RU2745365C1 - Energy efficient power supply system of induction heating unit - Google Patents

Energy efficient power supply system of induction heating unit Download PDF

Info

Publication number
RU2745365C1
RU2745365C1 RU2020125272A RU2020125272A RU2745365C1 RU 2745365 C1 RU2745365 C1 RU 2745365C1 RU 2020125272 A RU2020125272 A RU 2020125272A RU 2020125272 A RU2020125272 A RU 2020125272A RU 2745365 C1 RU2745365 C1 RU 2745365C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
phase
unit
calculating
block
Prior art date
Application number
RU2020125272A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Титов
Алексей Михайлович Евсеев
Даниил Владимирович Безденежных
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система 48" (ООО "НПП Система 48")
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 Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система 48" (ООО "НПП Система 48") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система 48" (ООО "НПП Система 48")
Priority to RU2020125272A priority Critical patent/RU2745365C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2745365C1 publication Critical patent/RU2745365C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/04—Sources of current

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, in particular to devices for converting alternating current into direct current using exclusively semiconductor components connected by a bridge circuit, and can be used in induction heating installations, as well as other power plants that require energy supply from current sources regulated in wide ranges with a small delay in its formation. The power system contains a phase currents and voltage meter, a phase-linear voltage converter, a phase-linear current converter, a voltage amplitude estimator, a current comparison signal calculation unit, a direct current sensor, a direct current PI controller, a current consumption estimation unit, a unit for calculating consumed current deviations, a hysteresis regulator unit, a switching combination selector, block of protection against current supply discontinuation, controlled rectifier, a three-phase line choke, a bank of capacitors, a DC reactor, choke discharge circuit, a saturation unit.
EFFECT: increased energy efficiency and electromagnetic compatibility of the electrical complex of the induction heating installation, increased formation rate of the supply current level.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам преобразования переменного тока в постоянный с применением исключительно полупроводниковых компонентов, включенных по мостовой схеме, и может быть использовано в установках индукционного нагрева, а также иных силовых установках, требующих подведения энергии от источников тока, регулируемого в широких диапазонах с малым запаздыванием его формирования.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to devices for converting alternating current into direct current using exclusively semiconductor components connected in a bridge circuit, and can be used in induction heating installations, as well as other power plants requiring energy supply from current sources regulated in wide ranges with a small delay in its formation.

Известен источник питания для индуктора, содержащий звено постоянного тока с трехфазным выпрямителем и емкостным фильтром, инвертор с датчиками тока в цепи нагрузки, каждая фаза которого выполнена по мостовой схеме на IGBT-модулях, систему управления, включающую элементы сопряжения с инвертором и микроконтроллер, блок питания, тормозные транзистор и резистор, при этом в цепи питания каждой фазы инвертора установлен дополнительный датчик тока, а система управления дополнительно содержит блок формирования импульсов, каждый пороговый элемент которого входом соединен с датчиком тока в цепи питания, одним из выходов через диодную группу соединен с элементами сопряжения системы управления с одной фазой инвертора, а другим выходом через соответствующую диодную группу соединен с элементами сопряжения системы управления с другой фазой инвертора [1].Known power supply for an inductor, containing a DC link with a three-phase rectifier and a capacitive filter, an inverter with current sensors in the load circuit, each phase of which is made on a bridge circuit on IGBT-modules, a control system that includes interface elements with an inverter and a microcontroller, a power supply , a braking transistor and a resistor, while an additional current sensor is installed in the power circuit of each phase of the inverter, and the control system additionally contains a pulse shaping unit, each threshold element of which is connected by an input to a current sensor in the power circuit, one of the outputs through a diode group is connected to the elements interface of the control system with one phase of the inverter, and the other output through the corresponding diode group is connected to the interface elements of the control system with another phase of the inverter [1].

Недостатком данного устройства является отсутствие элементов управляемого выпрямления питающего напряжения, что обуславливает высокий уровень потребляемой реактивной энергии, а также высших гармоник тока, и приводит к дополнительным потерям энергии и снижению электромагнитной совместимости.The disadvantage of this device is the absence of elements of controlled rectification of the supply voltage, which causes a high level of consumed reactive energy, as well as higher current harmonics, and leads to additional energy losses and a decrease in electromagnetic compatibility.

