автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Системы высокочастотного индукционного нагрева для плавки металлов с кодово-импульсным регулированием

На правах рукописи

Сандырев Олег Евгеньевич

СИСТЕМЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ДЛЯ ПЛАВКИ МЕТАЛЛОВ С КОДОВО-ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Специальность 05 09.12 - силовая электроника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ч

Томск-2007

ООЗОТ1515

003071515

Работа выполнена в Томском политехническом университете и Федеральном государственном научном учреждении «Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики»

Научный руководитель — доктор технических наук,

Казанцев Юрий Михайлович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор

Обрусник Валентин Петрович,

кандидат технических наук, Поляков Николай Петрович

Ведущая организация -

Новосибирский государственный технический университет, г Новосибирск

Защита диссертации состоится 24 мая 2007г в 9 час на заседании диссертационного совета Д 212 268 03 при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу 634050, г.Томск, пр Ленина 40, ауд 230

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники

Автореферат разослан 20 апреля 2007г.

Ученый секретарь диссертационного совета /Шг Мещеряков Р.В.

м

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Технологии высокочастотного индукционного нагрева получили широкое распространение в промышленности и научных исследованиях, от получения и обработки полупроводниковых материалов до нагрева слитков цветных и черных металлов под прессование и прокатку Сфера их применения постоянно расширяется Высокий коэффициент полезного действия, малые вес и габариты, малое число витков высокочастотной индукторной системы и возможность придания ей любой конфигурации позволяют получить требуемое распределение температурного поля в труднодоступных местах, обеспечивая, тем самым, высокоэффективную реализацию данных технологий

Проектирование преобразователей частоты (ПЧ) для установок индукционного нагрева (УИН) является важной и актуальной задачей Она значительно усложняется тем, что физические свойства большинства материалов в процессе нагрева постоянно изменяются, как следствие этого, в несколько раз меняется и нагрузка ПЧ Принимая во внимание перепад сетевого напряжения, диапазон регулирования ПЧ существенно расширяется Вместе с этим, большинство технологий требуют различных режимов нагрева материалов и деталей Учитывая все многообразие технологий, в которых применяется индукционный нагрев, и материалов, применяемых в данных технологиях, разработка ПЧ для какой либо конкретной технологии является сложным процессом Создание программы автоматизированного проектирования ПЧ, имеющей в своем составе модели нагрузок ПЧ для различных технологических процессов, модели узлов и компонентов ПЧ, позволяет не только значительно упростить процедуру проектирования ПЧ, но и выбрать рациональный вариант структуры ПЧ в соответствии с предъявляемыми критериями

В индукционных технологиях уделяется огромное внимание разработке методов регулирования, отвечающих требованиям заданного технологического процесса Основными задачами регулирования являются обеспечение требуемого диапазона и точности регулирования ПЧ, формирование безопасной траектории переключения силовых полупроводниковых ключей, уменьшение установленной мощности всего ПЧ или отдельных его элементов

При работе ПЧ на резонансную нагрузку требуются согласование уровней напряжения и гальваническая развязка колебательного контура от источника питания с помощью согласующего трансформатора При этом, разброс динамических параметров системы управления и полупроводниковых ключей ПЧ приводит к нарушению режима симметричной коммутации и, как следствие этого, к подмагничиванию силового трансформатора постоянным током Это, в свою очередь, приводит

к росту динамических потерь полупроводниковых ключей и их возможному выходу из строя. Исследование методов устранения подмагничивания трансформатора постоянным током позволяет получить надежные схемотехнические решения для стабильной работы всего ГГЧ.

Настройка системы управления (СУ), состоящей из аналоговых микросхем и компонентов, является сложным технологическим процессом К тому же, аналоговые компоненты имеют значительный разброс параметров и изменение их во времени По этой причине полностью настроенная и рабочая СУ со временем может расстроиться и выдавать значительные ошибки и погрешности в управлении Вследствие этого, нормальный режим работы ПЧ будет нарушен Цифровая СУ таких недостатков не имеет, работа такой системы происходит согласно разработанному алгоритму программы управления При этом настройка параметров управления цифровой СУ значительно упрощается, а надежность работы ПЧ увеличивается

В основу диссертационной работы положены результаты НИР, выполненных на кафедре ПМЭ ТПУ и в отделе №16 НИИ АЭМ при непосредственном участии автора с 2003 по 2007 г Эти исследования выполнялись в рамках хоздоговорных и госбюджетных научно-исследовательских работ №1-199/2002 "Разработка и исследование силовых транзисторных преобразователей частоты для электротермии", №1-59/04 "Исследование силовых транзисторных преобразователей частоты для электротермии", №1 1 07 "Теоретические основы автоматизированного моделирования электротехнических устройств Фундаментальное исследование", №1.8 07 "Моделирование сложных технических систем с информационными и энергетическими потоками", "Ресурсосбережение 2005, 2006 года"

Цель работы - решение задачи создания новых высокоэффективных ПЧ, обеспечивающих требуемый режим индукционного нагрева для плавки металлов при минимальной установленной мощности силового оборудования, имеющей существенное значение для отрасли силовой промышленной электроники

Для реализации поставленной цели определены следующие направления исследования:

1 Разработка алгоритмов и программного обеспечения автоматизированного расчета ПЧ с варьированием параметров нагрузки на основе перебора количества витков индуктора в заданном диапазоне и выбора из полученной системы решений варианта, удовлетворяющего заданному критерию

2 Анализ способов регулирования ПЧ, работающих на резонансную нагрузку Разработка теории последовательных резонансных инверторов с кодово - импульсным способом регулирования

3. Анализ работы и разработка эффективных схемотехнических решений устранения подмагничивания трансформатора в ГТЧ, работающих на резонансную нагрузку

4 Разработка структуры и схемотехники цифровой СУ, обеспечивающей кодово-импульсный способ регулирования ПЧ, фазовую автоподстройку рабочей частоты (ФАПЧ), индикацию и управление рабочими параметрами

5 Обобщение результатов практической реализации установок высокочастотного индукционного нагрева, в которых использованы основные научные результаты диссертации

Методы исследования базируются на общих положениях теории электрических цепей, теории алгебраических и дифференциальных уравнений, вычислительных методах и использовании современных инструментальных систем и методов математического моделирования Проверка основных теоретических положений осуществлялась путем экспериментальных исследований на физических моделях и промышленных образцах.

Научная новизна.

1 Разработан алгоритм автоматизированного расчета ПЧ с варьированием параметров нагрузки на основе перебора количества витков индуктора в заданном диапазоне и выбора из полученной системы решений варианта, удовлетворяющего заданному критерию, позволяющий повысить эффективность и качество проектирования УИН

2 Разработана теория последовательных резонансных инверторов с кодово-импульсным способом регулирования

3 Предложена методика определения кодово-импульсных комбинаций для работы согласующего трансформатора в симметричном режиме

4 Исследованы переходные процессы при подмагничивании согласующего трансформатора в схеме резонансного ПЧ, предложены методы его устранения

Практическая ценность.

