation d'un générateur de chauffage, selon l'invention.- Figure 1, already described, shows a block diagram of a heating generator of the state of the art; - Figure 2 shows a block diagram of an embodiment of a heating generator according to the invention.
La figure 2 représente un synoptique d'un exemple de réalisation d'un générateur de chauffage état solide, selon l'invention. Le générateur de chauffage de la figure 4 comporte :FIG. 2 represents a block diagram of an exemplary embodiment of a solid state heating generator, according to the invention. The heating generator of FIG. 4 comprises:
- un amplificateur de puissance à transistors 30 ayant une entré E attaquée par un signal d'entrée Ve généré par un générateur haute fréquence RF 32 et une sortie S fournissant au circuit résonnant 12 (ou charge du générateur) (voir figure 1 ) la puissance de chauffage de la pièce 16,a transistor power amplifier 30 having an input E driven by an input signal Ve generated by a high frequency RF generator 32 and an output S supplying the resonant circuit 12 (or generator load) (see FIG. heating the room 16,
- une alimentation 36 en courant continu de tension Vcc, de l'étage de puissance 30.a DC voltage supply Vcc of the power stage 30.
L'amplificateur 30 comporte, pour fournir au circuit résonnant 12 la puissance totale de chauffage nécessaire, un ensemble de n modules amplificateurs à transistors, M1 , M2, ...Mi,....M(n-1 ) Mn, avec i compris entre 1 et n, couplés en série.The amplifier 30 comprises, to provide the resonant circuit 12 with the total heating power required, a set of n transistor amplifier modules, M1, M2, ... Mi, .... M (n-1) Mn, with i between 1 and n, coupled in series.
Dans la figure 2 un module Mi est représenté partiellement montrant l'étage de sortie du module qui comporte un transformateur RF de sortie Si.In Figure 2 a module Mi is shown partially showing the output stage of the module which includes an output RF transformer Si.
Le transformateur de sortie Si de chacun des modules comporte un enroulement primaire Ep et un enroulement secondaire Es couplés électromagnétiquement.The output transformer Si of each of the modules comprises a primary winding Ep and a secondary winding E electromagnetically coupled.
Une structure Ti de commutation, de type MOS, est connectée aux bornes de l'enroulement primaire Ep du transformateur de sortie Si.A switching structure Ti, of the MOS type, is connected across the primary winding Ep of the output transformer Si.
La structure Ti peut être commandée par des moyens de commande MC 40 pour être mise dans un état saturé et court-circuiter l'enroulement primaire Ep du transformateur Si.The structure Ti can be controlled by MC control means 40 to be put in a saturated state and bypass the primary winding Ep of the transformer Si.
Lorsque l'enroulement primaire Ep du transformateur est court- circuité par la structure Ti, le module Mi ne fournit aucun puissance en sortie.When the primary winding Ep of the transformer is short-circuited by the structure Ti, the module Mi provides no power output.
L'enroulement secondaire Es comporte deux bornes de sortie, une borne A et une borne B. Le module en service, le potentiel de la borne A est considéré comme étant supérieur au potentiel de la borne B.Secondary winding ES has two output terminals, one A terminal and one B terminal. When the module is in operation, the potential of terminal A is considered to be greater than the potential of terminal B.
Les moyens de commande 40 sont configurés pour commuter les structures de commutation T1 ,T2,...Ti, Tn des n modules élémentaires, soit pour être dans un état sature, (ui=o), soit pour être en fonctionnement et fournir le potentiel ui entre les bornes A et B. A cet effet, les moyens de commande comportent un calculateur UC 42 ayant une première zone mémoire Mm1 comportant un programme pour déterminer les modules à mettre en service ou hors service et un deuxième zone de mémoire Mm2 pour enregistrer des consignes telle que le courant nominal de fonctionnement In et le courant maximum Imax à ne pas dépasser en sortie de l'amplificateur.The control means 40 are configured to switch the switching structures T1, T2, ... Ti, Tn of the n elementary modules, either to be in a saturated state, (ui = o), either to be in operation and to supply the potential ui between the terminals A and B. For this purpose, the control means comprise a CPU unit 42 having a first memory zone Mm1 comprising a program for determining the modules to be put into service or out of service and a second memory area Mm2 to record setpoints such as the nominal operating current I n and the maximum current Imax not to be exceeded at the output of the amplifier.