Известен также преобразователь частоты, содержащий трансформатор, к зажимам вторичной обмотки которого подсоединены выпрямитель, дроссели фильтра в анодной и катодной цепях выпрямителя, четыре инвертирующих тиристорных моста с обратными диодами и коммутирующими LC-цепочками в диагоналях, при этом нагрузка выполнена из двух параллельно соединенных секций, которые включены последовательно между инвертирующими мостами двух параллельных цепей [2].There is also known a frequency converter containing a transformer, to the terminals of the secondary winding of which a rectifier, filter chokes in the anode and cathode circuits of the rectifier, four inverting thyristor bridges with reverse diodes and switching LC circuits in diagonals are connected, while the load is made of two parallel-connected sections, which are connected in series between the inverting bridges of two parallel circuits [2].

Недостатком данного устройства является использование для выпрямления напряжения однооперационных полупроводниковых ключей вместо двухоперационных, что не позволяет компенсировать высшие гармоники потребляемого тока, а также ограничивает скорость регулирования уровня выходного напряжения / тока.The disadvantage of this device is the use of single-operation semiconductor switches for voltage rectification instead of two-operation ones, which does not allow to compensate for the higher harmonics of the consumed current, and also limits the rate of regulation of the output voltage / current level.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для индукционного нагрева изделия, содержащее: источник питания, имеющий выход переменного тока с управлением на основе широтно-импульсной модуляции; устройство согласования импедансов, имеющее вход, присоединенный к выходу переменного тока источника питания; индуктор, присоединенный к выходу устройства согласования импедансов для создания переменного магнитного поля; средство для перемещения изделия сквозь индуктор для магнитной связи последовательно поступающих поперечных сечений изделия с переменным магнитным полем; средство для измерения указанных последовательно поступающих поперечных сечений, магнитно связанных с переменным магнитным полем; средство для избирательного регулирования частоты выходного переменного тока, когда каждое из последовательно поступающих поперечных сечений магнитно связано с переменным магнитным полем для индукционной термообработки в ответ на изменение размера поперечного сечения указанных последовательно поступающих поперечных сечений, магнитно связанных с переменным магнитным полем; и средство для избирательного регулирования мощности выходного переменного тока путем изменения скважности выходного переменного тока, когда каждое из последовательно поступающих поперечных сечений магнитно связано с переменным магнитным полем для индукционной термообработки, а частота выходного переменного тока отрегулирована в ответ на указанное изменение размера поперечного сечения указанных последовательно поступающих поперечных сечений [3].The closest technical solution to the proposed invention is a device for induction heating of a product, comprising: a power supply having an AC output with control based on pulse width modulation; an impedance matching device having an input connected to the AC output of the power supply; an inductor connected to the output of the impedance matching device to create an alternating magnetic field; means for moving the article through the inductor for magnetic coupling of successively arriving cross-sections of the article with an alternating magnetic field; means for measuring said successively arriving cross-sections magnetically coupled to an alternating magnetic field; means for selectively adjusting the frequency of the output alternating current when each of the successively supplied cross-sections is magnetically coupled to an alternating magnetic field for induction heat treatment in response to a change in the size of the cross-section of said successively supplied cross-sections magnetically coupled to the alternating magnetic field; and means for selectively adjusting the output AC power by varying the duty cycle of the output AC when each of the successively supplied cross-sections is magnetically coupled to an alternating magnetic field for induction heat treatment, and the frequency of the output AC is adjusted in response to said change in the size of the cross-section of said successive cross-sections [3].

Недостатком данного устройства является отсутствие элементов восстановления формы потребляемого тока, в связи с чем формируется завышенное потребление реактивной мощности и образование высших гармоник тока.The disadvantage of this device is the absence of elements for restoring the shape of the consumed current, in connection with which an overestimated consumption of reactive power and the formation of higher harmonics of the current are formed.

Задачей изобретения является повышение энергоэффективности и электромагнитной совместимости индукционной установки.The objective of the invention is to improve the energy efficiency and electromagnetic compatibility of the induction installation.