1 Применение проверенных математических методов, моделей нагрузки и компонентов ПЧ позволяет систематизировать процесс автоматизированного проектирования ПЧ

2 Применение в ПЧ кодово-импульсного способа регулирования позволяет существенно снизить коммутационные потери в ключах

3 Применение системы цифрового управления ПЧ с кодово-импульсным способом регулирования и ФАПЧ позволяет значительно повысить надежность работы ПЧ и упростить процедуру настройки узлов управления за счет того, что параметры такой системы могут быть изменены только программным способом

4 Методика выбора кодово-импульсных комбинаций для работы согласующего трансформатора в симметричном режиме позволяет повысить

точность регулирования ПЧ без завышения рабочей индукции согласующего трансформатора

5 Определение условий, при которых не происходит увеличения рабочей индукции и тока подмагничивания трансформатора, исключает значительные коммутационные потери и возможный выход из строя полупроводниковых ключей инвертора Реализация результатов работы. В период с 2003 по 2007 год при непосредственном участии автора было внедрено 4 образца установок высокочастотного индукционного нагрева, которые успешно эксплуатируются на предприятиях РФ

На защиту автором выносятся следующие положения (тезисы):

1 Алгоритм автоматизированного расчета ПЧ с варьированием параметров нагрузки на основе перебора количества витков индуктора в заданном диапазоне позволяет определить рациональный вариант структуры ПЧ путем выбора из полученной системы решений

2 Разработанная теория последовательных резонансных инверторов с кодово-импульсным способом регулирования позволяет проектировать современные высокочастотные комплексы индукционного нагрева, обеспечивающие работу ПЧ в широком диапазоне регулирования напряжения с минимальными коммутационными потерями.

3 Сформулированные по результатам исследований рекомендации позволяют ограничить превышение рабочей индукции согласующего трансформатора

Личный вклад.

1. Разработка структуры и алгоритма программы автоматизированного проектирования ПЧ и цифровой СУ ПЧ на основе кодово-импульсного способа регулирования и фазовой автоподстройки частоты.

2. Разработка теории последовательных резонансных инверторов с кодово-импульсным способом регулирования.

3 Исследование методов устранения подмагничивания согласующего трансформатора постоянным током и происходящих при этом переходных процессов, приводящих к увеличению его рабочей индукции Определение условий, при которых увеличения рабочей индукции трансформатора не происходит

Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях

1 X международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", Томск, 2004.

2 XI международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", Томск, 2005

3 XII международная научно- практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", То мск, 2006

4 17-ая научно-техническая конференция "Электронные и электромеханические системы и устройства", Томск, 2006

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 8 публикациях, в том числе 1 статья опубликована в ведущем рецензируемом журнале, 2 статьи опубликованы в научно-технических изданиях, 4 статьи - в трудах и сборниках конференций, получен 1 патент на изобретение

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и двух приложений Общий объем работы без приложений составляет 147 страниц, 69 рисунков и 21 таблиц Список литературы изложен на 11 страницах и содержит 116 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследований, показывается практическая ценность работы, излагаются положения, выносимые на защиту, и научные результаты

В первой главе рассмотрены схемы замещения системы "индуктор -садка" и структуры ПЧ, а так же особенности поведения характеристик системы "индуктор - садка" при плавке металлов в индукционных печах Разработаны алгоритмы программного обеспечения для автоматизированного проектирования преобразователя частоты. Сформированы критерии выбора варианта ПЧ

Проведенный анализ структур показал перспективность применения схемы последовательного резонансного инвертора (рис 1,а) в системах высокочастотного индукционного нагрева для плавки металлов с кодово-импульсным регулированием Для увеличения мощности ПЧ целесообразно применять структуры, основанные на принципе многозонной дискретной модуляции, с общим контуром суммирования энергии (рис 1,6)

Показано, что в качестве модели нагрузки тигельной индукционной

печи целесообразно применять модель, основанную на методе магнитных

схем замещения, так как она учитывает все тепловые потери в садке печи,

вызванные действием переменного магнитного поля.

Ей соответствует эквивалентная схема системы

изображенная на рис 2, математическое описание

приводится в виде следующей системы уравнений (1). ,С г,

индуктор - садка", которой известно и

Рис 2 Эквивалентная схема системы "индуктор -садка" Е - источник питания, С - компенсирующая емкость, п - активное сопротивление витков индуктора и проводов, соединяющих его с источником, Цс - индуктивность обратного замыкания, Ьа - индуктивность рассеяния, Ь2 -индуктивность нагреваемого объекта, трансформированная в обмотку индуктора, г2 -активная составляющая загрузки, пересчитанная в обмотку индуктора

и(н,е)-\+-

аН"-1

1+

в

вг-в

О)

Д =503

Р

иг

Ь А

2 тг/

4 1 -к.

л*

где ц - относительная магнитная проницаемость металла до температуры Кюри вК , а-3 ю5,р--0,85,Х-1,9,8 = 0,16 - коэффициенты, полученные в результате компьютерной обработки по методу наименьших квадратов усредненных экспериментальных данных, Н - напряженность электромагнитного поля, Д - глубина проникновения тока на поверхности садки, р - удельное сопротивление нагреваемого металла, / - частота тока, питающего индуктор, цо - магнитная проницаемость вакуума; IV - число витков индуктора, а = п02 - размер нагреваемого объекта, вычисленный вдоль направления протекания вихревого тока, Ъ - размер загрузки, вычисленный поперек направления протекания вихревого тока, Б — диаметр садки, Л — величина зазора между индуктором и садкой, Ь - длина индуктора, ки - коэффициент Нагаока

Согласно модели системы "индуктор - садка", предложен алгоритм автоматизированного расчета ПЧ (рис 3) с варьированием параметров нагрузки на основе перебора количества витков индуктора в заданном диапазоне (рис 4) и выбора из полученной системы решений варианта, удовлетворяющего критерию минимальной установленной мощности ПЧ

В соответствии с предложенным алгоритмом ПЧ (рис 3), разработана программа автоматизированного расчета ПЧ, результаты выполнения которой в графическом виде представлены на рис.4-6

(начало ) _ * _

1) Определение начальных значении параметров автоматизированного расчета ПЧ (Е^, и/,)

Выбор критерия оптимизации

[ 2) Определение мощности Рив ]

т

3) № - 1№м<1 | *)в = ет, | 1

I

|т)/,-ул!7*| I I

9) Присвоение значении

характеристикам в точке (Э Ир

Рис 4 Зависимость диапазона изменения сопротивления системы "индуктор-садка" от количества витков индуктора

| 11) Определение фаничных значении Яиц

I«)Д«//,м

13) '„-!/,„/£_

1«>г-=

V

15) Определение энергетических показателей качества использования элементов ПЧ

Рис 5 Зависимость установленной мощности ПЧ от количества витков индуктора

17) Выбор из полученной системы решении, варианта удовлетворяющего заданному критерию

( Конец )

Рис 3 Алгоритм программы автоматизированного расчета ПЧ

Рис 6 Зависимость амплитудного значения напряжения на конденсаторе от количества витков индуктора

Во второй главе проведен анализ способов регулирования ПЧ, показана целесообразность применения в ПЧ кодово-импульсного способа регулирования Разработана теория последовательных резонансных инверторов с кодово-импульсным способом регулирования Синтезированы алгоритмы управления ПЧ с кодово-импульсным способом регулирования.

