Subscription request:

podpiska@panor.ru

For all questions:

+7 495 274-22-22

UDK: 621.314.572

Phase-locked frequency control for induction heating installations

Zelinsky I. V. student of AES, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), Tomsk
Legostaev N. S. PhD of technical sciences, professor, department of industrial electronics, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), Tomsk

The principle of operation of the automatic frequency adjustment system by regulating the voltage phase of the control generator so that it becomes equal to the frequency of the master generator is considered.

Индукционный нагрев – способ нагрева материалов бесконтактным методом при помощи токов высокой частоты, индуцируемых изменяющимся по гармоническому закону магнитным полем.

Развитие установок индукционного нагрева на современном этапе связано с активным созданием новых схем управления и деталей оборудования, способных повысить эффективность процесса нагрева и улучшить эксплуатационные характеристики установок. Основным функциональным узлом установок индукционного нагрева (УИН) является резонансный инвертор тока или напряжения, а также система управления. Применение резонансных инверторов повышает эффективность воздействия на материал токов высокой частоты. Для обеспечения автоматической подстройки частоты (АПЧ) необходимо согласовать частоту переключения транзисторов инвертора с частотой колебательного контура нагрузки. Этого можно добиться благодаря реализации нулевого фазового сдвига между током и напряжением.

Повышение скорости и качества нагрева достигается при использовании индукционного нагрева на резонансе. Ввиду изменяющихся параметров LC-контура рабочая частота инвертора должна быть больше резонансной частоты (рис. 1).

Функциональная схема ФАПЧ приведена на рис. 2.

Система управления использует информацию о фазе и частоте колебаний в LC-контуре для генерации управляющих импульсов транзисторов инвертора, который в установившемся режиме обеспечивает возбуждение колебаний в такт собственной частоты LC-контура. При пуске частота управляющих импульсов инвертора задается выше резонансной частоты, например, в два раза, а затем снижается, и уже при достижении тока в колебательном контуре (0,1–0,15) от максимального тока колебательного контура система управления переходит в режим обеспечения работы инвертора в резонансном режиме.

Система ФАПЧ постоянно согласовывает частоту работы силовых транзисторов инвертора с частотой нагрузочного контура. Микросхема К564ГГ1 используется для реализации ФАПЧ. В состав микросхемы фазовой автоподстройки частоты входят: генератор, управляемый напряжением (ГУН), фазовый компаратор, фильтр низкой частоты, представляющий собой интегрирующую цепь (рис. 2). Главный узел – ГУН, который вырабатывает однополярные импульсы амплитудой, близкой к напряжению питания. Выходное напряжение ГУН подается на один вход фазового компаратора ФК, а на второй его вход поступают внешние сигналы.

For citation:
Zelinsky I. V., Legostaev N. S., Phase-locked frequency control for induction heating installations. Электроцех №2 2025. 2025;2.
The full version of the article is available for subscribers of the journal
Article language:
Actions with selected: