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동시 이중주파수 구동을 이용한 유도가열용 인버터
Inverter for Induction Heating using Simultaneous Dual-Frequency Method 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.16 no.6, 2011년, pp.554 - 560  

신우석 (두원공대 전기과) ,  박희창 (한국기계연구원)

초록
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단일 주파수로 유도가열에 의한 표면 경화 열처리 공정에서 생기는 설비의 이중 투자 문제 및 열처리 공정시간을 단축할 수 있도록 하기 위해 하나의 공정에서 두가지 공정을 동시에 처리할 수 있도록 해주는 동시 이중 주파수(Simultaneous dual frequency: SDF) 구동기법 기술에 대해 설명한다. 본 논문에서는 듀얼 방식의 인버터를 제안하여 이중 주파수(Dual frequency) 구동기법을 구현하였으며 시뮬레이션과 실험을 통해 제안된 인버터의 이중 주파수제어 및 전력제어를 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Single-frequency induction heating equipment caused by a hardening heat treatment process of the double investment in the issue and allow the heat treatment process in order to shorten the time from one process to work simultaneously on two kinds of processes that allow Simultaneous Dual Frequency(S...

주제어

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문제 정의

  • 상기의 단일 주파수 유도가열 표면경화 열처리 공정에서 생기는 설비의 이중투자 문제 및 공정시간을 단축할 수 있도록 하기 위해 하나의 공정에서 두 가지 공정을 동시에 처리할 수 있도록 해주는 동시 이중 주파수 구동기법 기술에 대해 개발하고자 한다. 이를 통해 기어와 같은 요철이 있는 복잡한 기계부품의 Tip과 Root 부분이 균일하고 신속하게 열처리 가능하게 하고 열처리 공정을 간소화를 통한 생산성 향상과 열처리의 정밀화에 기여할 수 있다.
  • 이 방식은 전력부회로는 복잡하지만, 제어성과 안정성이 우수한 장점을 갖는다. 제안하는 인버터에 대한 설계와 시험을 수행하였고 그 타당성을 입증하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유도가열 장비는 어디 분야에 이용되고 있는가? 유도가열 장비는 생산설비의 합리화, 품질향상의 필요성, 전력의 절감을 위해 전자, 정밀기계, 금속, 자동차공업 등 여러 분야에 이용되고 있다. 최근에는 새로운 고속 대전력 반도체 전력 소자들의 개발에 의해 가능한 스위칭 범위가 20kHz∼수백kHz인 공진형 인버터의 설계와 대용량을 위한 병렬운전에 관련된 기술이 용이해졌다[1].
동시 이중 주파수 구동기법 기술이란? 단일 주파수로 유도가열에 의한 표면 경화 열처리 공정에서 생기는 설비의 이중 투자 문제 및 열처리 공정시간을 단축할 수 있도록 하기 위해 하나의 공정에서 두가지 공정을 동시에 처리할 수 있도록 해주는 동시 이중 주파수(Simultaneous dual frequency: SDF) 구동기법 기술에 대해 설명한다. 본 논문에서는 듀얼 방식의 인버터를 제안하여 이중 주파수(Dual frequency) 구동기법을 구현하였으며 시뮬레이션과 실험을 통해 제안된 인버터의 이중 주파수제어 및 전력제어를 검증하였다.
경화처리 방식에서 단일 주파수만으로 인버터 및 매칭 회로를 적용할 경우는 고주파 구동에서는 치고만 열처리가 되고, 저주파 구동에서는 치저(골)만 열처리가 되는 문제가 있다, 이를 해결하기 위한 방법은? 경화처리 방식에서 단일 주파수만으로 인버터 및 매칭 회로를 적용할 경우는 고주파 구동에서는 치고만 열처리가 되고, 저주파 구동에서는 치저(골)만 열처리가 되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해서는 중주파수(Medium Frequency : MF) 열처리 공정 및 고주파(High Frequency : HF) 열처리 공정으로 구분해서 생산 프로세스를 갖춰야 하며, 이 경우 변형의 원인이 되는 full heating을 방지하기 위하여 열처리 공정이동이 매우 빨라야하는 어려움이 있으며 공정이 복잡해지고 설비의 이중 투자 문제등과 같은 단점이 있다.
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참고문헌 (8)

  1. Schonknecht, A, De Doncker, R.W.A.A, "Novel topology for parallel connection of soft-switching high-power high-frequency inverters," Industry Applications IEEE Transactions on, Vol. 39, pp.550-555. March-April 2003. 

  2. V. Esteve, J. Jordan, E. J. Dede, E. Sanchis-Kilders, E. Maset, "Induction heating inverter with simultaneous dual frequency output", IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition 2006, pp. 1505-1509, Mar., 2006. 

  3. V. Esteve, J. Pardo, J. Jordan, E. J. Dede, E. Sanchis-Kilders, E. Maset, "High Power Resonant Inverter with Simultaneous Dual-frequency Output", IEEE Power Electronics Specialists Conference 2005, pp. 1278-1281, June, 2005. 

  4. Schwenk W., "Simultaneous Dual-Frequency Induction Hardening", Heat treating Progress 2003, pp.35-38, May, 2003. 

  5. N.S. Baytndtr, 0. Kukrer and M. Yakup, "DSP-based PLL-controlled 50-100 kHz 20 kW high-frequency induction heating system for surface hardening and welding applications", IEE Proceedings 2003, pp.365-371, May, 2003. 

  6. M. Kamli, S. Yamamoto, M. Abe, "A 50-150 kHz half-bridge inverter for induction heating applications", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 43, pp. 163-172, Feb., 1996. 

  7. Bayindir, N.S., Kukrer, O., Yakup, M. "DSP-based PLL-controlled 50-100 kHz 20 kW high-frequency induction heating system for surface hardening and welding applications," Electric Power Applications IEE Proceedings, Vol. 150, pp.365-371, May 2003. 

  8. 신우석 외, "동시 이중주파수 구동 유도가열 인버터 설계", 전력전자학회 하계학술대회 논문집, pp. 82-84, 2009. 

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