Анализ способов регулирования ПЧ в технологии индукционного нагрева показал, что применение кодово-импульсного способа регулирования (КИР) является новым и перспективным направлением, так как позволяет при достаточной точности регулирования практически исключить динамические потери на переключение силовых коммутирующих приборов и насыщение силового трансформатора

Установлено, что для реализации КИР целесообразно применять уравновешивающее преобразование, производящее пошаговое приближение регулируемого параметра к заданному значению В этом преобразовании необходимо применять РЭ с зоной нечувствительности и гистерезисом Три уровня выходного сигнала РЭ формируют переход в следующую, предыдущую кодово-импульсную комбинацию (КИК) или запрещают переход Под кодово-импульсной комбинацией принимаются заранее определенные последовательности Гимп, Т0 и Гр с разным коэффициентом заполнения у = Т^! Тр (рис 7)

Рис 7 Ток и напряжение на выходе ПЧ с КИР Т„,„ - интервал подключения нагрузки к источнику питания, То — интервал отключения нагрузки от источника питания, Тр - период регулирования

Получена регулировочная характеристика ПЧ с кодово-импульсным способом регулирования (рис 8,в)

о 8£У

л2Я

О)

Получены зависимости величины пульсаций тока нагрузки от коэффициента заполнения у (рис 8,а)

Д/ 1(а"т-1\

ау -1

(1-е).

(2)

где а — е 2 , у = Тр/Т0 - кратность периода регулирования по отношению к резонансному периоду, у = Тимп/Тр - коэффициент заполнения

Установлено, что при условии обеспечения симметричного режима работы силового трансформатора, наименьшие пульсации тока нагрузки в КИР наблюдаются при пропуске одного периода импульса напряжения в диапазоне изменения у£(0,3+1) Для этого условия получено выражение величины пульсаций тока нагрузки от коэффициента заполнения у (рис 8,6)

/ -г- ^

ср|

У

,1-г .

-1

(1 -а)

(3)

Получено выражение для расстройки частоты резонансного контура на периоде модуляции (рис 8,г)

ДЯ'

AQ

<и„

1-

а

26 I

к'

(4)

где к - количество периодов рабочей частоты на интервале Т0

в)_г)

Рис 8 Зависимость ДГср=А[у) при v = const (а), зависимость Д1*ср1=Дт) при v = var и к = 1 (б), регулировочная характеристика ПЧ с КИР (в), расстройка частоты резонансного контура в ПЧ с КИР при к = 1,2,3 (г)

Определены варианты реализации КИР, и установлено, что минимальные пульсации тока нагрузки обеспечивает вариант реализации КИР с дискретностью регулирования равной половине периода импульса напряжения подключаемого к нагрузке на интервале Ттп (и = 0,5) и интервалом Т0 равным одному периоду пропуска импульса напряжения (*=1)

Выявлено, что для решения задач регулирования выходных параметров ПЧ кодово-импульсным способом необходимо применять двухконтурное управление, где первый контур обеспечивает управление согласно алгоритму программного уравновешивания выходного параметра ПЧ (рис 9,а), а второй — управление согласно алгоритму фазовой автоподстройки частоты (рис 9,6)

Рис 9 Алгоритм работы СУ с КИР (а), алгоритм работы ФАПЧ (б)

Установлено, что для исключения режима автоколебаний при кодово-импульсном способе регулирования необходимо, чтобы точность

дискретного регулирования д "входила" границами зоны нечувствительности А

в диапазон, установленный

В третьей главе разрабатывается методика выбора весовых коэффициентов инверторных ячеек и КИК, обеспечивающих симметричный режим работы силового трансформатора ПЧ с КИР, исследуются режимы работы и методы устранения подмагничивания согласующего трансформатора в ПЧ с кодово-импульсным способом регулирования

Разработана методика определения КИК для КИР, обеспечивающих работу силового трансформатора в симметричном режиме и минимальные пульсации тока индуктора в диапазоне изменения уе(0 5-г1), при этом

установлено, что главным условием выбора КИК для симметричного режима работы трансформатора является целое количество периодов пропуска импульсов напряжения

Предложено для получения высокой точности кодово-импульс ного регулирования при равных весовых коэффициентах инверторных ячеек использовать участки диапазона изменения у £(о 5 т-1) , где точность

регулирования высока

Выявлена зависимость рабочей индукции трансформатора от индуктивности рассеяния его первичной обмотки в режиме вольтодобавки (рис 10,а) и в режиме закоротки первичной обмотки (рис 10,6)

иш, — ■ ! М- I. I

—г т ! . - —1- — -н -- -и

-4- -и

— - - И-1— № -

фр 1

—|— / Р V I .

Ч 1-й 1

- - - -4- -- 41 Щ -Г+' -1- - '"Г-

-I— -Н- —1—<■- -т— - -I -

а)

б)

Рис 10 Работа трансформатора а) в режиме вольтодобавки, б) в режиме закоротки

Установлено, что условием завышения индукции трансформатора в режиме вольтодобавки является превышение реактивной составляющей его напряжения активной При единичном коэффициенте трансформации ис = ЕС) 4/я условие минимизации рабочей индукции запишется в виде

г-е

7Г

(5)

Установлено, что наиболее универсальным методом, обеспечивающим симметрирование петли намагничивания магнитопровода, является

включение последовательно с первичной обмоткой трансформатора разделительного конденсатора (рис 11)

Рис 11 Электрическая схема замещения трансформатора Ср - разделительная емкость,

Ц2 - индуктивности рассеяния первичной и ВТОрИЧНОЙ обмоток, Гоб1 -сопротивление первичной обмотки

Определено выражение для расчета емкости разделительного конденсатора Ср из условия компенсации паразитного влияния индуктивности рассеяния трансформатора

с (6)

Выявлено, что при включении разделительного конденсатора последовательно с первичной обмоткой трансформатора, между разделительным конденсатором и индуктивностью намагничивания трансформатора L^ образуется резонансный колебательный контур, при воздействии на который определенной величины несимметрии U„ возникают низкочастотные колебания, приводящие к завышению рабочей индукции трансформатора АВ (рис 12,а)

Установлено, что для устранения низкочастотных колебаний по первичной обмотке необходимо, чтобы крутизна фронта возмущения Тв при появлении несимметрии была больше периода колебаний (рис 12,6)

Тв>2п^С~р (7)

В]> ТЛ

Рис 12 Рабочая индукция согласующего трансформатора а) при воздействии скачка несимметрии, б) при фронте несимметрии больше периода колебаний контура, расположенного по первичной обмотке трансформатора

В четвертой главе обобщены результаты практической реализации установок высокочастотного индукционного нагрева, в которых использованы основные научные результаты диссертации.

