Предложено применение трехфазно-однофазного непосредственного преобразователя частоты в качестве источника питания установок индукционного нагрева металлов с целью повышения входного коэффициента мощности. Рассмотрены схемы силовой части, системы управления и ее алгоритмы, исследованы электромагнитные процессы на машинных имитационных моделях.

На основании анализа электромагнитных и тепловых процессов высокочастотного индукционного нагрева металлических лент определены безразмерные параметры, позволяющие разработать приближенные математические модели указанных процессов. Для тепловых процессов найдены условия, при которых можно считать, что распределение температуры по толщине ленты однородно, явления теплопроводности вдоль ее поверхности незначительные. На основании конкретных расчетов показана корректность предложенных моделей.

Рассмотрены основные способы подстройки частоты резонансного инвертора напряжения установок индукционного нагрева. Приведен сравнительный анализ систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и подходов при их проектировании для резонансного инвертора напряжения. Установлены аналитические выражения для определения оптимального тока переключения транзисторов резонансного инвертора напряжения, времени перезаряда паразитных емкостей транзистора с емкостью снабберного конденсатора, времени задержки между управляющими сигналами транзистора, времени, которое соответствует фазовому сдвигу между входными сигналами фазового детектора ФАПЧ.

Представлено результати досліджень високочастотних транзисторних послідовних резонансних інверторів установок індукційного нагрівання з модульною структурою побудови на основі паралельно - послідовного з'єднання. Для регулювання вихідного струму інвертору використовується модуляція щільності імпульсів. Показано, що використання несинфазного керування інверторними модулями дає змогу зменшити розмах пульсації амплітуди вихідного струму, що особливо важливо за низької добротності вихідного коливального контуру та широкому діапазоні зміни параметрів навантаження. Представлено математичну модель послідовного резонансного інвертора з модульною структурою побудови, яка дає змогу проводити розрахунки вихідного струму за різних параметрах модуляції.