RU2394351C2 - Double-frequency aperiodic conversion device - Google Patents
Double-frequency aperiodic conversion device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2394351C2 RU2394351C2 RU2008129267/09A RU2008129267A RU2394351C2 RU 2394351 C2 RU2394351 C2 RU 2394351C2 RU 2008129267/09 A RU2008129267/09 A RU 2008129267/09A RU 2008129267 A RU2008129267 A RU 2008129267A RU 2394351 C2 RU2394351 C2 RU 2394351C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductor
- load
- terminal
- frequency
- controlled valve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках для индукционного нагрева и плавки металла.The present invention relates to a conversion technique and can be used in installations for induction heating and smelting of metal.
Известны преобразовательные устройства, применяемые для различных целей, параллельного типа, когда нагрузка и коммутирующий конденсатор соединяются параллельно, и последовательного типа, когда нагрузка и коммутирующий конденсатор соединяются последовательно (Л1, Чиженко И.М. и др. Основы преобразовательной техники. Учебн. пособие для специальности «Промышленная электроника», М.: Высшая школа, 1974). Эти преобразователи являются аналогами предлагаемому изобретению.Known converting devices used for various purposes, the parallel type, when the load and the switching capacitor are connected in parallel, and the serial type, when the load and the switching capacitor are connected in series (L1, Chizhenko IM and other Fundamentals of the conversion technology. Textbook for specialty "Industrial Electronics", Moscow: Higher School, 1974). These converters are analogues of the invention.
Известно также, что при индукционном нагреве и плавке металла с увеличением массы металла увеличивается мощность преобразовательных устройств и снижается их выходная частота (Л.2, Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок. Е.И.Беркович и др. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983), при этом в диапазоне 500-1000 Гц наиболее часто применяется параллельный инвертор как наиболее экономичный на этих частотах, остальные же преобразовательные устройства в этом диапазоне частот имеют повышенную массу и габариты. Поэтому в качестве прототипа выбран наиболее часто применяемый мостовой параллельный инвертор тока (Приложение 1, Л.2. стр.16, рис.2.1).It is also known that during induction heating and melting of metal with increasing mass of metal, the power of converting devices increases and their output frequency decreases (L.2, Thyristor converters of increased frequency for electrotechnological installations. E.I. Berkovich et al. - 2nd ed. revised and supplemented - L .: Energoatomizdat. Leningrad branch, 1983), while in the range of 500-1000 Hz the most common is the parallel inverter as the most economical at these frequencies, the rest of the converter devices in this frequency range are was increased weight and size. Therefore, the most commonly used bridge parallel current inverter was selected as a prototype (
Известно, что интенсивность индукционного нагрева возрастает с увеличением частоты электромагнитного поля (Л.З, Шамов A.M., Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. Изд. 2-е, доп. и перераб. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1974, 280 с).It is known that the intensity of induction heating increases with increasing frequency of the electromagnetic field (L.Z., Shamov AM, Bodazhkov V.A. Design and operation of high-frequency installations. Ed. 2nd, additional and revised L.: Mechanical Engineering (Leningrad. -s), 1974, 280 s).
Однако при индукционном нагреве массивных деталей в одночастотном электромагнитном поле этот фактор не удается использовать полностью, т.к. с увеличением частоты электромагнитного поля уменьшается глубина проникновения этого поля в деталь и увеличивается неравномерность нагрева детали. Для повышения равномерности нагрева массивных деталей целесообразно применение двухчастотного электромагнитного поля, при этом высокочастотная составляющая поля увеличивает интенсивность индукционного нагрева, а низкочастотная составляющая поля увеличивает равномерность индукционного нагрева, в частности обеспечивает нагрев глубинных слоев металла.However, when induction heating of massive parts in a single-frequency electromagnetic field, this factor cannot be fully used, because with increasing frequency of the electromagnetic field, the depth of penetration of this field into the part decreases and the unevenness of heating of the part increases. To increase the uniformity of heating of massive parts, it is advisable to use a two-frequency electromagnetic field, while the high-frequency component of the field increases the intensity of induction heating, and the low-frequency component of the field increases the uniformity of induction heating, in particular, provides heating of the deep layers of the metal.