Решение поставленной задачи достигается тем, энергоэффективная система питания установки индукционного нагрева содержит подключенный к сети переменного трехфазного напряжения измеритель фазных токов и напряжений, силовые выходы которого подключены ко входу сетевого трехфазного дросселя, выходы сетевого трехфазного дросселя подключены к конденсаторному блоку, а также силовым входам управляемого выпрямителя, к выходу постоянного напряжения положительной полярности выпрямителя подключен датчик постоянного тока, выход датчика постоянного тока подключен к дросселю постоянного тока, встречно-параллельного которому подключена цепь разряда дросселя, сигнальные выходы измеренного напряжения измерителя фазных токов и напряжений подключены к блоку фазо-линейных преобразований напряжений, а сигнальные выходы измеренного тока измерителя фазных токов и напряжений - к блоку фазо-линейных преобразований токов, блок фазо-линейных преобразований напряжений подключен к блокам вычисления амплитуд напряжений и вычисления опорных сигналов токов, блок вычисления амплитуд напряжений также подключен к блоку вычисления опорных сигналов токов, блок вычисления опорных сигналов токов подключен к блоку вычисления заданий на потребляемые токи, блоки вычисления заданий на потребляемые токи и фазо-линейных преобразований тока подключены к блоку вычисления отклонений потребляемых токов, блок вычисления отклонений потребляемых токов подключен к блоку гистерезисных регуляторов, блок гистерезисных регуляторов подключен к блоку выбора коммутационной комбинации, блок выбора коммутационной комбинации подключен к блоку защиты от разрыва источника тока, блок защиты от разрыва источника тока подключен к управляемому выпрямителю, выход блока насыщения подключен к первому входу ПИ-регулятора постоянного тока, сигнальный выход датчика постоянного тока подключен ко второму входу ПИ-регулятора постоянного тока, выход ПИ-регулятора постоянного тока подключен к блоку вычисления заданий на постоянные токи.The solution to this problem is achieved by the fact that the energy-efficient power supply system of the induction heating installation contains a phase current and voltage meter connected to the AC three-phase voltage network, the power outputs of which are connected to the input of the three-phase mains choke, the outputs of the three-phase mains choke are connected to the capacitor unit, as well as the power inputs of the controlled rectifier , a direct current sensor is connected to the DC voltage output of the positive polarity of the rectifier, the DC sensor output is connected to a DC choke, counter-parallel to which the choke discharge circuit is connected, the signal outputs of the measured voltage of the phase current and voltage meter are connected to the phase-linear voltage conversion unit, and the signal outputs of the measured current of the meter of phase currents and voltages - to the unit of phase-linear conversions of currents, the unit of phase-linear conversions of voltages is connected to the units for calculating the amplitudes. and calculation of the reference signals of currents, the unit for calculating the voltage amplitudes is also connected to the unit for calculating the reference signals of currents, the unit for calculating the reference signals of currents is connected to the unit for calculating the tasks for the consumed currents, the units for calculating the tasks for the consumed currents and phase-linear current conversions are connected to the calculating unit deviations of the consumed currents, the block for calculating the deviations of the consumed currents is connected to the block of hysteresis regulators, the block of hysteresis regulators is connected to the block of selection of the switching combination, the block of selection of the switching combination is connected to the block of protection against interruption of the current source, the block of protection against interruption of the current source is connected to the controlled rectifier, the output the saturation unit is connected to the first input of the constant current PI controller, the signal output of the direct current sensor is connected to the second input of the direct current PI controller, the output of the direct current PI controller is connected to the unit for calculating constant current tasks.

Система питания поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема устройства и его взаимодействия с индукционной установкой, а на фиг. 2 - осциллограммы напряжения фазы А и потребляемого по ней фазного тока.The power supply system is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a block diagram of the device and its interaction with the induction installation, and FIG. 2 - oscillograms of the voltage of phase A and the phase current consumed by it.

