補助 ZVS PWM 制御 高周波 인버터를 利用한 電磁誘導 流體加熱 시스템에 關한 硏究

Abstract

본 연구에서는 전압형 싱글 엔디드 푸시 풀 (SEPP) 부분 공진 영전압 소프트 스위칭 인버터 및 소프트 스위칭 동작 영역 확대하기 위해 액티브 보조 스위치와 제2 공진 커패시터를 추가한 새로운 고주파 인버터 회로 토폴로지를 채택하여 그 작동 원리 및 특성을 나타내었다. 이러한 고주파 인버터의 새로운 응용으로 본 고주파 인버터 제어에 의한 전자유도 유체 가열 시스템을 채택하여 효율적으로 과열 증기 생산을 위한 새로운 전자유도 발열체와 새로운 인버터 전원을 포함한 전체 시스템 장치에 대해 서술하였다. 그리고 전자유도 유체 가열부는 내열성 워크 코일을 감은 비자성 세라믹으로 만들어진 파이프내에 신소재 카본 세라믹 발열체를 삽입한 구조이며, 이 내열성 워크 코일에 고주파 인버터에 의해 고주파 전류를 흘리는 것으로 카본 세라믹 발열체를 전자유도 가열시키는 것을 기본으로 하고 있다. 파이프 라인내에 흐르는 유체는 이 전자유도에 의해 발열 카본 세라믹과 접촉하여 포화 증기보다 열 방사성 무산소 증발 유체의 건조 증기인 과열 증기로 가열된다. 이 새로운 인버터 전원 시스템은 상용 3상 220[V]를 다이오드 정류기에 따라 등가적으로 직류 전압원으로 변환하고 또한 고주파 인버터에 의해 고주파의 교류로 변환시켜 워크 코일로 공급된다. 본 논문에서 제안한 고주파 인버터는 기존과 같은 하드 스위칭 방식이 아닌 소프트 스위칭 PWM 제어가 가능하면서도 출력 주파수 일정 출력 제어가 가능해지는 새로운 보조 ZVS PWM 제어 고주파 인버터 회로의 토폴로지를 제안하였으며, 그 작동 원리 및 특징에 대해 서술하였다.

This paper presents an innovative prototype of a electromagnetic induction based fluid heating appliance using voltage-fed single-ended push-pull zero voltage switching inverter which add a single auxiliary ZVS PWM and secondary resonant capacitor. This innovative induction heated fluid- heating appliance used for the industrial pipeline system is basically composed of a three-phase diode rectifier with smoothing DC capacitor filter link, voltage-fed single-ended push-pull zero voltage switching inverter which add a single auxiliary ZVS PWM and secondary resonant capacitor with CFVP function, specially designed fluid heater, which is made of electromagnetic induction heated type carbon ceramics material with many spots in order to generate heat by eddy current losses in the pipeline systems. The carbon ceramics materials are effectively applied for electromagnetic induction eddy current heated exchanger in new generation to heat the moving fluid such as liquid and This material is incorporated into the high temperature proof ceramic vessel working coil connected to the high frequency inverter treated here. Its operating principle is illustrated including unique features and is evaluated on the basis of its computer simulation and experimental results of 6[kW] bread board appliance for hot water producer and superheated steam generator.