En fonctionnement normal, (ou en service) le module élémentaire Mi fournit un potentiel de sortie ui entre les bornes A et B du transformateur Si.In normal operation, (or in service) the elementary module Mi provides an output potential ui between the terminals A and B of the transformer Si.
Selon une caractéristique principale de l'invention, l'ensemble des modules de l'étage de puissance 30 sont connectés en série avec le circuit résonnant 12 de chauffage, une borne A d'un module Mi étant connectée à une borne B d'un module précédent M(i-1 ), les deux bornes libres de l'ensemble des modules connectés en série, étant connectées au circuit résonnant 12.According to a main characteristic of the invention, all the modules of the power stage 30 are connected in series with the resonant circuit 12 of heating, a terminal A of a module Mi being connected to a terminal B of a previous module M (i-1), the two free terminals of all the modules connected in series, being connected to the resonant circuit 12.
Dans cette configuration, le courant I dans le circuit résonnant 12 traverse tous les enroulements secondaires Es en série de l'ensemble des modules, M1 , M2, ...Mi,....M(n-1 ) Mn.In this configuration, the current I in the resonant circuit 12 passes through all the secondary windings Es in series of all the modules, M1, M2, ... Mi, .... M (n-1) Mn.
La tension U aux bornes de la charge est la somme vectorielle des tensions élémentaires u1 , u2, ...ui,....un, aux bornes des n modules en série.The voltage U at the terminals of the load is the vector sum of the elementary voltages u1, u2,... Ui, .... a, across the n modules in series.
Nous allons par la suite décrire le fonctionnement du générateur de chauffage selon l'invention.We will subsequently describe the operation of the heating generator according to the invention.
Dans cette réalisation le courant I fourni par l'étage de puissance ne devra pas dépasser une valeur maximale Imax (courant dans la consigneIn this embodiment, the current I supplied by the power stage must not exceed a maximum value Imax (current in the setpoint
Mm2 du calculateur UC). Soit Zn l'impédance nominale de la charge à un instant donné, le courant nominale In dans la charge s'exprime par la relation : ln = Un / Zn Mm2 of the calculator UC). Let Z n be the nominal impedance of the load at a given instant, the nominal current I n in the load is expressed by the relation: l n = U n / Z n
Un étant la tension nominale correspondante. Un certain nombre de modules sont mis en service par le calculateur UC en agissant sur les moyens de commande 40 des modules à fin de générer par l'amplificateur, le courant In de chauffage nécessaire.U n being the corresponding nominal voltage. A number of modules are put into operation by the computer CPU by acting on the control means 40 of the modules to generate by the amplifier, the necessary current I n of heating.
En supposant, dans un cas d'exemple, que les tensions générées par les modules élémentaires sont identiques et en phase, soit u cette tension : u=u1 =u2=...ui,...=un, le nombre de modules Nm à mettre en service sera :Assuming, in an example case, that the voltages generated by the elementary modules are identical and in phase, let u be this voltage: u = u1 = u2 = ... ui, ... = one, the number of modules Nm to put into service will be:
Nn = Un /U Nn étant, par exemple, le nombre entier supérieur à la valeur la plus proche de Un /u.N n = U n / UN n being, for example, the integer greater than the nearest value of U n / u.
Le courant dans la charge à impédance constante Zn sera fonction du nombre de modules mis en service. Le calculateur est configuré pour ajuster le nombre de modules à mettre en service pour obtenir le courant nominal I souhaité.The current in the constant impedance load Z n will be a function of the number of modules put into service. The computer is configured to adjust the number of modules to be put into service to obtain the rated current I desired.