На фиг. 1: 1 - измеритель фазных токов и напряжений; 2 - блок фазо-линейных преобразований напряжений; 3 - блок фазо-линейных преобразований токов; 4 - блок вычисления амплитуд напряжений; 5 - блок вычисления опорных сигналов токов; 6 - датчик постоянного тока; 7 - ПИ-регулятор постоянного тока; 8 - блок вычисления заданий на потребляемые токи; 9 - блок вычисления отклонений потребляемых токов; 10 - блок гистерезисных регуляторов; 11 - блок выбора коммутационной комбинации; 12 - блок защиты от разрыва источника тока; 13 - управляемы выпрямитель; 14 - сетевой трехфазный дроссель; 15 - конденсаторный блок; 16 - дроссель постоянного тока; 17 - цепь разряда дросселя; 18 - инвертор установки индукционного нагрева; 19 - конденсатор резонансного контура; 20 - индуктор; 21 - система управления установки индукционного нагрева; 22 - блок насыщения.FIG. 1: 1 - meter of phase currents and voltages; 2 - block of phase-linear voltage conversions; 3 - block of phase-linear conversions of currents; 4 - block for calculating voltage amplitudes; 5 - block for calculating the reference signals of currents; 6 - constant current sensor; 7 - PI-regulator of direct current; 8 - block for calculating tasks for consumed currents; 9 - block for calculating the deviations of the consumed currents; 10 - block of hysteresis regulators; 11 - block for selecting a switching combination; 12 - block of protection against rupture of the current source; 13 - controlled rectifier; 14 - mains three-phase choke; 15 - condensing unit; 16 - DC choke; 17 - throttle discharge circuit; 18 - inverter of the induction heating installation; 19 - resonant circuit capacitor; 20 - inductor; 21 - control system of the induction heating installation; 22 - saturation block.

На фиг. 2: 1 - напряжение фазы A; 2 - потребляемый по фазе А ток.FIG. 2: 1 - voltage of phase A; 2 - current consumed in phase A.

Энергоэффективная система питания установки индукционного нагрева работает следующим образом.An energy-efficient power supply system for an induction heating installation works as follows.

К измерителю трехфазных токов и напряжений 1 подводится трехфазное напряжение промышленной частоты. Он осуществляет гальваноразвязанное измерение сетевых фазных напряжений uA(t), uB(t), uC(t) и потребляемых токов iA(t), iB(t), iC(t), с отфильтрованными выходными сигналами на уровне опорного напряжения цифровых вычислительных элементов системы питания. Блоки фазо-линейных преобразований напряжения 2 и тока 3 осуществляют вычисление мгновенных линейных напряжений uAB(t), uBC(t), uCA(t) и токов iAB(t), iBC(t), iCA(t) по соотношениям (1) и (2) соответственно исходя из полученных от измерителя 1 мгновенных значений фазных напряжений и токов.Three-phase power frequency voltage is supplied to the meter of three-phase currents and voltages 1. It carries out galvanized measurement of mains phase voltages u A (t), u B (t), u C (t) and consumed currents i A (t), i B (t), i C (t), with filtered output signals on the reference voltage level of digital computing elements of the power supply system. Blocks of phase-linear conversions of voltage 2 and current 3 calculate the instantaneous linear voltages u AB (t), u BC (t), u CA (t) and currents i AB (t), i BC (t), i CA (t ) according to relations (1) and (2), respectively, based on the instantaneous values of phase voltages and currents obtained from the meter 1.

Figure 00000001
(1)
Figure 00000001
 (one)

Figure 00000002
(2)
Figure 00000002
 (2)

Блок вычисления амплитуд напряжений 4, исходя из мгновенных значений линейных напряжений, возвращает значения амплитуд UABamp, UBCamp, UCAamp их фундаментальной гармоники, используя анализ Фурье (3).The block for calculating the voltage amplitudes 4, based on the instantaneous values of the line voltages, returns the values of the amplitudes U ABamp , U BCamp , U CAamp of their fundamental harmonic using Fourier analysis (3).

Figure 00000003
(3)
Figure 00000003
 (3)

где ƒ - частота фундаментальной гармоники,where ƒ is the frequency of the fundamental harmonic,

T = ƒ-1 - период фундаментальной гармоники.T = ƒ -1 is the period of the fundamental harmonic.

Блок вычисления опорных сигналов тока 5, исходя из значений амплитуд UABamp, UBCamp, UCAamp и мгновенных линейных напряжений uAB(t), uBC(t), uCA(t), формирует опорные сигналы тока fREFAB(t), fREFBC(t), fREFCA(t) согласно соотношениям (4).The block for calculating the reference current signals 5, based on the values of the amplitudes U ABamp , U BCamp , U CAamp and the instantaneous line voltages u AB (t), u BC (t), u CA (t), forms the reference current signals f REFAB (t) , f REFBC (t), f REFCA (t) according to relations (4).