Известно также, что при плавке металла в одночастотном электромагнитном поле расплавленный металл в нагрузке-индукторе под действием электромагнитных сил движется в нижней части индуктора около стенок снизу вверх, а около оси индуктора сверху вниз, в верхней же части индуктора металл около стенок индуктора движется сверху вниз, а по оси индуктора снизу вверх, т.е. создается два контура циркуляции. В результате этого движения происходит перемешивание жидкого металла, что улучшает его качество. Однако при двух контурах циркуляции перемешивание металла не эффективно. Для повышения эффективности электромагнитного перемешивания необходимо многофазное низкочастотное электромагнитное поле, а для повышения эффективности индукционного нагрева необходимо высокочастотное электромагнитное поле (Л. 3). Таким образом, для повышения эффективности индукционного нагрева и плавки металла необходимо применение двухчастотного электромагнитного поля.It is also known that when melting metal in a single-frequency electromagnetic field, the molten metal in the load inductor under the action of electromagnetic forces moves in the lower part of the inductor near the walls from bottom to top, and near the axis of the inductor from top to bottom, in the upper part of the inductor metal near the walls of the inductor moves from top to bottom , and along the axis of the inductor from the bottom up, i.e. two circuits are created. As a result of this movement, mixing of the liquid metal occurs, which improves its quality. However, with two circuits, mixing the metal is not effective. To increase the efficiency of electromagnetic stirring, a multiphase low-frequency electromagnetic field is necessary, and to increase the efficiency of induction heating, a high-frequency electromagnetic field is required (L. 3). Thus, to increase the efficiency of induction heating and melting of metal, it is necessary to use a two-frequency electromagnetic field.
В Л. 4 предлагается для этого использовать два генератора - один высокочастотный, а второй низкочастотный трехфазный. (Л. 4. Вайнберг A.M. Индукционные плавильные печи. - М.: Энергия, 1967). Однако это увеличивает установленную мощность нагревательного оборудования и требует в течение электротехнологического процесса переключений в силовых цепях.In L. 4 it is proposed to use two generators for this - one high-frequency, and the second low-frequency three-phase. (L. 4. Weinberg A.M. Induction melting furnaces. - M .: Energy, 1967). However, this increases the installed capacity of the heating equipment and requires switching in power circuits during the electrotechnological process.
Таким образом, аналоги и прототип имеют недостаток, который заключается в том, что они не могут генерировать одновременно высокочастотное электромагнитное поле и многофазное низкочастотное электромагнитное поле, либо рекомендуют для этого применение двух генераторов, т.е. они не обеспечивают достижение заявленного технического результата, заключающегося в одновременном генерировании и высокочастотного и низкочастотного электромагнитных полей и упрощении.Thus, the analogs and the prototype have the disadvantage that they cannot simultaneously generate a high-frequency electromagnetic field and a multiphase low-frequency electromagnetic field, or they recommend using two generators for this, i.e. they do not ensure the achievement of the claimed technical result, which consists in the simultaneous generation of high-frequency and low-frequency electromagnetic fields and simplification.
Предлагаемое изобретение решает задачу создания двухчастотного преобразовательного устройства для индукционного нагрева, осуществление которой позволяет достичь заявленного технического результата, заключающегося в возможности одновременного генерирования высокочастотного и низкочастотного электромагнитных полей и упрощении.The present invention solves the problem of creating a two-frequency converter device for induction heating, the implementation of which allows to achieve the claimed technical result, which consists in the possibility of simultaneously generating high-frequency and low-frequency electromagnetic fields and simplification.
Сущность предлагаемого изобретения - двухчастотного апериодического преобразовательного устройства для индукционного нагрева массивных деталей заключается в том, что в устройство, содержащее источник постоянного напряжения, два дросселя, два управляемых вентиля, первую обмотку нагрузки-индуктора и первый конденсатор, при этом к первому полюсу источника постоянного напряжения подсоединен первый вывод первого дросселя, второй вывод которого соединен с первыми выводами двух управляемых вентилей, при этом второй вывод первого управляемого вентиля соединен с соединенными вместе первыми выводами первой обмотки нагрузки-индуктора и первого конденсатора, вторые выводы которых также соединены между собой и подсоединены к второму выводу второго управляемого вентиля, при этом второй вывод второго дросселя соединен с вторым полюсом источника постоянного напряжения, при этом дополнительно введены третий управляемый вентиль и второй конденсатор, а нагрузка-индуктор выполнена из двух обмоток, расположенных по длине нагрузки-индуктора, при этом ко второму выводу второго управляемого вентиля подсоединены соединенные между собой первые выводы второй обмотки нагрузки-индуктора и второго конденсатора, вторые выводы которых соединены между собой и подсоединены к второму выводу третьего управляемого вентиля, при этом второй вывод второго управляемого вентиля соединен с первым выводом второго дросселя, при этом обмотки нагрузки-индуктора соединены согласно последовательно между собой, а управляемые вентили включены в прямом направлении по отношению к полярности источника постоянного напряжения. Заявленный технический результат -одновременное генерирование высокочастотного и низкочастотного электромагнитных полей, и упрощение достигается следующим образом. Введение третьего управляемого вентиля, второй обмотки