Разработана УИН с кодов о-импульсным способом регулирования для плавки металлов (рис.13), основные технические характеристики которой приведены в таблице 2. ПЧ имеет щестиячейковую структуру с суммированием выходных напряжений ячеек общим контуром. Выходные напряжения инверторных ячеек одинаковы и составляют 20В. Цифровая СУ ПЧ реализует два контура управления. Первый контур обеспечивает кодово-импульсное регулирование напряжения, а второй - фазовую авто подстройку частоты. Набор кодово-импулъсных комбинаций для ¡-ой ИЯ представлен в таблице !, Применение в ПЧ кодово-импульсного способа регулирования позволило повысить точность регулирования до 2,8%, снизить установленную мощность ПЧ и уменьшить потери в полупроводниковых ключах инвертора на 15%.

Таблица 1. - Дискретная зона КИР в ¡-ой ИЯ в диапазоне изменения у е(0 + 1) ■

кик ил, 1 2 3 А 5 6 7 8 9

Г„„ 0 1 1 1 I 2 3 9 10

То 10 6 3 2 ! I 1 1 0

т, 10 7 4 3 2 3 4 10 10

У 0 0,143 0,25 0,333 0,5 0,667 0,75 0,9 1

<ш 2,4 1.8 1,4 2,7 2,8 1,4 2,5 1,7

Рис 13. УИН для плавки металлов

Таблица 2.

Показатель

Значение

Мощности

200 кВт

Температура на фи в а

!200°С

вр

емя плавки

40 мин.

Диапазон регулирования напряжения

20-120В

Диапазон рабочих частот

8-15 кГц 85%

Малогабаритный показа гель

2 кг/кВт

Так же разработана УИН с кодово-импульсным способом регулирования для нагрева деталей под клепку (рис.14), основные технические характеристики которой приведены в таблице 3. ПЧ имеет одноячейковую

Рис.14 УИ11 для нагрева под кленку.

Показатель Значение

Мощность 25 кВт

Температура нагрева 950- ЮОО-С

Время ¡jaipeea 40 сек.

Диапазон регулирования 8-25 В

напряжении

Диапазон рабочих частот 25-35 кГц

к.п.Д. m

МассогабаритнЫЙ 3 кг/кВт

показатель

структуру. Максимальное выходное напряжение инверторной ячейки составляет 25В. Цифровая СУ в ПЧ так же реализует кодово -ИМ пул ьс н ое регулирование напряжения и фазовую авто подстройку частоты. Набор кодово-импульсных комбинаций для КИР приведен в таблице 4. Применение в ПЧ кодово-импульсного способа регулирования позволило снизить установленную мощность ПЧ и уменьшить потери в полупроводниковых ключах инвертора на 20%.

Таблица 3.

На рис. 15 приведены экспериментальные осциллограммы КИР. При температуре нагрева до точки Кюри (рис.15,а) добротность колебательного контура относительно низкая (О = 2,1), однако в этом температурном диапазоне при изменении ^£(0,3 + 1} выполняется условие минимальных

пульсаций тока нагрузки, При температуре выше точки Кюри (рис. 15,6) добротность колебательного контура увеличивается (О = 5,3), а пульсации тока нагрузки уменьшаются.

Таблица 4. - Кодово-импульсные комбинации КИП в диапазоне изменения }<е(0,3 + 1)

КИК ГиН„ То То У 6%

14 10 0 10 1

13 9 1 10 0,9 10

12 8 I 9 0,889 1,1

11 7 1 8 0,875 1.4

10 6 I 7 0,857 1,8

9 5 1 6 0,833 2,4

8 4 1 5 0,8 3,3

7 3,5 1 4,5 0,778 2,2

6 3 1 4 0,75 2,8

5 2,5 ! 3,5 0,714 3,6

4 2 1 3 0,667 4,7

3 1,5 1 2,5 0,6 6,7

2 1 1 2 0,5 10

I 0,5 1 1,5 0,333 16,7

На рис.16 приведены диаграммы КИР для этих же режимов, построенные на основе полученных аналитических выражений. Точность совпадения экспериментальных и расчетных данных не хуже 5%

шм

л

Ч!

' }_

. г

3(.50йтв 1мГ4о«ис^к кх л-пдлв-

I и о ООО ч

...................... ..................................................г..

Тип фронт

Режим ООммный и мдерж

а)

б)

Рис 15 Экспериментальные осциллограммы КИК9 а) до точки Кюри (О = 2,1), 6) после

точки Кюри (<5 = 5,3)

Рис 16 Теоретические диаграммы КИК9 а) до точки Кюри (<3 = 2,1), б) после точки Кюри

№ = 5,3)

Успешная эксплуатация образцов оборудования показала правильность полученных в диссертации результатов и принятых решений

В приложениях представлены листинги программ

автоматизированного расчета ПЧ, цифровой СУ ПЧ с КИР и ФАПЧ Приведены копии документов, подтверждающих внедрение образцов оборудования в производство

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1 Предложенный алгоритм автоматизированного расчета ПЧ с варьированием параметров нагрузки на основе перебора количества витков индуктора в заданном диапазоне и выбора из полученной системы решений варианта, удовлетворяющего заданному критерию, позволяет повысить эффективность и качество проектирования УИН

2 Анализ способов регулирования ПЧ в технологии индукционного нагрева показал, что применение кодово-импульсного способа регулирования является новым и перспективным направлением, так как позволяет при достаточной точности регулирования практически исключить динамические потери на переключение силовых коммутирующих приборов

3 Разработана теория последовательных резонансных инверторов с кодово-импульсным способом регулирования

4 Разработана методика определения КИК для КИР, обеспечивающих работу силового трансформатора без завышения его рабочей индукции при минимальных пульсациях тока нагрузки в диапазоне изменения уе(0 3+1)

5 Предложена методика повышения точности регулирования многоячейкового ПЧ с КИР и одинаковыми весовыми коэффициентами трансформаторов ячеек

6 Выявлена зависимость рабочей индукции трансформатора, во всех режимах его работы, от индуктивности рассеяния его первичной обмотки

7 Выявлено, что при включении разделительного конденсатора последовательно с первичной обмоткой трансформатора, между разделительным конденсатором и индуктивностью намагничивания трансформатора образуется резонансный колебательный контур, при воздействии на который определенной величины несимметрии возникают низкочастотные колебания, приводящие к завышению рабочей индукции трансформатора, для устранения которых, необходимо, чтобы фронт роста несимметрии был больше периода этих колебаний

8 Научные результаты диссертации использованы в практической реализации установок высокочастотного индукционного нагрева

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1 Осипов А В, Сандырев O.E. Программный комплекс автоматизированного расчета импедансных характеристик индуктора // Труды десятой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск. Изд. ТПУ, 2004. С. 194 - 195.

2 Сандырев O.E. Способ регулирования тока преобразователя частоты для установки индукционного нагрева // Труды одиннадцатой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Томск Изд ТПУ, 2005 С 14-15

3 Земан С.К, Осипов А В., Сандырев О Е Установка индукционного нагрева перед клепкой заготовок // Тезисы докладов 17-ой научно-технической конференции. - Томск, 2006. С.95 - 97

4 Сандырев О Е Микропроцессорная система управления установкой индукционного нагрева // Труды двенадцатой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Томск- Изд. ТПУ, 2006. С 143 - 146

5. Земан С.К., Сандырев О Е Кодово-импульсный способ регулирования технологического параметра преобразователя частоты установки индукционного нагрева // Известия ТПУ. - Томск, 2007.Т ЗЮ.№1 С 191-196.

