Współpraca źródła z obciążeniem w falownikach rezonansowych do nagrzewania indukcyjnego

• Autorzy: Zgraja Jerzy

Warianty tytułu

EN

The source-load cooperation in resonant inverters for induction heating

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule poruszono problem wzajemnego dopasowania energetycznego źródło-obciążenie w procesach nagrzewania indukcyjnego, wpływający na efektywność wykorzystywania potencjalnie dostępnych mocy znamionowych źródeł rezonansowych. Szczególną uwagę skupiono na problemach z dopasowaniem impedancyjnym w trakcie nagrzewania okresowego wsadów ferromagnetycznych, gdy znacząca zmiana zastępczych parametrów elektrycznych obciążenia powoduje duże ograniczenia w wykorzystaniu pełnej mocy źródła. Wskazano na możliwość ograniczenia tego zjawiska zarówno w generatorach jedno- jak i dwuczęstotliwościowych poprzez zastosowanie źródeł rezonansowych wyższego rzędu z nadążną regulacją indukcyjności. Przedstawiono fizyczne modele 30 i 100 kW źródeł realizujących te funkcje.

EN

The article deals with the problem of mutual energy source-load matching in induction heating processes affecting the efficiency of using the potentially available rated power of resonant sources. Particular attention was focused on the problems with impedance matching during periodic heating of ferromagnetic charges, when a significant change in the equivalent electrical parameters of the load causes significant limitations in the use of the full power of the source. The possibility of limiting this phenomenon in both single-frequency and dual-frequency generators by using higher-order resonant sources with follow-up inductance regulation was indicated. Physical models of 30 and 100 kW sources performing these functions are presented.

Słowa kluczowe

PL

elektrotechnologie; nagrzewanie indukcyjne; falowniki rezonansowe

EN

electrical technologies; induction hardening; resonant inverters

• Wydawca: Oddział Zagłębia Węglowego Stowarzyszenia Elektryków Polskich w Katowicach
• Czasopismo: Śląskie Wiadomości Elektryczne
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 2 (146)
• Strony: 18--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Zgraja Jerzy

• Instytut Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej

Bibliografia

• [1] O. Lucia, P. Maussion, E.J. Dede, J.M. Burdio, “Induction Heating Technology and Its Applications: Past Developments, Current Technology, and Future Challenges”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 61, no. 5, pp.2509-2520, 2014.
• [2] A. Fujita, H. Sadakata, I. Hirota, H. Omori, M. Nakaoka, “Latest developments of high-frequency series load resonant inverter type built-in cooktops for induction heated all metallic appliances,” in Proc. IEEE Power Electron. Motion Control Conf., 2009, pp. 2537–2544.
• [3] O. Lucia, J.M. Burdio, L.A. Barragan, J. Acero, I. Millan, “Series resonant multiinverter for multiple induction heaters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 25, no. 11, pp. 2860–2868, Nov. 2010.
• [4] P.R. Stauffer, T.C. Cetas, R.C. Jones, “Magnetic induction heating of ferromagnetic implants for inducing localized hyperthermia in deep-seated tumors,” IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. BME-31, no. 2, pp. 235–251, Feb. 1984.
• [5] G.T. Landi, A.F. Bakuzis, “On the energy conversion efficiency in magnetic hyperthermia applications: A new perspective to analyze the departure from the linear regime,” J. Appl. Phys., vol. 111, no. 8, pp. 083915-1–083915-8, Apr. 2012.
• [6] J. Zgraja, „Współpraca źrodła z obciążeniem w procesach nagrzewania indukcyjnego”, Monografia, Wydawnictwo Politechniki Łodzkiej, 2019.
• [7] Z. Gao, Y. Zhou, “Research on Switching Losses for Induction Heating Power Supply with LLC Resonant Load”, IEEE International Conference on Electronic & Mechanical Engineering and Information Technology, vol. 5, pp. 2474-2477, 2011.
• [8] W. Kobos, J. Zgraja, „Pasywne układy LLC i LCCL dopasowania impedancji obciążenia indukcyjnie nagrzewanego wsadu”, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 90, nr 2, pp. 40-43.
• [9] J. Zgraja, "Susceptibility of the LLC Resonance Generator for Induction Heating on Changes in Load Parameters Caused by Heating the Charge", EPMCCS, 12-14 Nov. 2018; doi.org/10.1109/ EPMCCS.2018.8596509.
• [10] J. Zgraja, G. Lisowski, J. Kucharski, “Autonomous Energy Matching Control in an LLC Induction Heating Generator”, Energies 2020, 13(8), 1860; doi.org/10.3390/en13081860.
• [11] V.I. Rudnev, “Single-coil dual-frequency induction hardening of gears”, Heat Treating Progr., vol. 9, no. 6, pp. 9–11, 2009.
• [12] A. Heiliger, A. Haussier, W. Schwenk, European Patent EP 1 363 474 A2, April 2003.
• [13] V. Esteve, J. Jordan, E.J. Dede, E. Sanchis-Kilders, E. Maset, "Induction heating inverter with simultaneous dual-frequency output", Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2006
• [14] W. Kobos, J. Zgraja, P. Chudzik, “Analysis of Dual-Frequency Generators Structures for Induction Heating”, International Symposium on Heating by Electromagnetic Sources HES-13, 21-24 May 2013, Padua, pp.261-268.
• [15] W. Kobos, J. Zgraja, „Układ dwuczęstotliwościowego nagrzewania indukcyjnego z samoczynnym statycznym i dynamicznym kompensowaniem zmian impedancji wsadu oraz sposób dwuczęstotliwościowego nagrzewania indukcyjnego z samoczynnym statycznym i dynamicznym kompensowaniem zmian impedancji wsadu”, Patent nr PL 228137 B1, 2018.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).