Figure 00000004
(4)
Figure 00000004
 (four)

Индуктор установки индукционного нагрева 20, включенный параллельно с конденсатором резонансного контура 19, получающий питание от инвертора индуктора 18, выполненного в топологии инвертора тока, передает информацию о ходе технологического процесса в систему управления индукционной установки 22, которая, в свою очередь, формирует управляющие импульсы для инвертора 18 и определяет задание на постоянный ток Id* для источника питания. В случаях ошибки системы управления индуктора, или превышения максимального значения потребляемого индуктором тока требуется ограничить задание на постоянный ток для источника питания, что достигается посредством блока насыщения 22. После блока ограничения сигнал задания на постоянный ток Id* сравнивается с фактическим значением постоянного тока Id, получаемым от датчика постоянного тока 6, и, на основе проведенного сравнения, ПИ-регулятор постоянного тока 7 формирует задание на амплитуды потребляемых линейных токов IABamp*, IBCamp*, ICAamp*. Затем, в блоке вычисления заданий на потребляемые токи 8 формируются заданные мгновенные линейные токи iAB*(t), iBC*(t), iCA*(t) по соотношениям (5).The inductor of the induction heating installation 20, connected in parallel with the capacitor of the resonant circuit 19, receiving power from the inverter of the inductor 18, made in the topology of the current inverter, transmits information about the progress of the technological process to the control system of the induction installation 22, which, in turn, generates control pulses for inverter 18 and determines the reference for direct current I d * for the power supply. In cases of an error in the control system of the inductor, or the maximum value of the current consumed by the inductor is exceeded, it is necessary to limit the DC reference for the power source, which is achieved by means of saturation block 22. After the limiting block, the DC reference signal I d * is compared with the actual DC current value I d , received from the direct current sensor 6, and, based on the comparison, the PI-controller of the direct current 7 generates a reference for the amplitudes of the consumed line currents I ABamp *, I BCamp *, I CAamp *. Then, in the block for calculating the tasks for the consumed currents 8, the given instantaneous linear currents i AB * (t), i BC * (t), i CA * (t) are formed according to relations (5).

Figure 00000005
(5)
Figure 00000005
 (five)

В блоке 9 вычисления отклонений потребляемых токов ΔiAB(t), ΔiBC(t), ΔiCA(t) рассчитывается разница заданных и фактических значений мгновенных потребляемых линейных токов (6).In block 9 for calculating the deviations of the consumed currents Δi AB (t), Δi BC (t), Δi CA (t), the difference between the set and actual values of the instantaneous consumed linear currents is calculated (6).

Figure 00000006
(6)
Figure 00000006
 (6)

Блок гистерезисных регуляторов 10 формирует сигналы QAB, QBC, QCA для блока выбора коммутационных комбинаций 11 путем сравнения рассчитанных в блоке 9 отклонений и заданных в регуляторах значений ширины зоны гистерезиса h (7).The block of hysteresis regulators 10 generates signals Q AB , Q BC , Q CA for the block for selecting switching combinations 11 by comparing the deviations calculated in block 9 and the values of the width of the hysteresis zone h (7) set in the regulators.

Figure 00000007
(7)
Figure 00000007
 (7)

Ширина зоны гистерезиса h задается по умолчанию равной 5 … 10% от номинального потребляемого линейного тока и может изменяться автоматически в зависимости от требований по точности формирования потребляемого мгновенного тока, частоте коммутации полупроводниковых элементов выпрямителя 13.The width of the hysteresis zone h is set by default equal to 5 ... 10% of the rated line current consumption and can be changed automatically depending on the requirements for the formation accuracy of the instantaneous current consumption, the switching frequency of the rectifier semiconductor elements 13.

