Characteristics of quasi variable capacitors for induction heating

Abstract

In this study, the diesel emission control system using induction heating is proposed as a method of reducing toxic substances included in exhaust gas. When the trapping filter of that system is heated by induction heating, ferromagnetic metals are suitable for that filter. However, they are transmuted to paramagnetic metals at high temperature more than Curie temperature. Therefore, automatic resonance tracking control is required to prevent breakdown of power supply because the equivalent circuit parameters of induction heating are rapidly changed at this temperature. Generally, although resonant frequency is tracked by PFM (Pulse Frequency Modulation), it is desirable to operate at constant frequency because the heating piece is changed in accordance with an operating frequency. Accordingly, we have proposed the quasi variable capacitor to maintain a resonance. This paper presents a comparison of the behavior of the proposed quasi variable capacitors. An analytical study of the proposed quasi variable capacitor is performed, and the main results are shown. The results derived from this analysis and the feasibility are verified through experimental prototype.I.

Técnica de Rastreamento de Máxima Potência Baseada em Sistemas Fotovoltaicos Aplicada ao Aquecimento por Indução

“…Aquecer o material até a Temperatura de Curie pode, inclusive, causar danos à fonte de alimentação do sistema (Kubota and Fukushima, 2015). Pensando na prevenção de alguma possível avaria Kubota and Fukushima (2015) sugerem que a comutação do sistema se mantenha suave mesmo com a alteração dos parâmetros e propõem a utilização de capacitores variáveis para atingir esse objetivo.…”

“…Os capacitores variáveis têm como principal característica o controle no rastreamento da ressonância, mantendo uma frequência constante. Com isso, o sistema pode ser ajustado para uma frequência de operação tal que, corresponda à profundidade de penetração ideal proporcionando a melhor eficiência no aquecimento (Kubota and Fukushima, 2015). A Figura 5 mostra o capacitor variável juntamente com o conversor em ponte completa.…”

“…Temperatura [ºC] Indutância [µH] Resistência [Ω] Fig. 1 Variação dos parâmetros x temperatura, Fonte: (Kubota and Fukushima, 2015) (adaptado).…”

“…Conforme Kubota and Fukushima (2015), há uma redução brusca na indução e resistência elétrica do conjunto peça e bobina quando a temperatura ultrapassa a denominada Temperatura de Curie.…”

“…Além dos problemas de variação dos parâmetros da carga em função da mudança de temperatura, Jimenez et al (2014) explica que existe uma dificuldade em combinar as condições da fonte com o desempenho desejado da carga. Alguns métodos para solucionar esse problema são conhecidos na literatura, como os estudos de Kubota and Fukushima (2015), que aplicam capacitores variáveis no aquecimento por indução. Porém, não foram encontradas na literatura referências empregando técnicas de rastreamento de máxima potência em conjunto com capacitores variáveis no processo de aquecimento estudado neste artigo.…”