인덕션 가열 전원 장치의 IGBT: 작동 원리 및 사용 이유

IGBT 산업용 유도 가열 장비에 사용되는 가장 일반적인 전력 반도체 장치 중 하나입니다.. 일반적인 유도 가열 전원 장치에서, 이는 인버터 스테이지 내부에 위치하여 DC 전력을 공진 회로 및 유도 코일에 필요한 교류 전기 에너지로 전환합니다..

단순화된 전원 경로는 다음과 같습니다.:

IGBT는 가열 결과를 자체적으로 결정하지 않습니다.. 인버터가 작동하는 시스템의 일부입니다., 공진 구성 요소, 유도 코일과 부하가 함께 작동해야 함.

Ⅰ. IGBT란??	Ⅴ. IGBT 스위칭 및 공진 가열 회로
Ⅱ. 유도 가열 전원 공급 장치에 IGBT를 사용하는 이유?	Ⅴ. IGBT와 DSP는 각각 무엇을 수행합니까??
Ⅲ. IGBT 또는 MOSFET?

Ⅰ. IGBT란??

IGBT는 약자 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터. 3개의 주요 단자를 갖춘 전력반도체 소자입니다.: 문, 컬렉터와 이미터.

유도가열 장비용, 중요한 점은 꽤 간단하다: IGBT는 게이트에서 제어되는 동안 비교적 높은 전압과 전류를 전환할 수 있습니다.. 이는 많은 매체에 적합합니다.- 및 고전력 인버터 설계.

유도전원 내부, IGBT는 일반적으로 스위치로 작동됩니다.. 선형 증폭기로 작동하는 대신 반복적으로 켜지고 끄는 방식.

이 스위칭은 DC 버스를 요구되는 동작 주파수에서 제어된 AC 출력으로 변환한다.

IGBT 기술은 전력 능력의 유용한 균형을 제공하기 때문에 산업 난방에 널리 채택되었다, 스위칭 성능, 신뢰성과 비용. 유일한 선택지는 아니다, 하지만. 기존 MOSFET과 SiC MOSFET도 사용된다, 특히 스위칭 주파수와 효율 요구사항이 변할 때 그렇다.

Ⅱ. 유도 가열 전원 공급 장치에 IGBT를 사용하는 이유?

유도 코일은 가열 공정에 적합한 주파수의 교류가 필요하다. 일반적인 상용 전원은 코일에 직접 연결할 수 없다.

들어오는 교류 전원은 먼저 정류된다. 이 인버터 그런 다음 생성된 직류 버스를 스위칭하여 공진 가열 회로에 공급한다.

여기서 IGBT가 사용된다.

생성된 전류가 유도 코일을 통해 흐르며 교번 자기장을 만든다. 도전성 작업물이 이 자기장에 들어갈 때, 금속에 전류가 유도되고 가공물에 열이 발생합니다..

산업 시스템의 경우, 장치 선택은 '고전력은 IGBT를 의미한다'와 같은 단순한 규칙이 아닌 컨버터 레벨에서 이루어집니다.”

적당한 주파수로 작동하는 고출력 강철봉 가열 시스템, 예를 들어, 소형 고주파 가열 장치와는 매우 다른 전기적 요구 사항을 생성합니다..

전압, 전류, 스위칭 주파수, 토폴로지, 냉각 및 공진 부하가 모두 선택에 영향을 미칩니다..

또 다른 실용적인 포인트가 있습니다. 유도 전원 공급 장치가 받는 부하는 완전히 고정되어 있지 않습니다..

강철 부품이 코일에 들어갈 때, 인버터로 반사되는 전기 부하가 변한다. 부품이 가열됨에 따라, 저항률이 변한다, 그리고 강자성 재료도 온도에 따라 자기적 특성이 변한다. 따라서 인버터와 제어 시스템은 부하 자체가 변하는 동안에도 안정적으로 작동해야 한다.

IGBT 유도 가열 전원 장치를 통한 전력 흐름.

Ⅲ. IGBT 또는 MOSFET?

실리콘 MOSFET은 일반적으로 스위칭 속도가 더 빠르며, 높은 스위칭 주파수가 필요한 곳에서 널리 사용된다. IGBT는 상당한 전압과 전류를 장치에 적합한 주파수에서 처리해야 하는 많은 산업 시스템에서 여전히 실용적인 선택으로 남아 있습니다..

SiC MOSFET는 이 한계를 더 확장시켰습니다.. 이들은 높은 전압 처리 능력과 더 빠른 스위칭을 결합합니다., 장치 비용이 들어가지만, 게이트 드라이브 설계, 보호 및 시스템 레이아웃도 고려해야 합니다..

IGBT의 한 가지 제한은 꺼지는 동작입니다.. 장치 내부에 저장된 전하는 꼬리 전류, 스위칭 손실의 원인이 되는 것. 처럼 스위칭 주파수 증가하다, 이 손실이 점점 중요해지는.

이는 IGBT가 모든 응용에 대해 단일 고정 최대 주파수를 가진다는 의미는 아니다. 장치 생성, 전류, 전압, 접합 온도 및 인버터가 하드 스위칭인지 소프트 스위칭인지.