нагрузки-индуктора и второго конденсатора позволяет неоднократно отпирать и запирать первый и второй управляемые вентили, при этом формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля, которая определяется частотой отпирания и запирания первого и второго управляемых вентилей и один полупериод (например, положительный) низкочастотной составляющей электромагнитного поля, длительность которого определяется количеством включений и выключений первого и второго управляемых вентилей, затем неоднократно отпирать и запирать второй и третий управляемые вентили, при этом также формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля, которая определяется частотой отпирания и запирания второго и третьего управляемых вентилей, и второй полупериод (отрицательный) низкочастотной составляющей электромагнитного поля, длительность которого также определяется количеством включений и выключений второго и третьего управляемых вентилей.The essence of the invention is a two-frequency aperiodic converter device for induction heating of massive parts is that in a device containing a constant voltage source, two chokes, two controlled valves, the first winding of the load inductor and the first capacitor, while to the first pole of the constant voltage source the first output of the first throttle is connected, the second output of which is connected to the first outputs of two controlled valves, while the second output of the first the valve is connected to the first terminals of the first winding of the load-inductor and the first capacitor connected together, the second terminals of which are also connected to each other and connected to the second terminal of the second controlled valve, while the second terminal of the second inductor is connected to the second pole of the DC voltage source, a third controlled valve and a second capacitor are introduced, and the load-inductor is made of two windings located along the length of the load-inductor, while to the second terminal of the second control the connected valve, connected to each other are the first terminals of the second winding of the load-inductor and the second capacitor, the second terminals of which are interconnected and connected to the second terminal of the third controlled valve, while the second terminal of the second controlled valve is connected to the first terminal of the second inductor, while the load windings -inductors are connected in series with each other, and controlled valves are turned on in the forward direction with respect to the polarity of the DC voltage source. The claimed technical result is the simultaneous generation of high-frequency and low-frequency electromagnetic fields, and simplification is achieved as follows. The introduction of the third controlled valve, the second winding of the load inductor and the second capacitor allows you to repeatedly unlock and lock the first and second controlled valves, while the high-frequency component of the electromagnetic field is formed, which is determined by the frequency of unlocking and locking the first and second controlled valves and one half-cycle (for example, positive ) the low-frequency component of the electromagnetic field, the duration of which is determined by the number of on and off of the first and second control valves, then repeatedly unlock and lock the second and third controlled valves, this also forms the high-frequency component of the electromagnetic field, which is determined by the frequency of unlocking and locking the second and third controlled valves, and the second half-period (negative) of the low-frequency component of the electromagnetic field, the duration of which is also determined the number of on and off of the second and third controlled valves.
Применение дополнительного контура, состоящего из последовательно соединенных емкости и индуктивности с резонансной частотой, равной частоте низкочастотной составляющей электромагнитного поля, позволяет усилить низкочастотную составляющую электромагнитного поля и способствует достижению технического результата.The use of an additional circuit, consisting of series-connected capacitance and inductance with a resonant frequency equal to the frequency of the low-frequency component of the electromagnetic field, allows you to strengthen the low-frequency component of the electromagnetic field and helps to achieve a technical result.
Сущность предлагаемого изобретения - двухчастотного апериодического преобразовательного устройства для индукционного нагрева и плавки металлов заключается в том, что к сложному вентильному мосту, состоящему из трех управляемых вентилей, двух конденсаторов и двух обмоток нагрузки-индуктора дополнительно вводится либо один, либо два подобных вентильных моста.The essence of the invention is a two-frequency aperiodic converter device for induction heating and melting of metals is that to the complex valve bridge, consisting of three controlled valves, two capacitors and two windings of the load-inductor, either one or two similar valve bridges are additionally introduced.
В первом случае для двух вентильных мостов высокочастотная составляющая в первом и втором вентильных мостах формируется аналогично тому, как это было описано для первого вентильного моста, а низкочастотная составляющая во втором вентильном мосту формируется аналогично тому, как и в первом вентильном мосту, но со сдвигом в 90° эл., т.е. в первой, второй, третьей и четвертой обмотках нагрузки-индуктора формируется низкочастотное двухфазное электромагнитное поле.In the first case, for two valve bridges, the high-frequency component in the first and second valve bridges is formed in the same way as described for the first valve bridge, and the low-frequency component in the second valve bridge is formed in the same way as in the first valve bridge, but with a shift in 90 ° e., I.e. in the first, second, third and fourth windings of the load-inductor, a low-frequency two-phase electromagnetic field is formed.