Выбранная коммутационная комбинация в блоке 11 проходит через анализ в блоке защиты от разрыва в источнике тока 12 с целью исключения комбинаций, предполагающих размыкание всех пар полупроводниковых ключей, включенных в одну фазу переменного напряжения. Управляющие сигналы в виде коммутационных комбинаций поступают на управляемый выпрямитель 13, построенный по трехфазной мостовой схеме с использованием IGBT с блокирующим быстродействующим диодом.The selected switching combination in block 11 goes through analysis in the protection against rupture in the current source 12 in order to exclude combinations involving the opening of all pairs of semiconductor switches included in one phase of the alternating voltage. Control signals in the form of commutation combinations are fed to a controlled rectifier 13, built according to a three-phase bridge circuit using an IGBT with a blocking high-speed diode.

Импульсы тока и напряжения в цепи переменного тока, которые образуются при высокочастотной коммутации выпрямителя, фильтруются сетевым трехфазным дросселем 14 и конденсаторным блоком 15. В качестве элемента, служащего для запасания электрической энергии и поддержания постоянного тока на требуемой величине, в звене постоянного тока системы питания используется дроссель постоянного тока 16. Для предотвращения пробоя изоляции дросселя в случаях аварийного отключения выпрямителя встречно-параллельно дросселю включается цепь разряда дросселя 17.Current and voltage pulses in the alternating current circuit, which are formed during high-frequency switching of the rectifier, are filtered by a three-phase network choke 14 and a capacitor unit 15. As an element serving to store electrical energy and maintain a constant current at the required value, the DC link of the power supply system is used DC choke 16. To prevent breakdown of the choke insulation in cases of emergency shutdown of the rectifier, the choke 17 discharge circuit is switched on in parallel with the choke.

Таким образом, происходит восстановление формы потребляемого фазного тока по форме соответствующего фазного напряжения, что подтверждают осциллограммы потребляемого фазного тока iA(t) и сетевого фазного напряжения uA(t) на фиг. 2.Thus, the form of the consumed phase current is restored according to the form of the corresponding phase voltage, which is confirmed by the oscillograms of the consumed phase current i A (t) and the mains phase voltage u A (t) in Fig. 2.

Энергоэффективная система питания установки индукционного нагрева характеризуется пренебрежимо малыми величинами гармонических искажений потребляемых токов и потребляемой реактивной мощности, за счет чего и происходит повышение электромагнитной совместимости и энергоэффективности; высоким быстродействием и точностью при формировании величины потребляемых токов; высоким уровнем надежности при обеспечении питания технологических установок постоянным током регулируемой величины.The energy-efficient power supply system of the induction heating installation is characterized by negligible values of harmonic distortions of the consumed currents and consumed reactive power, due to which there is an increase in electromagnetic compatibility and energy efficiency; high speed and accuracy in the formation of the value of the consumed currents; a high level of reliability while providing power supply of technological units with a constant current of a controlled value.

Список литературыList of references

1. Пат. 2680715 Российская Федерация, МПК H02M 7/42, H02M 7/53862, H02M 7/5395, H05B 6/04, H05B 6/06. Источник питания для индуктора / Лыбзиков Г.Ф., Тимофеев В.Н.; заявитель и патентообладатель Тимофеев Виктор Николаевич. - №2017138175; заявл. 01.11.2017; опубл. 26.02.2019, Бюл. №6. - 13 с.1. Pat. 2680715 Russian Federation, IPC H02M 7/42, H02M 7/53862, H02M 7/5395, H05B 6/04, H05B 6/06. Power supply for the inductor / Lybzikov G.F., Timofeev V.N .; applicant and patentee Victor Nikolaevich Timofeev. - No. 2017138175; declared 11/01/2017; publ. 02/26/2019, Bul. No. 6. - 13 p.

2. Пат. 2562254 Российская Федерация, МПК H02M 1/088, H02M 5/443, H02M 5/451, H02M 7/66, H02M 7/77, H02M 7/797, H05B 6/02, H05B 6/10. Преобразователь частоты и способ управления им / Аитов И.Л., Мухаметшин Р.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет». - №2014131862; заявл. 31.07.2014; опубл. 10.09.2015, Бюл. №25. - 6 с.2. Pat. 2562254 Russian Federation, IPC H02M 1/088, H02M 5/443, H02M 5/451, H02M 7/66, H02M 7/77, H02M 7/797, H05B 6/02, H05B 6/10. Frequency converter and control method / Aitov I.L., Mukhametshin R.A .; applicant and patentee FGBOU VPO "Ufa State Aviation Technical University". - No. 2014131862; declared 07/31/2014; publ. 09/10/2015, Bul. No. 25. - 6 p.

