Разработка и исследование резонансного инвертора с управлением на основе плотностно–импульсной модуляции

Применение установок индукционного нагрева (УИН) боле экономично за счет прямого нагрева детали по сравнению с традиционными косвенными способами. В основе современных УИН, для генерации токов высокой частоты используются резонансные инверторы напряжения. С целью повышения выходной частоты и мощности УИН применяют модульную систему преобразования (МСП) где используются несколько модулей мостовых резонансных инверторов на базе IGBT или MOSFET модулей. При этом наращивание выходной мощности осуществляется за счет параллельной работы модулей на общий колебательный контур с частотой управления близкой к резонансной, что обеспечивает минимальные динамические потери в силовых модулях. Регулирование выходной мощности осуществляется с помощью низкочастотной ШИМ, при которой частота модуляции ниже частоты преобразования.

Одной из разновидностей низкочастотной ШИМ является плотностно–импульсная модуляция, в иностранной литературе PDM (pulse–density modulation). Одним из главных преимуществ данного способа, высокий КПД и малые динамические потери силовых элементов. Принцип работы способа заключается в пропускании части импульсов управления на силовые транзисторы.

Актуальность работы обусловлена необходимостью использования в современной металлургии высокочастотных преобразовательных систем для индукционной плавки черных и цветных металлов.

Ограничение для высокочастотных установок отсутствие элементной базы, а именно мощных и высокочастотных силовых модулей. Поэтому в резонансных инверторах в основном используют IGBT модули. Основной задачей является минимизация динамических потерь. Минимизация потерь в процессе включения достигается путь изменением фазового сдвига, а в процессе выключения путем регулировки времени паузы между управляющими импульсами. Поэтому проведение научных исследований в направлении анализа методов, анализа энергетических процессов в схемах высокочастотных полупроводниковых преобразователей, является актуальной научной задачей.

Степень научной разработанности. Основной задачей в преобразовательной технике является уменьшение стоимостных и массогабаритных показателей за счет повышения частоты преобразования. Также, согласно различным электрическим и технологическим требованиям, существует необходимость в регулировке или стабилизации выходного тока, напряжения или мощности. Так же, уменьшение динамических потерь и увеличение

...