Во втором случае для трех вентильных мостов высокочастотная составляющая в первом, втором и третьем вентильных мостах формируется аналогично тому, как это было описано для первого вентильного моста, а низкочастотная составляющая во втором и третьем вентильных мостах формируется аналогично тому, как и в первом вентильном мосту, но со сдвигом во втором вентильном мосту на 120° эл. по отношению к первому вентильному мосту, а в третьем вентильном мосту со сдвигом на 120° эл. по отношению к второму вентильному мосту, т.е. в первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой обмотках нагрузки-индуктора формируется низкочастотное трехфазное электромагнитное поле. И двухфазное и трехфазное низкочастотные электромагнитные поля позволяют увеличить интенсивность электромагнитного перемешивания жидкого металла.In the second case, for three valve bridges, the high-frequency component in the first, second and third valve bridges is formed in the same way as described for the first valve bridge, and the low-frequency component in the second and third valve bridges is formed in the same way as in the first valve bridge, but with a shift in the second valve bridge by 120 ° el. in relation to the first valve bridge, and in the third valve bridge with a shift of 120 ° el. in relation to the second valve bridge, i.e. in the first, second, third, fourth, fifth and sixth windings of the load-inductor, a low-frequency three-phase electromagnetic field is formed. Both two-phase and three-phase low-frequency electromagnetic fields can increase the intensity of electromagnetic mixing of liquid metal.
На фиг.1, 2, 3 и 4 приведены варианты предложенных преобразовательных устройств.Figure 1, 2, 3 and 4 show the variants of the proposed converting devices.
Преобразовательное устройство, приведенное на фиг.1, содержит источник постоянного напряжения, первый фильтровый дроссель 1 и второй фильтровый дроссель 2, первый 3, второй 4 и третий 5 управляемые вентили, первую 6 и вторую 7 обмотки нагрузки-индуктора, а также первый 8 и второй 9 конденсаторы, при этом к первому полюсу источника постоянного напряжения подсоединен первый вывод первого фильтрового дросселя 1, второй вывод которого соединен с первыми выводами первого 3, второго 4 и третьего 5 управляемых вентилей, при этом второй вывод первого управляемого вентиля 3 соединен с соединенными вместе первыми выводами первой обмотки 6 нагрузки-индуктора и первого конденсатора 8, вторые выводы которых также соединены между собой и подсоединены к второму выводу второго управляемого вентиля 4, который соединен с первым выводом второго фильтрового дросселя 2, второй вывод которого соединен с вторым полюсом источника постоянного напряжения, при этом к второму выводу второго управляемого вентиля 4 подсоединены соединенные между собой первые выводы второй обмотки 7 нагрузки-индуктора и второго конденсатора 9, вторые выводы которых соединены между собой и подсоединены к второму выводу третьего управляемого вентиля 5, при этом первая 6 и вторая 7 обмотки нагрузки-индуктора соединены согласно последовательно между собой, а управляемые вентили первый 3, второй 4 и третий 5 включены в прямом направлении по отношению к полярности источника постоянного напряжения.The conversion device shown in figure 1, contains a constant voltage source, a
Преобразовательное устройство работает следующим образом.The conversion device operates as follows.
В установившемся режиме через фильтровые дроссели протекает постоянный ток. При отпирании первого управляемого вентиля 3 постоянный ток протекает по контуру: «+»-1-3<
После этого несколько раз отпираются и запираются второй 4 и третий 5 управляемые вентили. При отпирании третьего управляемого вентиля 5 постоянный ток протекает по контуру: «+»-1-5<
где fв - частота высокочастотной составляющей электромагнитного поля;where f in - the frequency of the high-frequency component of the electromagnetic field;
fн - частота низкочастотной составляющей электромагнитного поля;f n - the frequency of the low-frequency component of the electromagnetic field;
n - коэффициент соотношения частот;n is the coefficient of the ratio of frequencies;
Тв - период высокочастотной составляющей электромагнитного поля;T in - the period of the high-frequency component of the electromagnetic field;
tив - длительность импульса тока высокочастотной составляющей электромагнитного поля;t ive - current pulse high-frequency component of the electromagnetic field;
tпв - длительность паузы между импульсами высокочастотного тока;t PV - the duration of the pause between pulses of high-frequency current;
Тн - период низкочастотной составляющей электромагнитного поля. Преобразовательное устройство, приведенное на фиг.2, содержит кроме элементов, показанных на фиг.1, дополнительно введенные третий конденсатор 10 и третий дроссель 11, при этом к второму выводу третьего управляемого вентиля 5 подсоединен первый вывод третьего конденсатора 10, второй вывод которого соединен с первым выводом третьего дросселя 11, второй вывод которого соединен с вторым выводом первого управляемого вентиля 3, при этом третий дроссель 11 выполнен в виде третьей обмотки нагрузки-индуктора. Параметры третьего конденсатора 10 и третьего дросселя 11 выбираются такими, чтобы резонансная частота этого контура была равна частоте низкочастотной составляющей электромагнитного поля, формируемой алгоритмом управления управляемыми вентилями 3, 4 и 5.T n - the period of the low-frequency component of the electromagnetic field. The converter device shown in FIG. 2 contains, in addition to the elements shown in FIG. 1, a
Преобразовательное устройство работает следующим образом. Управляемые вентили 3, 4 и 5 управляются в соответствии с вышеописанным алгоритмом, при котором, как показано выше, формируется высокочастотная и низкочастотная составляющие в обмотках 6 и 7 нагрузки-индуктора. Поэтому в контуре 10, 11 будет протекать ток с частотой, равной низкочастотной составляющей электромагнитного поля, который будет усиливать низкочастотную составляющую этого электромагнитного поля, что увеличивает эффективность индукционного нагрева массивных деталей.The conversion device operates as follows. The controlled
Преобразовательное устройство, приведенное на фиг.3, кроме элементов, показанных на фиг.1, содержит дополнительно введенные четвертый 10, пятый 11 и шестой 12 управляемые вентили, третью 13 и четвертую 14 обмотки нагрузки-индуктора, а также третий 15 и четвертый 16 конденсаторы, при этом с вторым выводом первого фильтрового дросселя 1 соединены первые выводы четвертого 10, пятого 11 и шестого 12 управляемых вентилей, второй вывод четвертого управляемого вентиля 10 соединен с первыми выводами третьего конденсатора 15 и третьей обмотки 13 нагрузки-индуктора, вторые выводы которых соединены со вторым выводом пятого управляемого вентиля 11 и первыми выводами четвертого конденсатора 15 и четвертой обмотки 14 нагрузки-индуктора, вторые выводы которых соединены с вторым выводом шестого управляемого вентиля 12, при этом второй вывод пятого управляемого вентиля 11 соединен с первым выводом второго фильтрового дросселя 2, при этом нагрузка-индуктор выполнена из четырех обмоток 6, 7, 13 и 14, расположенных по длине нагрузки-индуктора, при этом третья 13 и четвертая 14 обмотки нагрузки-индуктора соединены согласно последовательно между собой и включены согласно с первой 6 и второй 7 обмотками нагрузки-индуктора, при этом все управляемые вентили включены в прямом направлении по отношению к полярности источника постоянного напряжения.The converter device shown in Fig. 3, in addition to the elements shown in Fig. 1, additionally contains the fourth 10, fifth 11 and sixth 12 controlled valves, the third 13 and fourth 14 of the load-inductor winding, as well as the third 15 and fourth 16 capacitors while the second terminals of the fourth 10, fifth 11 and sixth 12 controlled valves are connected to the second terminal of the first filter inductor 1, the second terminal of the fourth controlled valve 10 is connected to the first terminals of the third capacitor 15 and the third load-inductance winding 13 RA, the second terminals of which are connected to the second terminal of the fifth controlled valve 11 and the first terminals of the fourth capacitor 15 and the fourth winding 14 of the load inductor, the second terminals of which are connected to the second terminal of the sixth controlled valve 12, while the second terminal of the fifth controlled valve 11 is connected to the first the output of the second filter inductor 2, while the load inductor is made of four windings 6, 7, 13 and 14 located along the length of the load inductor, while the third 13 and fourth 14 windings of the load inductor are connected to to pulley in series with each other and incorporated in accordance with the first 6 and second 7-load inductor windings, all controlled valves included in a forward direction with respect to the DC voltage source polarity.
Преобразовательное устройство работает следующим образом. После нескольких срабатываний первого 3 и второго 4 управляемых вентилей столько же раз отпираются и запираются четвертый 10 и пятый 11 управляемые вентили. При отпирании четвертого управляемого вентиля 10 постоянный ток протекает по контуру: «+»-1-10<
В процессе нескольких отпираний и запираний четвертого 10 и пятого 11 управляемых вентилей в третьей обмотке 13 формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля и первый полупериод низкочастотной составляющей электромагнитного поля, соотношение между которыми описано выше. После нескольких отпираний и запираний четвертого 10 и пятого 11 управляемых вентилей столько же раз отпираются и запираются второй 4 и третий 5 управляемые вентили, аналогично тому, как это было описано выше, при этом во второй обмотке 7 нагрузки-индуктора формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля и второй полупериод низкочастотной составляющей электромагнитного поля. После этого столько же раз отпираются и запираются пятый 11 и шестой 12 управляемые вентили, при этом в четвертой обмотке 14 нагрузки-индуктора формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля и второй полупериод низкочастотной составляющей электромагнитного поля.In the process of several unlocking and locking of the fourth 10 and fifth 11 controlled valves in the third winding 13, a high-frequency component of the electromagnetic field and the first half-period of the low-frequency component of the electromagnetic field are formed, the relationship between which is described above. After several unlocking and locking of the fourth 10 and fifth 11 controlled gates, the second 4 and third 5 controlled gates are unlocked and locked the same number of times, similar to the procedure described above, while the high-frequency component of the electromagnetic field is formed in the second winding 7 of the load inductor and the second half-period of the low-frequency component of the electromagnetic field. After that, the fifth 11th and sixth 12th controlled valves are unlocked and locked as many times, while in the fourth winding 14 of the load inductor a high-frequency component of the electromagnetic field and a second half-period of the low-frequency component of the electromagnetic field are formed.
