誘導加熱のパワーエレクトロニクスデバイス

誘導加熱は主に金属の製錬、保温、焼結、溶接、焼入れ、焼き戻し、ジアテルミー、液体金属の精製、熱処理、パイプの曲げ、結晶成長などに使用されます。誘導電源は整流回路、インバータ回路、負荷回路、制御・保護回路から構成されます。

誘導加熱用中周波電源技術は、交流電源周波数（50Hz）を直流電力に整流し、サイリスタやMOSFET、IGBTなどのパワー半導体素子を介して中周波（400Hz～200kHz）に変換する技術です。この技術は、柔軟な制御方法、大きな出力電力、ユニットよりも高い効率を特徴とし、加熱要件に応じて周波数を変更するのに便利です。

中小型電源装置の整流器は三相サイリスタ整流を採用しています。大電力電源装置には、電源の電力レベルを向上させ、系統側高調波電流を低減するために、12パルスサイリスタ整流が適用されます。インバータ電源ユニットは高電圧大電流高速スイッチサイリスタを並列、直列接続して構成され、高出力を実現します。

インバータと共振回路はその構造的特性により、1) 並列共振型、2) 直列共振型の 2 種類に分けられます。

並列共振型：高電圧大電流水冷サイリスタ（SCR）を電流型インバータ電源部に構成し、サイリスタを重畳することで高出力を実現します。共振回路は一般に完全な並列共振構造を使用し、主に加熱処理プロセスに適用される、さまざまな要件に応じてインダクタの電圧を増加させるために倍電圧モードまたはトランスモードを選択します。

直列共振型：高電圧大電流水冷サイリスタ（SCR）と高速ダイオードを用いて電圧型インバータ電源部を構成し、サイリスタを重畳することで高出力を実現します。共振回路は直列共振構造を採用し、負荷要件に合わせてトランスを採用しています。系統側での力率が高く、電力調整範囲が広く、加熱効率が高く、起動成功率が高いという利点に加えて、近年ますます広く使用されており、主に溶解プロセスに適用されています。

Runau 製高速スイッチ サイリスタは、製造プロセスの改善後、中性子線照射などのプロセスを使用してターンオフ時間をさらに短縮し、その結果電力容量が向上しました。

誘導加熱中周波電源はサイリスタを主電源装置として採用し、動作周波数8kHz以下のあらゆる分野をカバーしています。出力電力容量は50、160、250、500、1000、2000、2500、3000kW、5000KW、10000KWに分けられ、動作周波数は200Hz、400Hz、1kHz、2.5kHz、4kHz、8kHzです。鉄鋼溶解および蓄熱用の10トン、12トン、20トンで、主な電源設備は中周波電源です。現在、最大出力電力容量は40トンの20000KWになります。そして、サイリスタは、適用される重要な電力変換および反転コンポーネントです。

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