6. Земан С К, Осипов А В., Сандырев О Е Особенности работы высокочастотного трансформатора в цепи последовательного резонансного инвертора // Силовая электроника - Санкт-Петербург, 2007. С. 67-72

7 Осипов А.В, Сандырев O.E. Автоматизированное проектирование индукторной системы для технологии индукционного нагрева // Силовая интеллектуальная электроника №1 (6) - Новосибирск, 2007 С. 32-36.

8 Патент на изобретение № 2286000 Способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами Земан С К, Ярославцев Е В., Сандырев О Е.

N

Заказ 546. Тираж 100.

Научно-исследовательский институт

автоматики и электромеханики 634034, г. Томск, ул Белинского 53.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ УСТАНОВОК ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА.

1.1. Особенности плавки металлов в индукционных печах.

1.2. Схемы замещения системы "индуктор - садка".

1.3. Структуры ПЧ УИН, энергетические показатели качества использования элементов ПЧ.

1.4. Алгоритмы и программное обеспечение автоматизированного проектирования ПЧ УИН.

Выводы по главе.

2. ТЕОРИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ РЕЗОНАНСНЫХ ИНВЕРТОРОВ С КОДОВО-ИМПУЛЬСНЫМ СПОСОБОМ РЕГУЛИРОВАНИЯ.

2.1. Способы регулирования ПЧ для индукционного нагрева.

2.2. Теория ПЧ с кодово-импульсным регулированием.

2.3. Синтез алгоритмов управления ПЧ с КИР.

Выводы по главе.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЧ С КИР.

3.1. Разработка методики выбора весовых коэффициентов ячеек и КИК, обеспечивающих симметричный режим работы силового трансформатора ПЧ с КИР.

3.2. Режимы работы трансформатора в ПЧ с кодово-импульсным способом регулирования.

3.3.Исследование методов устранения подмагничивания согласующего трансформатора ПЧ с КИР.

Выводы по главе.

4.ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТАНОВОК ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА.

4.1. УИН с кодово-импульсным способом регулирования напряжения для плавки металлов.

4.2. УИН с кодово-импульсным способом регулирования напряжения для нагрева деталей под клепку.

4.3. Экспериментальная верификация основных научных результатов.

Вывод по главе.

Технологии высокочастотного индукционного нагрева получили широкое распространение в промышленности и научных исследованиях, от получения и обработки полупроводниковых материалов до нагрева слитков цветных и черных металлов под прессование и прокатку. Сфера их применения постоянно расширяется. Высокий коэффициент полезного действия, малые вес и габариты, малое число витков высокочастотной индукторной системы и возможность придания ей любой конфигурации позволяют получить требуемое распределение температурного поля в труднодоступных местах, обеспечивая, тем самым, высокоэффективную реализацию данных технологий.

Проектирование преобразователей частоты (ПЧ) для установок индукционного нагрева (УИН) является важной и актуальной задачей. Она значительно усложняется тем, что физические свойства большинства материалов в процессе нагрева постоянно изменяются, как следствие этого, в несколько раз меняется и нагрузка ПЧ. Принимая во внимание перепад сетевого напряжения, диапазон регулирования ПЧ существенно расширяется. Вместе с этим, большинство технологий требуют различных режимов нагрева материалов и деталей. Учитывая все многообразие технологий, в которых применяется индукционный нагрев, и материалов, применяемых в данных технологиях, разработка ПЧ для какой либо конкретной технологии является сложным процессом. Создание программы автоматизированного проектирования ПЧ, имеющей в своем составе модели нагрузок ПЧ для различных технологических процессов, модели узлов и компонентов ПЧ, позволяет не только значительно упростить процедуру проектирования ПЧ, но и выбрать рациональный вариант структуры ПЧ в соответствии с предъявляемыми критериями.

В индукционных технологиях уделяется огромное внимание разработке методов регулирования, отвечающих требованиям заданного технологического процесса. Основными задачами регулирования являются: обеспечение требуемого диапазона и точности регулирования ПЧ, формирование безопасной траектории переключения силовых полупроводниковых ключей, уменьшение установленной мощности всего ПЧ или отдельных его элементов.

При работе ПЧ на резонансную нагрузку требуются согласование уровней напряжения и гальваническая развязка колебательного контура от источника питания с помощью согласующего трансформатора. При этом, разброс динамических параметров системы управления и полупроводниковых ключей ПЧ приводит к нарушению режима симметричной коммутации и, как следствие этого, к подмагничиванию силового трансформатора постоянным током. Это, в свою очередь, приводит к росту динамических потерь полупроводниковых ключей и их возможному выходу из строя. Исследование методов устранения подмагничивания трансформатора постоянным током позволяет получить надежные схемотехнические решения для стабильной работы всего ПЧ.

Настройка системы управления (СУ), состоящей из аналоговых микросхем и компонентов, является сложным технологическим процессом. К тому же, аналоговые компоненты имеют значительный разброс параметров и изменение их во времени. По этой причине полностью настроенная и рабочая СУ со временем может расстроиться и выдавать значительные ошибки и погрешности в управлении. Вследствие этого, нормальный режим работы ПЧ будет нарушен. Цифровая СУ таких недостатков не имеет, работа такой системы происходит согласно разработанному алгоритму программы управления. При этом настройка параметров управления цифровой СУ значительно упрощается, а надежность работы ПЧ увеличивается.

В основу диссертационной работы положены результаты НИР, выполненных на кафедре ПМЭ ТПУ и в отделе №16 НИИ АЭМ при непосредственном участии автора с 2003 по 2007 г. Эти исследования выполнялись в рамках хоздоговорных и госбюджетных научноисследовательских работ: №1-199/2002 "Разработка и исследование силовых транзисторных преобразователей частоты для электротермии"; №1-59/04 "Исследование силовых транзисторных преобразователей частоты для электротермии"; №1.1.07 "Теоретические основы автоматизированного моделирования электротехнических устройств Фундаментальное исследование"; №1.8.07 "Моделирование сложных технических систем с информационными и энергетическими потоками"; "Ресурсосбережение 2005, 2006 года".

Цель работы - решение задачи создания новых высокоэффективных ПЧ, обеспечивающих требуемый режим индукционного нагрева для плавки металлов при минимальной установленной мощности силового оборудования, имеющей существенное значение для отрасли силовой промышленной электроники.

Для реализации поставленной цели определены следующие направления исследования:

1. Разработка алгоритмов и программного обеспечения автоматизированного расчета ПЧ с варьированием параметров нагрузки на основе перебора количества витков индуктора в заданном диапазоне и выбора из полученной системы решений варианта, удовлетворяющего заданному критерию.

2. Анализ способов регулирования ПЧ, работающих на резонансную нагрузку. Разработка теории последовательных резонансных инверторов с кодово - импульсным способом регулирования.