Таким образом, в преобразовательном устройстве, приведенном на фиг.3 управляемые вентили работают в следующей последовательности 6 вначале несколько раз отпираются и запираются управляемые вентили 3 и 4, при этом в первой обмотке 6 нагрузки-индуктора наряду с высокочастотной составляющей электромагнитного поля формируется первый полупериод низкочастотной составляющей электромагнитного поля, затем столько же раз отпираются и запираются управляемые вентили 10 и 11, при этом в третьей обмотке 13 нагрузки-индуктора наряду с высокочастотной составляющей электромагнитного поля формируется первый полупериод низкочастотной составляющей электромагнитного поля, затем столько же раз отпираются и запираются управляемые вентили 4 и 5, при этом во второй обмотке 7 нагрузки-индуктора наряду с высокочастотной составляющей электромагнитного поля формируется второй полупериод низкочастотной составляющей электромагнитного поля. Затем столько же раз отпираются и запираются управляемые вентили 11 и 12, при этом в четвертой обмотке 14 нагрузки-индуктора наряду с высокочастотной составляющей электромагнитного поля формируется второй полупериод низкочастотной составляющей электромагнитного поля. Таким образом, в обмотках 6, 7, 13 и 14 нагрузки-индуктора формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля, которая обеспечивает эффективный индукционный нагрев и плавку металла, а также низкочастотная составляющая электромагнитного поля, которая в обмотках 13 и 14 нагрузки-индуктора сдвинута в сторону запаздывания на 90° эл. по отношению к обмоткам 6, 7, т.е. формируется двухфазное электромагнитное поле, которое обеспечивает эффективное электромагнитное перемешивание жидкого металла.Thus, in the converter device shown in Fig. 3, the controlled valves operate in the
Преобразовательное устройство, приведенное на фиг.4, кроме элементов, приведенных на фиг.3, содержит дополнительно введенные седьмой 17, восьмой 18 и девятый 19 управляемые вентили, пятую 20 и шестую 21 обмотки нагрузки-индуктора, а также пятый 22 и шестой 23 конденсаторы, при этом с вторым выводом первого фильтрового дросселя 1 соединены первые выводы седьмого 17, восьмого 18 и девятого 19 управляемых вентилей, второй вывод седьмого управляемого вентиля 17 соединен с первыми выводами пятого конденсатора 22 и пятой обмотки 20 нагрузки-индуктора, вторые выводы которых соединены с вторым выводом восьмого управляемого вентиля 18 и первыми выводами шестого конденсатора 23 и шестой обмотки 21 нагрузки-индуктора, вторые выводы которых соединены с вторым выводом девятого управляемого вентиля 19, при этом второй вывод восьмого управляемого вентиля 18 соединен с первым выводом второго фильтрового дросселя 2, при этом нагрузка-индуктор выполнена из шести обмоток 6, 7, 13, 14, 20 и 21, расположенных по длине нагрузки0-индуктора, при этом пятая 20 и шестая 21 обмотки нагрузки-индуктора соединены согласно последовательно между собой и включены согласно с третьей 13 и четвертой 14 обмотками нагрузки-индуктора, при этом все управляемые вентили включены в прямом направлении по отношению к полярности источника постоянного напряжения.The conversion device shown in Fig. 4, in addition to the elements shown in Fig. 3, contains additionally introduced seventh 17, eighth 18 and ninth 19 controlled valves, the fifth 20 and sixth 21 of the load inductor winding, as well as the fifth 22 and sixth 23 capacitors while the first terminals of the seventh 17, eighth 18 and ninth 19 controlled valves are connected to the second terminal of the first filter inductor 1, the second terminal of the seventh controlled valve 17 is connected to the first terminals of the fifth capacitor 22 and fifth winding 20 of the load inductor, the second the waters of which are connected to the second terminal of the eighth controlled valve 18 and the first terminals of the sixth capacitor 23 and the sixth winding 21 of the load inductor, the second terminals of which are connected to the second terminal of the ninth controlled valve 19, while the second terminal of the eighth controlled valve 18 is connected to the first terminal of the second filter inductor 2, while the load inductor is made of six windings 6, 7, 13, 14, 20 and 21 located along the load length of the 0-inductor, while the fifth 20 and sixth 21 windings of the load inductor are connected according to the sequence tion with each other and incorporated in accordance with the third 13 and fourth 14 coils load inductor, all controlled valves included in a forward direction with respect to the polarity of the DC voltage source.