유도 가열 장비에서, 반도체 선택은 실제 전력 수준, 주파수 범위, 공진 회로, 냉각 조건과 예상 부하.

Ⅴ. IGBT 스위칭 및 공진 가열 회로

대부분의 산업용 유도 가열 전원 공급 장치는 공진 부하를 사용한다.

유도 코일이 인덕턴스를 제공한다, 커패시터가 필요한 것을 형성하기 위해 추가되는 경우 공진 회로. 전원 공급 설계에 따라, 직렬 공진을 사용할 수 있다, 병렬 공진 또는 다른 공진 배열.

기본 관계는 다음과 같이 볼 수 있다:

산업용 유도 코일을 통과하는 전류는 매우 클 수 있다. 공진은 회로의 유도성 및 정전용량 부분 간 에너지 교환을 시스템이 처리하는 데 도움을 주며, 인버터는 작업물이 소비하는 실제 전력과 전기 손실을 공급한다.

이것이 또한 인버터를 코일과 독립적으로 설계할 수 없는 이유이다.

인덕터 변경, 가공물 형상 또는 운전 조건이 부하를 변경할 경우. 생산 기계에서, 이러한 변경은 전원 공급 장치의 작동 범위 내에 있어야 한다.

반도체 손실을 줄이기 위해 소프트 스위칭 기술이 자주 사용된다. IGBT가 최악의 전압과 전류 조합에서 스위칭하도록 강제하기보다는, 회로는 보다 유리한 전기 조건에서 스위칭이 이루어지도록 운전된다.

정확한 구현은 인버터 토폴로지에 따라 다릅니다..

많은 공진 유도 가열 인버터에서, 스위칭 주파수는 공진 회로의 작동 주파수와 밀접한 관련이 있습니다.. 정확한 관계는 인버터 토폴로지 및 제어 방법에 따라 다릅니다..

Ⅴ. IGBT와 DSP는 각각 무엇을 수행합니까??

현대 유도 가열 장비는 종종 다음과 같은 요소를 결합합니다. DSP 디지털 제어를 통한 IGBT 전력 변환.

그 사람들의 직업은 다르죠.

전원 공급 장치 구성에 따라 다름, 그 DSP 제어 시스템 전압 및 전류 신호를 처리할 수 있음, 규제하다 출력 전력, 작동 주파수를 제어하거나 추적합니다., 가열 시간 관리 및 고장 상황 대응.

자동화 장비에서, 동일한 제어 플랫폼은 PLC 또는 생산 라인 시스템과도 정보를 교환할 수 있습니다.. 온도 피드백, 프로세스 레시피, 선택한 시스템이 지원하는 경우 경보 한계 및 생산 기록을 추가할 수 있습니다..

이는 연속 생산에 특히 유용합니다.. 라인 속도의 변화, 공작물 사양이나 가열 요구 사항에 따라 다른 작동 조건이 필요할 수 있습니다., 전원 공급 장치는 제어된 방식으로 해당 프로세스를 따라야 합니다..

이 이유로, 인덕션 히터를 간단히 "IGBT 기계"라고 설명합니다.” 실제 성능에 대해서는 별로 언급하지 않습니다..

IGBT와 DSP는 분리되어 작동하지 않습니다.. 안정적인 유도 가열은 인버터에 따라 다릅니다., 공진 회로, 유도 코일, 부하에 맞는 냉각 시스템 및 제어 전략.

핵심 내용

한 IGBT 인버터 내부의 DC 버스를 전환합니다.; 그 자체로는 가열 결과를 결정하지 않습니다.. 사용 가능한 성능은 인버터에서 나옵니다., 공진 회로, 유도 코일, 부하에 맞는 냉각 및 제어. IGBT 사이의 선택, MOSFET 및 SiC는 전력을 따릅니다., 주파수, 토폴로지 및 변화하는 부하.

자주 묻는 질문

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유도가열에 사용되는 유일한 전원장치는 IGBT인가요??

아니요. 실리콘 MOSFET, SiC MOSFET도 사용, 특히 더 높은 스위칭 주파수에서. IGBT는 장치에 적합한 주파수에서 상당한 전압과 전류를 처리해야 하는 경우 여전히 실용적인 선택입니다..

IGBT 테일 전류란 무엇입니까?, 그리고 그게 왜 중요해??

테일 전류는 장치에 저장된 전하로 인해 꺼질 때 잠깐 동안 계속해서 흐르는 전류입니다.. 스위칭 손실이 추가됩니다., 스위칭 주파수가 증가함에 따라 손실도 증가합니다..

전력이 더 높다는 것은 항상 인버터가 IGBT를 사용해야 한다는 것을 의미합니까??

반드시 그런 것은 아닙니다. 전력 수준에 따라 장치 선택이 이루어집니다., 주파수 범위, 공진 회로, 냉각 및 예상 부하 - 단순한 '고전력'이 아니라 IGBT를 의미함” 규칙.

IGBT 유도 가열 전원 공급 장치에서 DSP의 역할은 무엇입니까??

IGBT는 전원 스위칭을 처리합니다.; DSP가 제어를 처리합니다., 모니터링 및 보호 - 출력 전력 조절, 추적 빈도, 가열시간 관리 및 장애대응.