具有：接近配置的多个感应加热线圈（11、12、13）；与该感应加热线圈（11、12、13）分别串联连接的电容器（21、22、23）；多个逆变装置（30、35、31），它们将从直流电压变换而成的高频电压施加到各个所述感应加热线圈和电容器的串联谐振电路；以及控制电路（50），其进行控制，使得多个逆变装置频率相同且电流同步，并且，向多个感应加热线圈供给最大电力的特定逆变装置产生的高频电压与流过串联谐振电路的谐振电流之间的相位差最小，将施加到多个逆变装置的直流电源电压（Vdc）设定成使得逆变装置的输出电压（Vinv）超过互感电压（Vm）的电压。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】具有：接近配置的多个感应加热线圈（11、12、13）；与该感应加热线圈（11、12、13）分别串联连接的电容器（21、22、23）；多个逆变装置（30、35、31），它们将从直流电压变换而成的高频电压施加到各个所述感应加热线圈和电容器的串联谐振电路；以及控制电路（50），其进行控制，使得多个逆变装置频率相同且电流同步，并且，向多个感应加热线圈供给最大电力的特定逆变装置产生的高频电压与流过串联谐振电路的谐振电流之间的相位差最小，将施加到多个逆变装置的直流电源电压（Vdc）设定成使得逆变装置的输出电压（Vinv）超过互感电压（Vm）的电压。【专利说明】感应加热装置、感应加热装置的控制方法以及控制程序
本专利技术涉及具有向感应加热线圈提供高频电力的逆变装置的感应加热装置、感应加热装置的控制方法以及控制程序。
技术介绍
在对钢坯(billet:铸锭)进行锻造、压制和推出而精加工成各种产品之前，例如需要将钢坯加热到稳定温度1250°C使其软化。在要用单一的线圈将棒状的钢坯保持在稳定温度时，温度分布变得不均匀，因此在准备(stand by)时、从准备时转移到通常加热时等，有时会产生没有在过渡时变成预定温度的无用的烧制材料。此外，在要将两端部保持在稳定温度时，中央部变成高温，有时炉自身也会熔化。因此，在加热中采用感应加热装置，该感应加热装置将感应加热线圈分割成多个，按照分割而成的每个感应加热线圈单独地连接高频电源(例如逆变器)而进行电力控制。但是，分割而成的各个感应加热线圈彼此靠近，以防止感应加热线圈间的温度降低，因此存在互感M，成为产生互感电压的状态。因此，各逆变器成为经由互感M而并联运转的状态，在逆变器彼此之间电流相位存在偏差的情况下，有时在逆变器彼此之间发生电力交换。即，由于各逆变器的电流相位的偏差，在分割而成的感应加热线圈之间，磁场产生相位差，因此在相邻的感应加热线圈的边界附近磁场减弱，基于感应加热电力的发热密度下降。结果，有可能在被加热物(钢坯或晶片等)的表面产生温度不均。因此，由专利技术人等提出了如下的“区域控制感应加热(Zone ControlledInduction Heating:ZCIH)”的技术:即使在相邻的感应加热线圈之间存在互感M而产生互感电压的状况下，也能够使得在逆变器彼此之间不流过循环电流，并且使得发热密度不会在分割而成的感应加热线圈的边界附近下降，从而进行感应加热电力的适当控制。根据该ZCIH技术，各电源单元分别构成为具备降压斩波器和电压形逆变器(以下，简称作逆变器)。并且，被分割成多个电力供给区域的各电源单元单独地与分割而成的各个感应加热线圈连接而进行电力供给。此时，各电源单元中的各个逆变器被进行电流同步控制(即电流相位的同步控制)，使流过各逆变器的电流相位一致，从而使得在多个逆变器彼此之间不流过循环电流。换言之，使得在多个逆变器之间不会发生电流交换，从而使得不会由于流入逆变器的再生电力而产生过电压。另外，逆变器通过使流过分割而成的各个感应加热线圈的电流相位一致，使得基于感应加热电力的发热密度不会在各感应加热线圈的边界附近急剧下降。而且，各降压斩波器改变各个逆变器的输入直流电压，从而进行各逆变器的电流振幅控制，进行向各感应加热线圈供给的感应加热电力的控制。即，专利文献I公开的ZCIH技术通过按照每个降压斩波器进行电流振幅控制，从而按照每个区域进行感应加热线圈的电力控制，并通过各逆变器的电流同步控制，实现了多个逆变器彼此之间的循环电流的抑制和各感应加热线圈的边界附近基于感应加热电力的发热密度的均匀化。