Преобразовательное устройство работает следующим образом. По аналогии с тем, как это описано выше, вначале несколько раз отпираются и запираются первый 3 и второй 4 управляемые вентили, при этом в первой обмотке 6 нагрузки-индуктора формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля и тока, а также первый полупериод низкочастотной составляющей этого электромагнитного поля, затем со сдвигом в 60° эл. (по отношению к периоду низкочастотной составляющей электромагнитного поля) столько же раз отпираются и запираются третий 10 и четвертый 11 управляемые вентили, при этом в третьей обмотке 13 нагрузки-индуктора формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля, а также первый полупериод низкочастотной составляющей этого электромагнитного поля, затем со сдвигом 60° эл. столько же раз отпираются и запираются седьмой 17 и восьмой 18 управляемые вентили, при этом в пятой обмотке 20 нагрузки-индуктора формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля, а также первый полупериод низкочастотной составляющей этого электромагнитного поля, затем со сдвигом 60° эл. столько же раз отпирается и запирается второй 4 и третий 5 управляемые вентили, при этом во второй обмотке 7 нагрузки-индуктора формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля, а также второй полупериод низкочастотной составляющей этого электромагнитного поля, затем со сдвигом 60° эл. столько же раз отпираются и запираются пятый 11 и шестой 12 управляемые вентили, при этом в четвертой обмотке 14 нагрузки-индуктора формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля, а также второй полупериод низкочастотной составляющей этого электромагнитного поля, наконец, со сдвигом 60° эл. столько же раз отпираются и запираются восьмой 18 и девятый 19 управляемые вентили, при этом в шестой обмотке 21 нагрузки-индуктора формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля, а также второй полупериод низкочастотной составляющей этого электромагнитного поля.The conversion device operates as follows. By analogy with the one described above, first the first 3 and second 4 controlled valves are opened and locked several times, while in the first winding 6 of the load inductor a high-frequency component of the electromagnetic field and current is formed, as well as the first half-period of the low-frequency component of this electromagnetic field , then with a shift of 60 ° el. (with respect to the period of the low-frequency component of the electromagnetic field), the third 10 and fourth 11 controlled valves are unlocked and locked as many times as the high-frequency component of the electromagnetic field is formed in the third winding 13 of the load inductor, as well as the first half-period of the low-frequency component of this electromagnetic field, then with a shift of 60 ° el. the seventh 17 and eighth 18 controlled gates are unlocked and locked the same number of times, while in the fifth winding 20 of the load inductor a high-frequency component of the electromagnetic field is formed, as well as the first half-period of the low-frequency component of this electromagnetic field, then with a shift of 60 ° el. the second 4 and third 5 controlled gates are unlocked and locked as many times, while in the second winding 7 of the load inductor a high-frequency component of the electromagnetic field is formed, as well as a second half-period of the low-frequency component of this electromagnetic field, then with a shift of 60 ° el. the fifth and 11th and sixth 12 controlled gates are unlocked and locked as many times, while in the fourth winding 14 of the load inductor a high-frequency component of the electromagnetic field is formed, as well as a second half-period of the low-frequency component of this electromagnetic field, finally, with a shift of 60 ° el. the eighth 18 and ninth 19 controlled valves are unlocked and locked the same number of times, while a high-frequency component of the electromagnetic field is formed in the sixth winding 21 of the load inductor, as well as a second half-period of the low-frequency component of this electromagnetic field.