3. Пат. 2501194 Российская Федерация, H05B 6/02, H05B 6/04, H05B 6/06, H05B 6/40, H02M 5/451, H02M 7/527. Индукционная тепловая обработка изделий / Вайс К., Фишман О.С.; заявитель и патентообладатель Индактотерм Корпорейшн. - №2009148494; заявл. 09.06.2008; опубл. 10.12.2013, Бюл. №34. - 23 с.3. Pat. 2501194 Russian Federation, H05B 6/02, H05B 6/04, H05B 6/06, H05B 6/40, H02M 5/451, H02M 7/527. Induction heat treatment of products / Weiss K., Fishman OS; applicant and patentee Indactotherm Corporation. - No. 2009148494; declared 06/09/2008; publ. 10.12.2013, Bul. No. 34. - 23 p.

Claims (1)

Энергоэффективная система питания установки индукционного нагрева, содержащая подключенный к сети переменного трехфазного напряжения измеритель фазных токов и напряжений, силовые выходы которого подключены ко входу сетевого трехфазного дросселя, выходы сетевого трехфазного дросселя подключены к конденсаторному блоку, а также силовым входам управляемого выпрямителя, к выходу постоянного напряжения положительной полярности выпрямителя подключен датчик постоянного тока, выход датчика постоянного тока подключен к дросселю постоянного тока, встречно-параллельного которому подключена цепь разряда дросселя, отличающаяся тем, что сигнальные выходы измеренного напряжения измерителя фазных токов и напряжений подключены к блоку фазо-линейных преобразований напряжений, а сигнальные выходы измеренного тока измерителя фазных токов и напряжений - к блоку фазо-линейных преобразований токов, блок фазо-линейных преобразований напряжений подключен к блокам вычисления амплитуд напряжений и вычисления опорных сигналов токов, блок вычисления амплитуд напряжений также подключен к блоку вычисления опорных сигналов токов, блок вычисления опорных сигналов токов подключен к блоку вычисления заданий на потребляемые токи, блоки вычисления заданий на потребляемые токи и фазо-линейных преобразований тока подключены к блоку вычисления отклонений потребляемых токов, блок вычисления отклонений потребляемых токов подключен к блоку гистерезисных регуляторов, блок гистерезисных регуляторов подключен к блоку выбора коммутационной комбинации, блок выбора коммутационной комбинации подключен к блоку защиты от разрыва источника тока, блок защиты от разрыва источника тока подключен к управляемому выпрямителю, выход блока насыщения подключен к первому входу ПИ-регулятора постоянного тока, сигнальный выход датчика постоянного тока подключен ко второму входу ПИ-регулятора постоянного тока, выход ПИ-регулятора постоянного тока подключен к блоку вычисления заданий на постоянные токи.An energy-efficient power supply system for an induction heating installation, containing a phase current and voltage meter connected to an alternating three-phase voltage network, the power outputs of which are connected to the input of the three-phase line choke, the outputs of the three-phase line choke are connected to the capacitor unit, as well as the power inputs of the controlled rectifier, to the DC voltage output the positive polarity of the rectifier is connected to a direct current sensor, the output of the direct current sensor is connected to a direct current choke, parallel to which is connected a discharge circuit of the choke, characterized in that the signal outputs of the measured voltage of the phase current and voltage meter are connected to the phase-linear voltage conversion unit, and signal outputs of the measured current of the meter of phase currents and voltages - to the unit of phase-linear conversions of currents, the unit of phase-linear conversions of voltages is connected to units for calculating voltage amplitudes and calculating supports current signals, the unit for calculating the voltage amplitudes is also connected to the unit for calculating the reference signals of currents, the unit for calculating the reference signals of currents is connected to the unit for calculating the tasks for the consumed currents, the units for calculating the tasks for the consumed currents and phase-linear current conversions are connected to the unit for calculating the deviations of the consumed currents , the block for calculating the deviations of the consumed currents is connected to the block of hysteresis regulators, the block of hysteresis regulators is connected to the block for selecting the switching combination, the block for choosing the switching combination is connected to the block of protection against interruption of the current source, the block of protection against interruption of the current source is connected to the controlled rectifier, the output of the saturation block is connected to the first input of the constant current PI controller, the signal output of the constant current sensor is connected to the second input of the direct current PI controller, the output of the direct current PI controller is connected to the unit for calculating the constant current tasks.
RU2020125272A 2020-07-21 2020-07-21 Energy efficient power supply system of induction heating unit RU2745365C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125272A RU2745365C1 (en) 2020-07-21 2020-07-21 Energy efficient power supply system of induction heating unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125272A RU2745365C1 (en) 2020-07-21 2020-07-21 Energy efficient power supply system of induction heating unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2745365C1 true RU2745365C1 (en) 2021-03-24