Le générateur se comporte comme un générateur de tension U pour un courant inférieur au courant maximum de consigne Imax.The generator behaves as a voltage generator U for a current lower than the maximum setpoint current Imax.
Les moyens de commande sont configurés, lorsque l'impédance Z de la charge (circuit résonnant) 12 varie, pour que le courant I en sortie de l'amplificateur ne dépasse pas la valeur de courant maximum Imax de consigne. Le générateur de chauffage se comporte alors en générateur de courant. A cet effet le calculateur UC 42 met hors service le nombre de modules nécessaires pour baisser la tension U à une valeur Um telle que ce courant maximum Imax ne soit pas dépassé.The control means are configured, when the impedance Z of the load (resonant circuit) 12 varies, so that the current I at the output of the amplifier does not exceed the maximum current value Imax setpoint. The heating generator then behaves as a current generator. For this purpose the CPU 42 disables the number of modules necessary to lower the voltage U to a value U m such that the maximum current Imax is not exceeded.
Le générateur de chauffage comporte un transformateur de courant TC en série avec la charge 12 fournissant la valeur instantanée Im du courant I dans la charge. L'information Im de courant est appliquée à une entrée Ec du calculateur UC qui détermine le nombre de module à court- circuiter ou à mettre en service.The heating generator comprises a current transformer CT in series with the load 12 providing the instantaneous value Im of the current I in the load. The current information Im is applied to an input Ec of the computer CPU which determines the number of modules to be short-circuited or put into service.
Dans une réalisation particulière donnée à titre d'exemple, le générateur est un générateur pour le soudage de pièces. Le générateur d'une puissance de sortie haute fréquence de 15Kw alimenté une charge sous une tension U de 400V. Dans cet exemple de réalisation le nombre de modules à transistors est de n=10 de 15KW de puissance haute fréquence chacun, couplés en série, selon l'invention, les transformateurs Si ayant un rapport de transformation de 1/1. Le courant I dans la charge sera donc de I=375A lorsque tous les modules seront actifs. Pour 150Kw de puissance dans la charge, cela correspond à une impédance de charge Z de 1 ,06 ohm. (Z=400V/375A).In a particular embodiment given by way of example, the generator is a generator for welding parts. The generator of a high frequency power output of 15Kw powered a load under a voltage U of 400V. In this exemplary embodiment, the number of transistor modules is n = 10 of 15KW of high frequency power each, coupled in series, according to the invention, the transformers Si having a transformation ratio of 1/1. The current I in the load will be I = 375A when all modules are active. For 150Kw of power in the load, this corresponds to a load impedance Z of 1.06 ohm. (Z = 400V / 375A).
Fixons-nous un courant maximum Imax de 400A à ne pas dépasser. Cette valeur Imax sera le seuil pour supprimer (ou mettre hors service) un certain nombre k de modules de l'amplificateur.Let's fix a maximum Imax current of 400A not to be exceeded. This Imax value will be the threshold to remove (or disable) a number k of amplifier modules.
Lors du soudage, l'impédance de la charge peut diminuer de 50%, soit Z=O.5 ohm. La limite de courant étant de 400A (fonctionnement en générateur de courant), la tension totale Um sera donc de Um=400A.0.5= 200V. En sachant que la tension élémentaire ui des modules est de 40V par module (soit U=40V.10= 400v), pour avoir 200V, il conviendra de laisser en service 5 modules, avec 5 modules hors service, k=5.During welding, the impedance of the load can decrease by 50%, ie Z = 0.5 ohm. Since the current limit is 400A (operation as a current generator), the total voltage U m will therefore be U m = 400A.0.5 = 200V. Knowing that the elementary voltage ui of the modules is 40V per module (ie U = 40V.10 = 400v), to have 200V, it will be necessary to leave in service 5 modules, with 5 modules out of service, k = 5.