Следует заметить, что электромагнитные процессы при отпирании и запирании управляемых вентилей 17, 18 и 18, 19 полностью аналогичны процессам в устройствах, приведенных на фиг.1 и 3.It should be noted that the electromagnetic processes during the unlocking and locking of the controlled
Таким образом, в рассматриваемом устройстве при переключениях управляемых вентилей 3, 4; 10, 11; 17, 18; 4, 5; 11, 12 и 18, 19 непрерывно формируется высокочастотная составляющая электромагнитного поля, которая обеспечивает эффективный индукционный нагрев и плавку металла, а также трехфазная низкочастотная составляющая электромагнитного поля, которая обеспечивает эффективное электромагнитное перемешивание жидкого металла.Thus, in this device when switching controlled
Следовательно, в предложенных вариантах устройств достигается заявленный технический результат, заключающийся в одновременном генерировании высокочастотной и низкочастотной составляющих электромагнитного поля и упрощении, т.к. это генерирование осуществляется с помощью одного преобразовательного устройства и не требует переключений в силовых цепях при проведении электротехнологического процесса индукционного нагрева. В связи с тем, что формирование высокочастотных импульсов в течение каждого низкочастотного полупериода происходит только в одной обмотке нагрузки-индуктора, количество этих высокочастотных импульсов в каждом низкочастотном полупериоде составляет для однофазного устройства (фиг.1) 
В заключение необходимо заметить, что при изменении полярности источника постоянного напряжения изменяется направление включения управляемых вентилей. Управляемые вентили могут быть снабжены защитными цепями из резисторов, конденсаторов, диодов и варисторов.In conclusion, it should be noted that when the polarity of the DC voltage source changes, the direction of switching on the controlled valves changes. Controlled valves can be equipped with protective circuits of resistors, capacitors, diodes and varistors.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008129267/09A RU2394351C2 (en) | 2008-07-16 | 2008-07-16 | Double-frequency aperiodic conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008129267/09A RU2394351C2 (en) | 2008-07-16 | 2008-07-16 | Double-frequency aperiodic conversion device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008129267A RU2008129267A (en) | 2010-01-27 |
| RU2394351C2 true RU2394351C2 (en) | 2010-07-10 |
Family
ID=42121491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008129267/09A RU2394351C2 (en) | 2008-07-16 | 2008-07-16 | Double-frequency aperiodic conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2394351C2 (en) |
-
2008
- 2008-07-16 RU RU2008129267/09A patent/RU2394351C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008129267A (en) | 2010-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Novel cascaded switched-diode multilevel inverter for renewable energy integration | |
| Baier et al. | Improving power quality in cascade multilevel converters based on single-phase nonregenerative power cells | |
| RU2460246C1 (en) | Conversion device for induction heating based on parallel bridge resonant inverter and method to control conversion device for induction heating based on parallel bridge resonant inverter | |
| RU113104U1 (en) | CONVERSION DEVICE FOR INDUCTION HEATING BASED ON THE PARALLEL BRIDGE BRIDGE RESONANCE INVERTER | |
| RU2394351C2 (en) | Double-frequency aperiodic conversion device | |
| RU2394350C2 (en) | Double-frequency resonant conversion device | |
| Vinnychenko et al. | Transformerless high-voltage resonant charging systems for capacitive energy storage devices for electro-discharge technologies | |
| Mykhailenko et al. | A study of electromagnetic processes in the converter with three-zone voltage control | |
| RU57060U1 (en) | CONVERSION DEVICE FOR INDUCTION HEATING | |
| RU2405286C1 (en) | Two-frequency two-cascade converter for induction heater | |
| Stalter et al. | Flying-capacitor topology for grounding of single-phase transformer-less three-level photovoltaic inverters | |
| RU2400018C1 (en) | Three-phase double-frequency current inverter with zero output for induction heating | |
| RU2439772C2 (en) | Three-phase double-frequency voltage inverter with zero lead for inductive heating (versions) | |
| RU2392780C2 (en) | Multiphase conversion device for induction heating | |
| RU57063U1 (en) | FREQUENCY CONVERTER FOR INDUCTION HEATING | |
| RU2403688C1 (en) | Double-frequency two-step single- to three-phase converter for induction heating and fusion of metals | |
| RU2312450C2 (en) | Device for inductive heating and method for controlling operation of device for inductive heating | |
| RU2431228C2 (en) | Three-phase bridge two-frequency voltage inverter for induction heating (versions) | |
| RU57061U1 (en) | AUTONOMOUS INVERTER FOR INDUCTION HEATING | |
| Mirgorodskaya et al. | Current inverter with two-channel regulation of the output voltage | |
| RU2469457C1 (en) | Converter of three-phase ac voltage into dc voltage (versions) | |
| RU2431229C2 (en) | Three-phase bridge two-frequency current inverter for induction heating (versions) | |
| Jafarzadeh et al. | DC-DC converter series resonant nonlinear optimal control using GBM and firefly algorithm | |
| RU2305890C2 (en) | Method for controlling operation of m-phase ac-to-ac regulating converter | |
| RU2394400C2 (en) | Converting device for induction heating and versions thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA94 | Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees) |
Effective date: 20100119 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20100211 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130212 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160717 |