3. Анализ работы и разработка эффективных схемотехнических решений устранения подмагничивания трансформатора в ПЧ, работающих на резонансную нагрузку.

4. Разработка структуры и схемотехники цифровой СУ, обеспечивающей кодово-импульсный способ регулирования ПЧ, фазовую автоподстройку рабочей частоты (ФАПЧ), индикацию и управление рабочими параметрами.

5. Обобщение результатов практической реализации установок высокочастотного индукционного нагрева, в которых использованы основные научные результаты диссертации.

Методы исследования базируются на общих положениях теории электрических цепей, теории алгебраических и дифференциальных уравнений, вычислительных методах и использовании современных инструментальных систем и методов математического моделирования. Проверка основных теоретических положений осуществлялась путем экспериментальных исследований на физических моделях и промышленных образцах.

Научная новизна.

1. Разработан алгоритм автоматизированного расчета ПЧ с варьированием параметров нагрузки на основе перебора количества витков индуктора в заданном диапазоне и выбора из полученной системы решений варианта, удовлетворяющего заданному критерию, позволяющий повысить эффективность и качество проектирования УИН.

2. Разработана теория последовательных резонансных инверторов с кодово-импульсным способом регулирования.

3. Предложена методика определения кодово-импульсных комбинаций для работы согласующего трансформатора в симметричном режиме.

4. Исследованы переходные процессы при подмагничивании согласующего трансформатора в схеме резонансного ПЧ, предложены методы его устранения.

Практическая ценность.

1. Применение проверенных математических методов, моделей нагрузки и компонентов ПЧ позволяет систематизировать процесс автоматизированного проектирования ПЧ.

2. Применение в ПЧ кодово-импульсного способа регулирования позволяет существенно снизить коммутационные потери в ключах.

3. Применение системы цифрового управления ПЧ с кодово-импульсным способом регулирования и ФАПЧ позволяет значительно повысить надежность работы ПЧ и упростить процедуру настройки узлов управления за счет того, что параметры такой системы могут быть изменены только программным способом.

4. Методика выбора кодово-импульсных комбинаций для работы согласующего трансформатора в симметричном режиме позволяет повысить точность регулирования ПЧ без завышения рабочей индукции согласующего трансформатора.

5. Определение условий, при которых не происходит увеличения рабочей индукции и тока подмагничивания трансформатора, исключает значительные коммутационные потери и возможный выход из строя полупроводниковых ключей инвертора.

Реализация результатов работы.

В период с 2003 по 2007 год при непосредственном участии автора было внедрено 4 образца установок высокочастотного индукционного нагрева, которые успешно эксплуатируются на предприятиях РФ.

На защиту автором выносятся следующие положения (тезисы);

1. Алгоритм автоматизированного расчета ПЧ с варьированием параметров нагрузки на основе перебора количества витков индуктора в заданном диапазоне позволяет определить рациональный вариант структуры ПЧ путем выбора из полученной системы решений.

2. Разработанная теория последовательных резонансных инверторов с кодово-импульсным способом регулирования позволяет проектировать современные высокочастотные комплексы индукционного нагрева, обеспечивающие работу ПЧ в широком диапазоне регулирования напряжения с минимальными коммутационными потерями. 3. Сформулированные по результатам исследований рекомендации позволяют ограничить превышение рабочей индукции согласующего трансформатора. Личный вклад.

1. Разработка структуры и алгоритма программы автоматизированного проектирования ПЧ и цифровой СУ ПЧ на основе кодово-импульсного способа регулирования и фазовой автоподстройки частоты.

2. Разработка теории последовательных резонансных инверторов с кодово-импульсным способом регулирования.

3. Исследование методов устранения подмагничивания согласующего трансформатора постоянным током и происходящих при этом переходных процессов, приводящих к увеличению его рабочей индукции. Определение условий, при которых увеличения рабочей индукции трансформатора не происходит.

Апробация работы.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. X международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", Томск, 2004.

2. XI международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", Томск, 2005.

3. 17-ая научно-техническая конференция "Электронные и электромеханические системы и устройства", Томск, 2006.

4. XII международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", Томск, 2006.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 8 публикациях, в том числе 1 статья опубликована в ведущем рецензируемом журнале, 2 статьи опубликованы в научно-технических изданиях, 4 статьи - в трудах и сборниках конференций, получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и двух приложений. Общий объем работы без приложений составляет 147 страниц, 69 рисунков и 21 таблиц. Список литературы изложен на 11 страницах и содержит 116 наименований.

Выводы по главе.

1. Разработана методика определения кодово-импульсных комбинаций для КИР, обеспечивающих работу силового трансформатора в симметричном, режиме и минимальные пульсации тока индуктора в диапазоне изменения у £ (1ч- 0.5).

2. Предложена методика повышения точности регулирования многоячейкового ПЧ с КИР и одинаковыми весовыми коэффициентами трансформаторов ячеек.

3. Выявлена зависимость рабочей индукции трансформатора во всех режимах его работы от индуктивности рассеяния его первичной обмотки.

4. Установлено, что наиболее универсальным методом, обеспечивающим симметрирование петли намагничивания магнитопровода, является включение последовательно с первичной обмоткой трансформатора разделительного конденсатора, который также позволяет компенсировать паразитное влияние индуктивности рассеяния трансформатора.

5. Выявлено, что, при включении разделительного конденсатора последовательно с первичной обмоткой трансформатора, между разделительным конденсатором и индуктивностью намагничивания трансформатора образуется резонансный колебательный контур, при воздействии на который определенной величины несимметрии возникают низкочастотные колебания, приводящие к завышению рабочей индукции трансформатора, для устранения которых, необходимо, чтобы фронт роста несимметрии не превышал постоянную времени колебательного процесса.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТАНОВОК ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

В главе обобщены результаты практической реализации установок высокочастотного индукционного нагрева, в которых использованы основные научные результаты диссертации.

4.1. УИН с кодово-импульсным способом регулирования напряжения для плавки металлов.

Разработана УИН с многоячейковым ПЧ (рис. 4.1) со следующими основными техническими характеристиками:

Выходная мощность 200 кВт

Температура нагрева 1200°С

Время плавки 40 мин. Диапазон регулирования напряжения 20 -120В

Диапазон рабочих частот 8-15 кГц к.п.д. 75%

Массогабаритный показатель 2 кг/кВт

Трансформаторный блок

Индукторная система

Преобразователь частоты

Рис. 4.1. УИН на основе многоячейкового ПЧ с кодово-импульсным способом регулирования

УИН состоит из многоячейкового ПЧ с суммирующим трансформатором [6] и цилиндрического индуктора. ПЧ имеет структуру параллельно-последовательного типа, состоящую из шести инверторных ячеек, регулируемых кодово-импульсным способом, с суммированием общим контуром их выходных напряжений (рис. 4.2). Выходные напряжения инверторных ячеек, при у = 1, составляют 20В. Дискретный набор КИК, реализующих КИР в представленной структуре, приводится в таблицах 4.14.6

Рис. 4.2. Структурная схема ПЧ.

Заключение

В результате проведенных исследований получены следующие основные результаты, содержащие научную новизну и практическую ценность.