En résumé, la tension de sortie U variera par pas de 40V dans ce cas. Il va de soit que si l'on désire une définition plus fine, il pourra être mis en place "des poids de tension" plus faible (ou une valeur de ui plus faible). Cela peut être réalisé soit par des transformateurs qui ont un nombre d'enroulements différents de l'ensemble des transformateurs, ou soit à l'aide d'une alimentation variable sur un seul module.In summary, the output voltage U will vary in steps of 40V in this case. It goes without saying that if we want a finer definition, it can be set up "lower tension weights" (or a lower value ui). This can be achieved either by transformers that have a number of windings different from all transformers, or by using a variable supply on a single module.
La suppression ou la mise en service des modules se fait en court- circuitant l'enroulement primaire Ep du ou des modules en question par le générateur de chauffage lui-même. En régime normal, il génère sa tension RF (en phase avec tout les autres).The removal or commissioning of the modules is by shorting the primary winding Ep of the module or modules in question by the heating generator itself. In normal operation, it generates its RF voltage (in phase with all others).
Dans une autre réalisation du générateur haute fréquence selon l'invention, un changement des modules en service peut être réalisé afin de repartir la chaleur sur l'ensemble des n modules de l'amplificateur.In another embodiment of the high frequency generator according to the invention, a change of the modules in service can be realized in order to distribute the heat on all n modules of the amplifier.
Par exemple, n étant le nombre total des modules et (n-k) le nombre de modules en service fournissant la puissance souhaitée à la charge (k est le nombre de modules hors service ne fournissant pas de puissance, les k modules non utilisés peuvent être rendus actifs pour remplacer des modules actifs pendant un certain temps T qui deviennent inactifs à leur tour pendant ce même temps pour maintenir le même courant total I de sortie.For example, where n is the total number of modules and (nk) the number of modules in service providing the desired power to the load (where k is the number of out-of-service modules not providing power, the unused k modules can be rendered assets to replace modules active for a certain time T which become inactive during the same time to maintain the same total current I output.
A cet effet les moyens de commande 40 du générateur de chauffage sont configuré pour effectuer une mise en service de (n-k) modules nécessaires à la fourniture du courant I nominale à la charge, parmi le nombre n total des modules de l'amplificateur, k étant les modules hors service. Les k modules choisi sont changés par l'unité de calcul UC 42 après une période de temps T prédéfinie.For this purpose the control means 40 of the heating generator are configured to carry out commissioning of (nk) modules necessary for supplying the rated current I to the load, out of the total number n of the amplifier modules, k being out of service modules. The k modules chosen are changed by the CPU unit 42 after a predefined period of time T.
Les modules k hors service peuvent être déplacés le long d'une ligne d'amplification matérialisée par le premier 1 et le dernier n amplificateur de l'étage d'amplification.The modules k out of service can be moved along a line of amplification materialized by the first 1 and the last n amplifier of the amplification stage.
Par exemple dans le cas pratique décrit précédemment d'amplificateurs comportant n=10 modules au total dont (n-k)=8 modules actifs en fonctionnement nominal, toutes les T=O.5 seconde, les modules non utilisés (k=2 modules) peuvent être rendus actifs. Visuellement les modules non actifs se déplaceront le long de la ligne d'amplification.For example, in the previously described practical case of amplifiers having n = 10 modules in total of which (nk) = 8 active modules in nominal operation, every T = 0.5 second, the unused modules (k = 2 modules) can be made active. Visually the non-active modules will move along the amplification line.
L'intérêt d'un tel générateur, selon l'invention, réside dans son adaptation instantanée à des variations de charge (partie réelle) rapide pouvant détruire par surintensité les modules à transistors. La commutation des modules est effectuée par les moyens de commande en quelques dizaines de microsecondes.The advantage of such a generator according to the invention resides in its instantaneous adaptation to fast (real) part load variations which can destroy the transistor modules by overcurrent. The switching of the modules is performed by the control means in a few tens of microseconds.
