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、主に金属の精錬、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、結晶の成長に使用されます。誘導電源は、整流回路、インバータ回路、負荷回路、制御および保護回路で構成されています。

誘導加熱用の中周波電源技術は、交流電力周波数（50Hz）を整流して電力を誘導し、サイリスタ、MOSFET、IGBTなどのパワー半導体デバイスを介して中周波（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、ユニットよりも高い効率を特長としており、加熱要件に応じて周波数を変更するのに便利です。

中小電源装置の整流器は、三相サイリスタ整流器を採用しています。高電力電源装置の場合、電源の電力レベルを改善し、グリッド側の高調波電流を減らすために、12パルスのサイリスタ整流が適用されます。インバータパワーユニットは、高電圧大電流高速スイッチサイリスタを並列接続し、直列接続して高出力を実現しています。

インバータと共振回路は構造特性により2種類に分けられます：1）並列共振型、2）直列共振型。

並列共振型：高電圧大電流水冷サイリスタ（SCR）を使用して電流型インバータパワーユニットを形成し、サイリスタを重ね合わせることで高出力を実現しています。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で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上げるために二重電圧または変圧器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使用して電圧型インバータパワーユニットを形成し、サイリスタを重ね合わせることで高出力を実現しています。共振回路は直列共振構造を採用しており、負荷要件に合わせてトランスを採用しています。グリッド側の力率が高く、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、主に溶解プロセスに適用されています。

製造工程の改善後、ルナウが製造した高速スイッチサイリスタは、中性子放射などの工程を利用してターンオフ時間をさらに短縮し、その結果、電力容量が改善されています。

誘導加熱中周波電源は、主電源装置が8kHz未満の動作周波数ですべてのフィールドをカバーしているため、サイリスタを採用しています。出力電力容量は50、160、250、500、1000、2000、2500、3000kW、5000KW、10000KWに分けられます。動作周波数は200Hz、400Hz、1kHz、2.5kHz、4kHz、8kHzです。10トン、12トン、20トンの鋼の溶解と熱の予約のために、主な電力設備は中周波電源です。これで、最大出力電力容量は40Tonの20000KWになります。そして、サイリスタは、適用される主要な電力変換および反転コンポーネントです。

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