1. Предложенный алгоритм автоматизированного расчета ПЧ с варьированием параметров нагрузки на основе перебора количества витков индуктора в заданном диапазоне и выбора из полученной системы решений варианта, удовлетворяющего заданному критерию, позволяет повысить эффективность и качество проектирования УИН.

2. Анализ способов регулирования ПЧ в технологии индукционного нагрева показал, что применение кодово-импульсного способа регулирования является новым и перспективным направлением, так как позволяет при достаточной точности регулирования практически исключить динамические потери на переключение силовых коммутирующих приборов.

3. Разработана теория последовательных резонансных инверторов с кодово-импульсным способом регулирования.

4. Разработана методика определения КИК для КИР, обеспечивающих работу силового трансформатора без завышения его рабочей индукции при минимальных пульсациях тока нагрузки в диапазоне изменения уе(о.з+1)

5. Предложена методика повышения точности регулирования многоячейкового ПЧ с КИР и одинаковыми весовыми коэффициентами трансформаторов ячеек.

6. Выявлена зависимость рабочей индукции трансформатора, во всех режимах его работы, от индуктивности рассеяния его первичной обмотки.

7. Выявлено, что при включении разделительного конденсатора последовательно с первичной обмоткой трансформатора, между разделительным конденсатором и индуктивностью намагничивания трансформатора образуется резонансный колебательный контур, при воздействии на который определенной величины несимметрии возникают низкочастотные колебания, приводящие к завышению рабочей индукции трансформатора, для устранения которых, необходимо, чтобы фронт роста несимметрии был больше периода этих колебаний.

8. Научные результаты диссертации использованы в практической реализации установок высокочастотного индукционного нагрева.

1. Автоматизированное проектирование силовых трансформаторов. / Ю.Б. Бородулин, В.А. Гусев, Г.В. Попов. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 264с.

2. Андреев В.В. Несимметричный режим работы силового трансформатора в транзисторном преобразователе. Электронная техника в автоматике: Сб. статей под ред. Ю.И. Конева, вып.2. -М.:Сов. радио, 1971.

3. Бабат Г.И. Индукционный нагрев металлов, Энергия, Москва, 1965.

4. Бабенко П.Г. Высокочастотные индукционно-нагревательные комплексы на основе транзисторных преобразователей с многозонным регулированием. Автореферат диссертации на соискание степени кандидата технических наук.

5. Бальян Р.Х., Обрусник В.П. Оптимальное проектирование силовых высокочастотных ферромагнитных устройств. Томск: Изд-во Том. ун-та 1987.-168с.

6. Башкиров А.Ю., Кощевец В.Ф., Перов Б.Р. Выходной блок многоячейкового преобразователя. Авт. свид. №1387073, 1988г. бюл №13.

7. Бермант А.Ф. Краткий курс математического анализа для втузов. М.: Наука, 1965.-664с.

8. Бертинов А.И., Кофман Д.Б. Тороидальные трансформаторы статических преобразователей. М. Энергия, 1970. - 96с.

9. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. М: Высшая школа, 1986. 263с.

10. Бондаренко Д.Н., Дзлиев C.B., Патанов Д.А. Коммутационные процессы в транзисторных инверторах для индукционного нагрева // Изв. ТЭТУ. 1996. Вып. 497. - С.98-110.

11. Н.Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике дляинженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправленное. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 544 с.

12. И.Владимиров С.Н., Земан С.К., Уваров А.Ф. Особенности и результаты расчетов динамики одномерных температурных полей при индукционном нагреве. // Аппаратно-программные средства автоматизации технологических процессов. Томск изд-во Том. Унта, 2000

13. Владимиров С.Н., Земан С.К., Осипов A.B., Толстов В.П. Особенности индукционного нагрева ферромагнитных сталей при различных режимах работы преобразователя частоты. Изв. вузов. Электромеханика. 2004г№1 С.50-54.

14. П.Владимиров С.Н., Земан С.К., Осипов A.B. Влияние индуктивности обратного замыкания на эквивалентный активный импеданс индукторной системы // Всероссийская научно-практическаяконференция "Электронные средства и системы управления" Томск 2003г. С.22-25.

15. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления. М. JI. Энергия, 1965.-396с.

16. Гельман. М.В., Лохов С.П. Тиристорные регуляторы переменного напряжения. -М.: Энергия, 1975. 104с.

17. Глебов Б.А., Каюков Д.С., Недолужко И.Г. Модели магнитных компонентов // Практическая силовая электроника. 2003- №11-С.14-19.

18. Голубев П.В., Карпенко В.М., Коновалов М.Б. и др. Проектирование статических преобразователей. М.: Энергия, 1974. -408с.

19. ГОСТ Р 51317.6.4 99 Совместимость технических средств электромагнитная. Помехоэмиссия от технических средств, применяемых в промышленных зонах. Нормы и методы испытаний.

20. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977. 647с.

21. Гусев Б., Овчинников Д. Мостовой преобразователь с удвоителем тока при подмагничивании сердечника трансформатора. -Электроника: Наука, Технология, Бизнес вып.5,2005.

22. Давидзюк Якуб. Преобразователи с резонансными секциями. Электротехника 1996, №7.

23. Дьяконов В.П. Mathcad 2001: специальный справочник. СПб.: Питер, 2002. - 832с.

24. Дюджи JL, Пели Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Теория, характеритики, применение, пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983.-400с.

25. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 224с.

26. Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М.: Энергия, 1977. -280с.

27. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003.-664с.

28. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов / С. А. Фарбман, И. Ф. Колобнев. — 5-е изд., доп. и перераб. — М. : Металлургия, 1968. — 494 с.: ил.

29. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчёт / под ред. Додика С.Д. и Гальперина Е.И. М.: Советское радио, 1969. 448 е.: ил.

30. Казанцев Ю.М. Прямой синтез управления в преобразовательной технике. Электротехника. 2000, №4 С.31 -36.

31. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф., Тихонов Е.Г. Синтез управления следящими инверторами. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2004, №6 С.20 25.

32. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. Л: Энергия 1970г. 415с.

33. Кантер И.И. Статические преобразователи частоты. Изд-во Саратовского университета 1966. 406с.

34. Карташов Р.П., Кулиш А.К., Чехет Э.М. Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией. Киев: Техника, 1979.- 152с.

35. Кобзев A.B. Многозонная импульсная модуляция. Теория и применение в системах преобразования параметров электрической энергии. Новосибирск; Наука, 1979. 304с.

36. Кобзев A.B., Михальченко Г.Я., Музыченко Н.М. Модуляционные источники питания РЭА. Радио и связь, 1990г.

37. Кобзев A.B., Земан С.К., Кощевец В.Ф. Преобразователь напряжения со звеном повышенной частоты. Авт. свид. №1422332, 1988г. бюл №33.

38. Кобзев A.B., Кощевец В.Ф., Перов Б.Р. Преобразовательный сильноточный высокочастотный трансформатор. Авт. свид. №1376813, 1985.

39. Крылов В.В., Корсаков С.Я. Основы теории цепей для системотехников: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1990. -224 с. ил.

40. Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали. М.: энергоатомиздат, 1988. - 200с.

41. Кулик В.Д., Юрченко H.H. Тиристорные инверторы резонансного типа с широтным регулированием напряжения. Киев: Наук, думка, 1990.-200с.

42. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: пер. с англ. М.: Машиностроение, 1986. - 448с.

43. Марочник сталей и сплавов / Сорокин В.Г. и др. под ред. Сорокина В.Г. М.: Машиностроение 1989. - 638с.

44. Миловзоров В.П., Мусолин А.К. Дискретные стабилизаторы и формирователи напряжения. М: Энергоатомиздат, 1986.-248 с.

45. Минин Т.П. Реактивная мощность. М.: Энергия, 1978. - 88с.

46. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. -М: Энергоатомиздат, 1986.-376с.

47. Мощные транзисторные устройства повышенной частоты. A.A. Алексанян, Р.Х. Бальян, М.А. Сивере и др.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989. 176 е.: ил.

48. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск МП "Раско", 1991г. 272с.бО.Немков B.C., Демидович В.Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. JI. Энергоатомиздат, 1988. 286с.

49. Патанов Д.А. Общие проблемы снижения коммутационных потерь в инверторах напряжения. Схемотехника №7, 2001. СЛ 7-19.

50. Патент №6078033 США. Многозонная индукционная нагревательная система со схемой переключения.

51. Патент №4506131 США. Устройство и способ управления питанием многозонной индукционной обмотки.

52. Патент № 2286000 РФ Способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами Земан С.К., Ярославцев Е.В., Сандырев О.Е.

53. Патент № 94015576 РФ. Автономный резонансный инвертор / Диваева Н.Е., Зинин Ю.М., Ройзман Ю.П.

54. Патент № 2072619 РФ. Резонансный инвертор напряжения / Яшкин В.И.

55. Патент № 2152683 РФ. Способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами / Силкин Е.М.

56. Патент № 2251786 РФ. Преобразователь напряжения и способ управления им / Пикалов В.А., Светличный В.В.

57. Патент № 97100755 РФ. Способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами / Силкин Е.М.

58. Патент № 94023813 РФ. Способ управления мостовым инвертором и способ его осуществления / Мещеряков Н.Б.

59. Пейсахович В. А. Оборудование для ВЧ сварки. Л.: Энергоатомиздат, 1988.-209 с.

60. Плавка цветных металлов в индукционных печах / В. А. Цыганов. — М.: Металлургия, 1974. — 248 с.: ил.

61. Поляков В. Д., Чаколья Э. Высокочастотный генератор для индукционного нагрева. Электротехника №12 2000, С.31 35.

62. Производство синтетического чугуна в индукционных печах : обзор / Г. Ф. Горбульский и др. ; Научно-исследовательский институт информации по тяжелому, энергетическому и транспортному машиностроению. — М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1971. — 62 с.: черт.

63. РазевигВ.Д. Серия систем проектирования OrCad 9.2. М: 2001г.

64. Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Радио и Связь, 1981.- 224с., ил.

65. Ромаш Э.М., Драбович Ю.И., Юрченко H.H., Шевченко П.Н. Высокочастотные транзисторные преобразователи. М: Радио и связь, 1988.-288с.

66. Русин Ю.С. Трансформаторы звуковой и ультразвуковой частоты. JL: Энергия, 1973г. 152с.

67. Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы. М.: Наука, 1989. -432 с.

68. Сандырев O.E. Способ регулирования тока преобразователя частоты для установки индукционного нагрева // Труды одиннадцатой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск: Изд. ГПУ, 2005. С. 14-15.

69. Сандырев O.E. Микропроцессорная система управления установкой индукционного нагрева // Труды двенадцатой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск: Изд. ТПУ, 2006. С. 143 - 146.

70. Слухоцкий А.Е. Установки индукционного нагрева JI: Энергоиздат, 1981.325с.

71. Современные методы индукционной плавки / JI. JI. Тир, Н. И. Фомин. — М. : Энергия, 1975. — 112 с. : ил.

72. Справочник по высшей математике / М.Я. Выгодский. М.: ООО "Издательство Астрель" : ООО "Издательство ACT", 2002. - 992с.

73. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием / A.B. Кобзев, Ю.М. Лебедев, Г.Я. Михальченко и др. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 152с.: ил.

74. Тайц Н.Ю. Технология нагрева стали. Металлургиздат 1962г.

75. Теория металлургических процессов / С. Т. Ростовцев. — М. : Металлургиздат, 1956. — 515 с. : черт.

76. Теория и методы анализа преобразователей частоты и ключевых генераторов / Дмитриков В.Ф., Тонкаль В.Е., Гречко Э.Н., Островский М.Я. Ин-т электродинамики. Киев: Наук. Думка, 1988. -312с.

77. Тир JI.JL Трансформаторы для установок индукционного нагрева повышенной частоты М. Л.: Госэнергоиздат, 1961.

78. Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок/ Е.И. Беркович, Г.В. Ивенский, Ю.С. Иоффе, А.Т. Матчак, В.В. Моргун 2-е изд., перераб. и доп-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983.-208 е., ил.

79. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики М: Наука, 1977. 512с.

80. Тонкаль В.Е. Синтез автономных инверторов модуляционного типа. Киев: Наук, думка, 1990. - 200с.

81. Управление нагревом металла / Бутковский А.Г., Малый С.А., Андреев Ю.Н. М: Металлургия 1981г.

82. Фридман П.М. Анализ выходного напряжения преобразователей, построенных по принципам одно- и многофазной модуляции. Ч.З Электричество №5 1995 С.46-55.

83. Цыпкин Я.З. Релейные автоматические системы. М.: Наука, 1974.-575с.

84. Четти П. Проектирование ключевых источников питания М.: Энергоатомиздат, 1990.-240с.

85. Чиркин B.C. Теплопроводность промышленных материалов. Справочное пособие. -М.: Машгиз, 1957. 172с.

86. Шамов А.Н., Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. J1: Машиностроение 1974г. 280с.

87. Шишковский В.И., Мидуков В.З., Протасевич Е.Т. Физические основы высокочастотного нагрева. Учебное пособие. Томск: STT, 2001.-74с.

88. Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства: учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1981. - 335с.

89. Электрометаллургия стали и ферросплавов. Введение в специальность : учебное пособие / А. М. Апасов ; Томский политехнический университет. — Томск : Изд-во ТПУ, 2006. — 398 с.: ил.

90. Электротехнический справочник: в 3-х т. Т.2. Электротехнические устройства / Под общ. ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова, П.Г. Грудницкого, JI.A. Жукова и др. 6-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981. - 640 с.

91. Яцкевич В.В. Теория линейных электрических цепей: Справ, пособие. Мн.: Высш. шк., 1990. - 264 е.: ил.

92. Performance of a Series-Parallel Resonant DC/DC Converter Configured Around an Inducror-Transformer Utilizing Transformer Magnetics. Trans. IEEE Japan, Vol. 121 D, No. 5, 2001, PP. 3527 -3529.