Un autre avantage du générateur de chauffage selon l'invention réside dans l'utilisation d'une alimentation non régulée 36 de tension d'alimentation Vcc comportant un transformateur 50, un pont redresseur 52 connecté au secondaire du transformateur 50 et un circuit de filtrage 54, alimentation bien plus fiable que les alimentations régulées nécessaires au fonctionnement des générateurs de l'état de l'art. Dans une variante de l'alimentation non régulée de tension Vcc, la suppression du transformateur 50 peut être possible en connectant directement le pont redresseur au réseau de distribution. La suppression du transformateur 50 apporte une réduction de coût supplémentaire. Il conviendra, dans ce cas de liaison directe au réseau, de prendre les précautions d'usage vis à vis de l'isolement galvanique pour la sécurité du personnel.Another advantage of the heating generator according to the invention lies in the use of an unregulated supply voltage supply Vcc 36 having a transformer 50, a rectifier bridge 52 connected to the secondary of the transformer 50 and a filter circuit 54. , much more reliable power supply than the regulated power supplies necessary for the operation of the generators of the state of the art. In a variant of the unregulated voltage supply Vcc, the suppression of the transformer 50 may be possible by directly connecting the rectifier bridge to the distribution network. The removal of the transformer 50 brings an additional cost reduction. In this case of direct connection to the network, it will be necessary to take precautions of use with respect to the galvanic isolation for the safety of the personnel.
Les variations de courant I dans la charge dues à des éventuelles variations de tension d'alimentation Vcc non régulée se trouvent aussi compensées par l'action de commutation des modules par le calculateur UC.The current variations I in the load due to possible variations of unregulated supply voltage Vcc are also compensated by the switching action of the modules by the computer CPU.
Une telle invention s'applique notamment au domaine de la haute fréquence industrielle (HFI) où la fiabilité est demandée. Un étage de puissance état solide d'un générateur HFI peut comporter plusieurs centaines de modules à transistors d'où l'importance de fiabiliser les modules. Such an invention is particularly applicable to the field of high frequency industrial (HFI) where reliability is required. A solid state power stage of an HFI generator may comprise several hundred transistor modules, hence the importance of making modules reliable.

Claims

REVENDICATIONS
1. Générateur de chauffage par haute fréquence comportant un amplificateur état solide (10, 30) ayant une pluralité de n modules à transistors, M1 , M2, ...Mi,....M(n-1 ) Mn, avec i compris entre 1 et n, l'ensemble des modules fournissant un courant haute fréquence I sous une tension U à un circuit résonnant (12) couplée électromagnétiquement à une pièce à chauffer (16), chacun des n modules fournissant un potentiel haute fréquence (u1 , u2, ...ui,...un) entre deux bornes A et B de sortie haute fréquence du module, le potentiel de la borne A étant supérieur au potentiel de la borne B, les dits modules sont connectés en série avec la charge, une borne A d'un module Mi étant connectée à une borne B d'un module précédent M(i-1 ), les deux bornes libres de l'ensemble des modules connectés en série, étant connectées au circuit résonnant, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande (40) des modules configurés pour mettre hors service un ou plusieurs modules de l'amplificateur de telle façon à ne pas dépasser un courant maximum Imax du courant I dans le circuit résonnant, le générateur de chauffage se comportant, lorsque le seuil de courant maximum Imax est atteint, en générateur de courant.A high frequency heating generator having a solid state amplifier (10, 30) having a plurality of n transistor modules, M1, M2, ... Mi, .... M (n-1) Mn, with i between 1 and n, all the modules providing a high frequency current I under a voltage U to a resonant circuit (12) electromagnetically coupled to a part to be heated (16), each of the n modules providing a high frequency potential (u1 , u2, ... ui, ... a) between two terminals A and B high frequency output of the module, the potential of the terminal A being greater than the potential of the terminal B, said modules are connected in series with the charge, a terminal A of a module Mi being connected to a terminal B of a previous module M (i-1), the two free terminals of all the modules connected in series, being connected to the resonant circuit, characterized in it comprises control means (40) configured modules for disabling one or more the modules of the amplifier so as not to exceed a maximum current Imax of the current I in the resonant circuit, the heating generator behaving, when the maximum current threshold Imax is reached, as a current generator.
2. Générateur haute fréquence selon la revendication 1 , caractérisé en ce les moyens de commande (40) comportent un calculateur UC (42) ayant une première zone mémoire (Mm1 ) comportant un programme pour déterminer les modules à mettre hors service, une deuxième zone de mémoire (Mm2) pour enregistrer des consignes telles qu'un courant maximum Imax du courant I dans le circuit résonnant (12) à ne pas dépasser en sortie de l'amplificateur.2. High frequency generator according to claim 1, characterized in that the control means (40) comprise a CPU (42) having a first memory zone (Mm1) comprising a program for determining the modules to be decommissioned, a second zone of memory (Mm2) for recording setpoints such as a maximum current Imax of the current I in the resonant circuit (12) not to be exceeded at the output of the amplifier.
3. Générateur haute fréquence selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de commande (40) reçoivent une information de mesure du courant I dans le circuit résonnant et fournissent des signaux de commande de mise hors service de modules.3. high frequency generator according to one of claims 1 or 3, characterized in that the control means (40) receive a measurement of the current I information in the resonant circuit and provide control signals for decommissioning modules .
4. Générateur haute fréquence selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de commande (40) sont configurés pour mettre en service (n-k) modules nécessaires à la fourniture du courant I dans le circuit résonnant, parmi le nombre n total des modules de l'amplificateur, k étant les modules hors service, le générateur se comportant comme un générateur de tension U pour un courant inférieur au courant maximum Imax.4. High frequency generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control means (40) are configured to commissioning (nk) modules necessary for the supply of the current I in the resonant circuit, out of the total number n of the amplifier modules, k being the out of service modules, the generator behaving like a voltage generator U for one current below the maximum current Imax.
5. Générateur haute fréquence selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de commande (40) sont configurés pour changer les k modules choisis hors service, parmi le nombre n total des modules de l'amplificateur, après une période de temps T prédéfinie.5. High frequency generator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control means (40) are configured to change the k selected modules out of service, among the total number n of the modules of the amplifier, after a predefined time period T.
6. Générateur haute fréquence selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de commande sont configurés pour déplacer les k modules hors service le long d'une ligne d'amplification matérialisée par le premier M1 et le dernier Mn module amplificateur de l'étage d'amplification.6. high frequency generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control means are configured to move the k modules out of service along an amplification line materialized by the first M1 and the last Mn amplifier module of the amplification stage.
7. Générateur haute fréquence selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le module comporte un étage de sortie RF ayant un transformateur de sortie Si comportant un enroulement primaire Ep et un enroulement secondaire Es couplés électromagnétiquement, une structure Ti de commutation, de type MOS, connectée aux bornes de l'enroulement primaire Ep du transformateur de sortie Si, pouvant être mise, par les moyens de commande MC (40), dans un état saturé et court-circuiter l'enroulement primaire Ep du transformateur Si.7. High frequency generator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the module comprises an RF output stage having an output transformer Si having a primary winding Ep and a secondary winding E electromagnetically coupled, a Ti structure of switching, of the MOS type, connected to the terminals of the primary winding Ep of the output transformer Si, which can be set by the control means MC (40), in a saturated state and short-circuiting the primary winding Ep of the transformer Yes.
8. Générateur haute fréquence selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enroulement secondaire Es comporte les deux bornes de sortie du module, la borne A et la borne B.8. High frequency generator according to claim 7, characterized in that the secondary winding Es comprises the two output terminals of the module, the terminal A and the terminal B.
9. Générateur haute fréquence selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'amplificateur est alimenté par une alimentation non régulée (36), de tension d'alimentation Vcc comportant un transformateur (50), au moins un pont redresseur (52) connecté au secondaire du transformateur (50) et un circuit de filtrage (54). 9. High frequency generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the amplifier is powered by an unregulated supply (36) of supply voltage Vcc comprising a transformer (50), at least one bridge rectifier (52) connected to the secondary of the transformer (50) and a filter circuit (54).