使用这样的ZCIH技术，降压斩波器的控制系统和逆变器的控制系统进行单独的控制，从而能够任意地控制被加热物上的发热分布。即，通过专利文献I公开的ZCIH技术，能够进行快速且精密的温度控制以及温度分布控制。专利文献I中记载的技术公开有逆变器电路，在该逆变器电路中，与加热线圈串联地连接谐振电容器而构成电流谐振逆变装置，并且，将单一的整流装置(斩波器)作为供给直流电力的电源连接到多个谐振型逆变装置，通过改变公共施加到多个谐振型逆变装置的电源电压，增长矩形波电压的上升定时与谐振电流的过零定时之间的相位差，实现ZVS(Zero Voltage Switching:零电压开关动作),从而减少了整流二极管的恢复损耗。此外，在专利文献2中公开有向与多个感应加热线圈单独地连接的逆变器同时供给直流电力而使多个感应加热线圈同时工作的技术。该技术是如下技术:求出使额定输出电流运转时的额定时输出电压、和额定时电压下降与额定时感应电压之和的比为预定值以上的系数，以及此时的控制对象逆变器的额定时输出电压与额定输出电流之间的相位角，对控制对象逆变器的输出频率进行控制，使得任意运转时的控制对象逆变器能够得到求出的系数(在实施方式中是“2”)和相位角。现有技术文献专利文献【专利文献I】日本特开2010-287447号公报【专利文献2】日本特开2004-134138号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题.另外，不将感应加热线圈分割成多个的、由I个区域构成的一般的感应加热装置能够使运转频率追随固有谐振频率进行运转，能够通过将逆变装置的输出矩形波电压的上升定时与谐振电流的过零定时之间的相位差设为最小，进行提高功率因数的最小相位角运转。关于这一点，在将感应加热线圈分割成多个的专利文献1、2的技术的情况下，相位角由于互感电压而增大，因此无法在全部区域中进行最小相位角控制。因此，可考虑仅在输出电力较大的区域(区域2)中将相位角控制成最小。但是，钢坯存在超过居里点的温度上升引起的从磁性体到非磁性体的变化、由被加热物的形状变化(空隙变化)引起的相位角变化(相位角降低)，从而具有固有谐振频率变高并且谐振电流变成大约3倍的特性。 冷料热料空芯线圈等效电阻R (比率)I0.3 0.15(大约7倍)电感L (μΗ) 11884 110在不是相位角最小控制对象的区域(区域1、区域3)快速变成超过居里点的温度的情况下，电感L变小，因此固有谐振点变高。(当固有谐振点变高时，在频率恒定的逆变器中，用于流过预定电流的相位角降低，从而功率因数变良。)但是,在固有谐振点变高时,逆变器电压Vinv小于互感电压Vm(Vinv < Vm),从而流过急剧的相反相位电流(反向电流)(图2的(a))。例如，空线圈相对于冷料线圈，等效电阻R是1/7，因此互感电压Vm不会发生变化，等效电阻的电压下降Vk或等效电感的电压下降\降低。结果，逆变器电压Vinv有时小于互感电压Vm，不能说在全部的负载状态下都能够正常运转。此外，当区域1、区域3 (相邻区域)变成稳定温度时输出电流减少，因此最大输出区域(该区域)的相位角有时变小。该情况下，谐振电流从负转变成正时的过零定时与逆变器的矩形波输出电压的上升定时相比超前，有时无法维持ZVS。例如，参照示出温度变化的图9，在加热完成的稳定温度(1250°C)附近电流急剧降低，因此最先到达稳定温度的区域成为最小电流，未到达区域继续是大电流。此时，在最小电流区域中，逆变器的输出电压Vinv比从相邻的区域到达的互感电压Vm小，无法进行正常运转。因此，本专利技术的目的在于，提供一种能够确保应输出最大电力的区域的正常运转的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：内田直喜，川中启二，阿尾高广，
申请(专利权)人：三井造船株式会社，
类型：
国别省市：
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