Family

ID=75159196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020125272A RU2745365C1 (en) 2020-07-21 2020-07-21 Energy efficient power supply system of induction heating unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2745365C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2799783C2 (en) * 2021-11-23 2023-07-11 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Синус" (ООО "НПП Синус") Fast learning power supply system for induction heating plant

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU119546U1 (en) * 2012-03-20 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER
RU2460246C1 (en) * 2011-01-12 2012-08-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" 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
KR20130029521A (en) * 2011-09-15 2013-03-25 주식회사 포스코아이씨티 Power supply and system for that
RU2501194C2 (en) * 2007-06-10 2013-12-10 Индактотерм Корпорейшн Induction heat treatment of articles
RU2680715C1 (en) * 2017-11-01 2019-02-26 Виктор Николаевич Тимофеев Power supply for inductor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501194C2 (en) * 2007-06-10 2013-12-10 Индактотерм Корпорейшн Induction heat treatment of articles
RU2460246C1 (en) * 2011-01-12 2012-08-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" 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
KR20130029521A (en) * 2011-09-15 2013-03-25 주식회사 포스코아이씨티 Power supply and system for that
RU119546U1 (en) * 2012-03-20 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER
RU2680715C1 (en) * 2017-11-01 2019-02-26 Виктор Николаевич Тимофеев Power supply for inductor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КR 20130029521 А, 25.03.2013. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2799783C2 (en) * 2021-11-23 2023-07-11 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Синус" (ООО "НПП Синус") Fast learning power supply system for induction heating plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5519306A (en) Constant voltage circuit and a stabilized power supply unit
CN110048597B (en) Control method, controller and system of power factor correction circuit
US20080298104A1 (en) Prediction scheme for step wave power converter and inductive inverter topology
Harashima et al. A closed-loop control system for the reduction of reactive power required by electronic converters
US4054827A (en) Voltage boost circuit for DC power supply
US10673340B2 (en) Isolated boost-buck power converter
RU2745365C1 (en) Energy efficient power supply system of induction heating unit
JP3200283B2 (en) Inverter control method and inverter control device
RU2341002C1 (en) Method of inverter control
RU2799783C2 (en) Fast learning power supply system for induction heating plant
RU2340071C1 (en) Method of supply voltage regulation of multilevel self-commutated voltage inverter
Ambade et al. Direct power control PWM rectifier using switching table for series resonant converter capacitor charging pulsed power supply
JPS642033B2 (en)
WO2004084388A2 (en) Sinewave inverter using hybrid regulator
RU2819809C1 (en) Frequency converter with dc switching device
EP0081302B1 (en) Series resonant inverter with integrating feedback control loop
CN103326592A (en) Power device for controlling valve group of power semiconductor device
RU2817315C1 (en) Magnetically coupled power factor corrector with constant output voltage stabilization
RU2660757C2 (en) Reactive power compensator
Salunkhe et al. Reduction of harmonics in induction motor drive using harmonic injection method
RU2808147C1 (en) Single-cycle power factor correction control method
US20230047484A1 (en) Method of operating a power converter arrangement, control circuit and power converter arrangement
RU2817329C1 (en) Magnetically coupled power factor corrector with passive valve element and constant output voltage stabilization
RU2020710C1 (en) Frequency changer with dc link
RU2331151C1 (en) Method of output voltage control in multi-cell frequency converter