PCT/EP2008/052436 2007-03-09 2008-02-28 High frequency solid state heating generator protected against over-intensity WO2008113667A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0701741 2007-03-09
FR0701741A FR2913544B1 (en) 2007-03-09 2007-03-09 HEATING GENERATOR HIGH-FREQUENCY SOLID CONDITION PROTECTS AGAINST OVERCURRENT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008113667A1 true WO2008113667A1 (en) 2008-09-25

Family

ID=38565970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/052436 WO2008113667A1 (en) 2007-03-09 2008-02-28 High frequency solid state heating generator protected against over-intensity

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2913544B1 (en)
WO (1) WO2008113667A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471196A (en) * 1981-06-29 1984-09-11 Westinghouse Electric Corp. Solid state radio frequency power generator
EP0537565A2 (en) * 1991-10-14 1993-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Induction heating circuit
US20030071034A1 (en) * 1998-07-10 2003-04-17 Thompson Leslie L. Resonant frequency tracking system and method for use in a radio frequency (RF) power supply
DE102005021329A1 (en) * 2005-05-04 2006-11-16 Otto Junker Gmbh Current supply unit for an induction oven or inductor has two intermediate circuits having galvanically separated rectifiers intermediate circuits and inverters connected in parallel to the inductive load

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471196A (en) * 1981-06-29 1984-09-11 Westinghouse Electric Corp. Solid state radio frequency power generator
EP0537565A2 (en) * 1991-10-14 1993-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Induction heating circuit
US20030071034A1 (en) * 1998-07-10 2003-04-17 Thompson Leslie L. Resonant frequency tracking system and method for use in a radio frequency (RF) power supply
DE102005021329A1 (en) * 2005-05-04 2006-11-16 Otto Junker Gmbh Current supply unit for an induction oven or inductor has two intermediate circuits having galvanically separated rectifiers intermediate circuits and inverters connected in parallel to the inductive load

Also Published As

Publication number Publication date
FR2913544B1 (en) 2009-05-15
FR2913544A1 (en) 2008-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101556874B1 (en) High-frequency power supply device and ignition voltage selection method
JP2710467B2 (en) Apparatus for characterizing AC characteristics of processing plasma
EP3105845B1 (en) Dc voltage supply system configured to precharge a smoothing capacitor before supplying a load
FR2671929A1 (en) HEATING GENERATOR BY HIGH FREQUENCY.
FR2471695A1 (en) FILTERED OUTPUT VOLTAGE RECTIFIER DEVICE
US20020149445A1 (en) Dual directional harmonics dissipation system
US11081273B1 (en) Magnetic field generation with thermovoltaic cooling
EP2174415B1 (en) Power coupler for industrial high frequency generator
WO2004073147A2 (en) Electric converter for fuel cell
EP3197013A1 (en) Regeneration circulator, high-frequency power supply device, and high-frequency power regeneration method
WO2014167207A1 (en) Method for charging a vehicle battery by induction
AU2018346513A1 (en) Magnetic field generation with magneto-caloric cooling
CA2181480C (en) Voltage step-down device for asynchronous traction chain supplied from a single phase system including same
CA3051790C (en) Electric machine powered at low voltage and associated multicellular traction chain
US20120081818A1 (en) System and Method for Fast Discharge of a Ring Motor Field
WO2008113667A1 (en) High frequency solid state heating generator protected against over-intensity
US20200343036A1 (en) Inductor, Device Equipped with Inductor and Method for Manufacturing Inductor
EP0169756B1 (en) Stabilized electrical-power supply
EP1301932B1 (en) High frequency transformer with integrated rectifiers
FR3033930A1 (en) THREE PHASE TRANSFORMER FOR DODECAPHASE RECTIFIER
EP1402627A1 (en) Stage of a power generator of high frequency current
EP4078755B1 (en) Dc/dc voltage converter provided with a circuit-breaker device
WO2021116599A1 (en) Electrotechnical device for an aircraft, comprising low-frequency coil components
CN112087852A (en) Control method and control device for plasma generator
JP4685980B2 (en) Electric heating method of furnace for heat treatment of metal workpieces

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08717225

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08717225

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1