La aparición de nuevos dispositivos semiconductores de conmutación cada vez másrápidos y capaces junto con el uso de modernas técnicas de control ha permitido la mejora deparámetros básicos de los equipos industriales como son la fiabilidad, la seguridad y elrendimiento. En calentamiento por inducción, el uso de estos nuevos dispositivos ha permitidoademás el aumento de la potencia y frecuencia de funcionamiento con lo que se han evidenciadolos efectos perjudiciales que provocan las diversas magnitudes parásitas que aparecen en loscomponentes y conexiones de estos equipos. El presente trabajo se basa en el estudio de estosefectos y en el análisis y diseño de circuitos capaces de resolver los problemas que estos planteanen inversores resonantes paralelo para aplicaciones de calentamiento por inducción con el objetode aumentar su rendimiento y fiabilidad trabajando a altas frecuencias.En la actualidad la gama de frecuencias en las aplicaciones de calentamiento porinducción está cubierta mediante convertidores cuyas tecnologías han sido elegidas optimizandocriterios de coste, fiabilidad y rendimiento. A partir de algunas decenas de kilohercios elrendimiento y la fiabilidad de los convertidores con transistores IGBT baja haciendo aconsejablecubrir las aplicaciones en estas frecuencias con convertidores con transistores MOS.A continuación se muestra la situación que se puede alcanzar incorporando las técnicasque aquí se presentan. La gama de frecuencias de los convertidores con transistores IGBT seextiende hasta alcanzar los 100 kHz con lo que pueden sustituir en este segmento de frecuenciasa los transistores MOS reduciendo consecuentemente el coste del equipo. De un modo análogose incrementará la frecuencia de trabajo de los convertidores con transistor MOS que podránsustituir en la práctica totalidad de aplicaciones a los generadores con tubo electrónico.Seguidamente se hace un breve resumen de los contenidos de cada unos de los capítulosde esta memoria.El primer capítulo muestra una introducción al calentamiento por inducción dando unarelación de las necesidades de este sector industrial y las soluciones aportadas por la ElectrónicaIndustrial en el transcurso de los últimos años.Los equipos generadores utilizados en caldeo por inducción tienen como punto comúnque la carga es un circuito resonante. En el segundo capítulo se aborda el análisis y condicionesde carga de las distintas configuraciones resonantes paralelo así como la caracterización de loscomponentes básicos de los convertidores y el estudio de sus estructuras topológicas dando unaespecial atención a los circuitos inversores con carga resonante paralelo.Una vez caracterizados los circuitos de salida y definidas las topologías del convertidor,en el tercer capítulo se estudian los procesos de conmutación de los dispositivos conmutadoresen inversores con carga resonante paralelo para diferentes condiciones de funcionamiento. Estosprocesos se pueden mejorar con el uso de redes de ayuda a la conmutación cuyo funcionamientotambién será analizado. En este capítulo se introducen las técnicas del disparo de losconmutadores del inversor para conseguir conmutaciones suaves que reduzcan las pérdidas deconmutación permitiendo así la posibilidad de aumentar tanto la potencia como la frecuencia delconvertidor. El estudio de este sistema de control se hará en el cuarto capítulo y se completarámediante su modelización y estudio dinámico.En el capítulo quinto se estudiará el funcionamiento del inversor resonante paralelo encondiciones de cortocircuito exponiéndose los problemas que implica esta circunstancia y laefectividad de las soluciones propuestas.Finalmente, en los dos últimos capítulos se mostrarán los resultados experimentalesobtenidos sobre generadores con inversor resonante paralelo de alta frecuencia contransistores IGBT y MOS para calentamiento por inducción y la relación de aportaciones deeste trabajo. / The appearance of new devices more and more fast and capable switchingsemiconductors together with the use of modern control techniques has allowed the improvementof basic parameters of the industrial teams as they are the reliability, the security and theefficiency. In induction heating, the use of these new devices has allowed the increase of thepower and operation frequency. With this, the harmful effects that cause the parasitic magnitudesin the components and connections appears. The present work is based on the study of theseeffects and in the analysis and design of circuits able to solve the problems in parallel resonantinverters for induction heating applications in order to increasing its efficiency and reliabilityworking at high frequencies.Subsequently a brief summary of the contents is made of each one of the chapters of thismemory. The first chapter shows an introduction to the induction heating giving a relationship ofthe necessities of this industrial sector and the solutions contributed by the Industrial Electronicsin the course of the last years. In the second chapter it is approached the analysis and conditionsof load of the different configurations of the parallel resonant circuit as well as thecharacterisation of the basic components of the converters and the study of their structures. In thethird chapter the processes of commutation of the devices switches are studied in inverters withparallel resonant load for different operation conditions. The soft commutations techniques areintroduced to reduce the commutation losses allowing this way the possibility to increase asmuch the power as the frequency of the converter. The study of this control system will be madein the fourth chapter and it will be completed by means of its modelización and dynamic study.In the chapter fifth the parallel resonant investor's operation will be studied under short circuitconditions. Finally, in the last two chapters the experimental results obtained on generatorswith parallel resonant inverters of high frequency for induction heating will be shown.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UV/oai:www.tdx.cat:10803/9723 |
| Date | 12 November 1999 |
| Creators | Esteve Gómez, Vicente |
| Contributors | Dede, Enrique J., Universitat de València. Departament d'Enginyeria Electrònica |
| Publisher | Universitat de València |
| Source Sets | Universitat de València |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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