توصيفگر ها :
كوره القايي , مبدل رزونانسي فركانس بالا , چندبرابر كننده فركانسي , كلمپ اكتيو با سوييچينگ نرم
چكيده فارسي :
كوره‌هاي القايي و عمليات‌هاي حرارتي و بعضي از دستگاه‌جوش‌هاي القايي دستگاه‌هايي هستند كه در يك فلز رساناي مغناطيس بدون تماس با جسم و تنها از طريق كوپل مغناطيسي جريان الكتريكي ايجاد مي‌كنند. اين جريان الكتريكي با گردش در جسم رسانا موجب ايجاد تلفات گرمايي و طبيعتا گرم شدن قطعه مي‌شود. بسته به اندازه جريان گردشي، قطعه مي تواند ذوب شود يا دماي آن تا اندازه دلخواهي افزايش پيدا كند. مشخص است مهمترين كاربرد گرمايش القايي در صنايع ريخته‌گري و ذوب فلزات و متالوژي و عمليات‌هاي سختكاري حرارتي وابسته به اين صنعت مي‌باشد. امروزه با رشد روز‌افزون صنعت استفاده از كوره‌ها و گرمكن‌هاي القايي فركانس بالا بيشتر مورد توجه بوده است. در فرايند خالص سازي مواد نيمه‌هادي استفاده از كوره‌هاي القايي فركانس‌بالا امري ضروري است. همچنين در برخي كاربرد‌هاي تحقيقاتي و آزمايشگاهي بايد از ميدان مغناطيسي فركانس بالايي در حدود 200 الي 500 كيلوهرتز استفاده كرد كه نيازمند يك مبدل القايي فركانس بالا است. طراحي مبدل رزونانسي فركانس بالا و توان بالا براي كوره القايي با چالش‌هاي گوناگوني رو‌به‌رو است كه مهمترين چالش آن اين است كه سوييچ‌هاي قدرت كه براي توان‌هاي بالا مورد استفاده قرار مي‌گيرند، معمولا كند هستند. با اين وجود توپولوژي‌هايي وجود دارد كه مي‌توان از آنها براي ساخت مبدل رزونانسي فركانس بالا بهره‌جست. كوره‌هاي القايي لامپي كوره‌هايي با فركانس كاري بالا تا حدود 2 مگاهرتز و توان حدود 10 كيلوووات را شامل مي‌شوند. اما اين نوع كوره‌ها خيلي قديمي هستند و اصلي ترين قطعه آنها كه لامپ خلا است بسيار گران قيمت و ناياب است. توپولوژي‌هايي براي رفع اين مشكل ارائه شده اند. در اين رساله از روش چندبرابر كردن فركانس استفاده شده است. بدين صورت كه در توپولوژي پيشنهادي چند سوييچ موازي هم قرار مي‌گيرند و بصورت ناهمپوشان كليد‌زني مي‌شوند. اگر مثلا سه سوييچ قدرت با هم موازي شده باشند فركانس جريان و ولتاژ خروجي سه برابر فركانس كليد‌زني هر سوييچ قدرت است. بنابراين با اين روش از سوييچ‌هاي قدرت توان بالا براي ساخت مبدل رزونانسي فركانس بالا استفاده مي‌شود. در توپولوژي رزونانسي پيشنهادي سوييچ‌هاي قدرت هم در لحظه روشن شدن و هم در لحظه خاموش شدن بصورت نرم كليد‌زني مي‌شوند. بنابراين در توپولوژي پيشنهادي تلفات سوييچينگ به حداقل مقدار خود رسيده است. در توپولوژي رزونانسي پيشنهادي حداكثر ولتاژ سوييچ قدرت چند برابر ولتاژ يكسو‌شده ورودي است. بنابراين با اضافه نمودن مدار اكتيو كلمپ سوييچ-خازني به موازات ترانس فركانس بالا حداكثر ولتاژ سوييچ تا مقدار مناسبي كاهش مي‌يابد. زمانبندي كليد‌زني سوييچ اكتيو كلمپ بگونه اي است كه سوييچ اكتيو كلمپ نيز بصورت نرم كليد‌زني مي‌شود. در اين پايان‌نامه يك نمونه عملي مبدل رزونانسي 250 كيلوهرتز با توان 1500 وات براي تست‌هاي مورد نياز ساخته شد.
چكيده انگليسي :
Induction furnaces and heat treatments and some induction welding devices are devices that generate electricity in a magnetically conductive metal without contact with the body and only through the magnetic coupling. This electric current circulates in the conductive body, causing heat loss and naturally heating the part. Depending on the flow rate, the part can be melted or the temperature can be increased to any size. It is clear that the most important application of induction heating in the foundry and smelting industries and metallurgy and thermal hardening operations is related to this industry. Today, with the increasing growth of the industry, the use of high frequency induction furnaces and heaters has received more attention. In the process of purification of semiconductor materials, the use of high frequency induction furnaces is necessary. Also, in some research and laboratory applications, a high frequency magnetic field of about 200 to 500 kHz must be used, which requires a high frequency induction converter. Designing high frequency and high power resonance converters for induction furnaces faces various challenges, the most important of which is that the power switches used for high power are usually slow. However, there are topologies that can be used to build high-frequency resonance converters. Vacuum lamp induction furnaces include furnaces with a high operating frequency of up to about 2 MHz and a power of about 10 kW. But these furnaces are very old and their main component, the vacuum lamp, is very expensive and rare. Topologies have been proposed to solve this problem. In this thesis, the method of frequency multiplication is used. In this way, several parallel switches are placed in the proposed topology and are switched on non-overlapping. For example, if three power switches are parallel to each other, the current frequency and output voltage are three times the switching frequency of each power switch. Therefore, with this method, high power switches are used to build high frequency resonance converters. In the proposed resonance topology, the power switches are switched on softly both on and off. Therefore, in the proposed topology, the switching losses are minimized. In the proposed resonance topology, the maximum stress of the switch is many times the input rectifier voltage. Therefore, by adding the active switch-capacitor circuit in parallel with the high frequency transformer, the maximum switch voltage is reduced to a suitable value. The active clamp switch switching timing is such that the active clamp switch is also soft-switching.
