Brevet FR3046018A1 (20170623)
REVENDICATIONS1. Procédé d'optimisation de chauffage par induction mis en oeuvre dans un dispositif de chauffage (D) d'une pièce (10), le dispositif comprenant des inducteurs (Ind1, Ind2, ..., Indp) couplés magnétiquement, chaque inducteur étant alimenté par un onduleur de tension ou de courant (01, 02, ..., Op) qui lui est propre et associé à un condensateur (Ci, C2, ...Cp) pour former un circuit oscillant, lesdits circuits oscillants possédant sensiblement la même fréquence de résonance, chaque onduleur (01, 02, ..., Op) étant commandé par une unité de commande (1V11,1,---,Mp,h) de façon à faire varier l'amplitude (A1,1, ...Ap,n) et la phase 41,1 , ...(p p,h) du courant (I1,...1p) traversant l'inducteur correspondant, le dispositif (D) comprenant en outre des moyens de détermination dudit courant (11, ...1p) ainsi que des moyens de détermination d'un profil de température effectif (A ,-imes, e2mes, - - -enmes) de ladite pièce chauffée (10), ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a. on compare ledit profil de température effectif ue ,,-imes, e2mes, - - - enmes) à un profil de température de référence (A ,-iref, e2ref, - - - enref); et on calcule un profil de densité de puissance de référence (Dpref1; Dpref2, - - - Dprefn) que le dispositif de chauffage doit injecter dans ladite pièce pour atteindre ledit profil de température de référence (8. , -lref; e2ref, - - - enref) b. on calcule des courants cibles (Iref1; Iref2; - - .1refp) appropriées pour injecter dans ladite pièce ledit profil de densité de puissance de référence (Dpref 1; Dpref 2, - - - Dprefn) par : - la connaissance de fonctions images vectorielles (fk,l; - - -f k,h) représentatives des relations liant les densités de courant créées par les inducteurs aux courants traversant les inducteurs de sorte à déterminer les valeurs de l'amplitude des courants (11, 1, -,1p, h),et de la phase des courants 41,1, ...(p p, h) des inducteurs (Ind1, Ind2, ..., Indp), - la connaissance d'une matrice d'impédances (Z1, Zn) déterminée par la connaissance des relations électromagnétiques liant lesdits inducteurs entre eux et à ladite pièce, - la valeur des condensateurs (Ci, ...Cp) des circuits oscillants, 3046018 28 - l'identification et la détermination des amplitudes et de la phase des harmoniques du courant (Iond_k, h) délivré par chaque onduleur (01, 02, ..., Op) de sorte à contrôler le fondamental et les harmoniques du courant dans l'alimentation d'un inducteur (Ind1, Ind2, .. Ando) par son 5 onduleur (01, 02, ..., Op) associé, c. on détermine les courants traversant les inducteurs pour les comparer aux dites valeurs cibles et déterminer des écarts de courants à corriger, et on envoie aux dites unités de commande des instructions de correction en fonction desdits écarts de courants afin de commander les 10 onduleurs de façon à corriger les courants traversant les inducteurs pour la fréquence fondamentale ainsi que pour les harmoniques.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, dans lequel les harmoniques du courant délivré par chaque onduleur (01, 02, ..., Op) sont optimisés de sorte à améliorer la qualité du chauffage par induction, et dans lequel, on 15 calcule la capacité électrique (C1, ...Cp) des condensateurs pour compenser l'énergie réactive portée par les fondamentaux des courants des inducteurs (11,i, ..10) en fonction de la connaissance des relations électromagnétiques liant lesdits inducteurs entre eux.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lors de 20 l'étape b), on utilise en outre des fonctions images vectorielles (fk, h) représentatives des relations liant les densités de courant créées par les inducteurs aux courants traversant les inducteurs pour chaque harmonique considérée du courant de sorte à obtenir les valeurs des amplitudes du courant (li, h, -,Ip, h) et de la phase des courants (y) 1, n, ...(p p, h) des inducteurs (lind1, 25 lind2, ..., lindp).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel lors de l'étape b) les valeurs cibles (Ip,href) sont calculées par la connaissance de la matrice d'impédances (Zi) déterminée par la connaissance des relations électromagnétiques liant lesdits inducteurs (Ind1, Ind2, ..., Indp) entre eux et à 30 ladite pièce (10) pour le fondamental du courant et la connaissance des matrices d'impédance (Zn) pour chaque harmonique que l'on souhaite contrôler.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 3046018 29 précédentes, dans lequel on détermine les capacités des condensateurs (C1, C2, ...Cp) et on associe la matrice d'impédances (Z1, Zh), à un vecteur des capacités.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, dans lequel une modulation de 5 largeur d'impulsions est réalisée par insertion d'angles supplémentaires afin de supprimer des harmoniques de rang supérieur ou égale à deux des courants traversant les inducteurs (li, ...Io, dans lequel des harmoniques de rang supérieur ou égal à 2 sont supprimées par un signal carré, et dans lequel le fondamental du courant délivré par chaque onduleur (01, ...Op) est contrôlé 10 par le même signal carré.\n<CLM>\1\tDispositif de chauffage par induction comprenant: - des inducteurs (Ind1, Ind2, ..., Indp) couplés magnétiquement, chaque inducteur (Ind1, Ind2, ..., Indp) étant associé à un condensateur (Ci, C2, ...Cp) pour former un circuit oscillant, lesdits circuits oscillants possédant au moins 15 approximativement la même fréquence de résonance; - des onduleurs (01, 02, ..., Op) alimentant chacun un inducteur (Ind1, Ind2, ..., Indp) qui lui est propre, chaque onduleur (01, 02, ..., Op) étant commandé par une unité de commande (Mp,h) de façon à faire varier l'amplitude et la phase du fondamental et des harmoniques du courant traversant l'inducteur 20 correspondant ; comprenant en outre : - des moyens de détermination du courant fondamental et des harmoniques des courants traversant les inducteurs Ind1, Ind2, ..., Indp) ainsi que des moyens de détermination d'un profil de température effectif d'une pièce 25 chauffée par le dispositif ; - des moyens de comparaison dudit profil de température effectif par rapport à un profil de température de référence ; - des moyens de calcul d'un profil de densité de puissance de référence que le dispositif de chauffage doit injecter dans ladite pièce pour atteindre ledit profil 30 de température de référence; - des moyens de calcul, basés sur la connaissance d'une matrice des impédances (Z1, 4), de courants cibles (Irefi, Iref2, ...lrefp ) que doivent délivrer les onduleurs (01, ...Op) afin que les courants des inducteurs et leurs 3046018 30 harmoniques atteignent des valeurs cibles appropriées pour injecter dans ladite pièce ledit profil de densité de puissance de référence; - des moyens de comparaison des courants traversant les inducteurs par rapport aux dites valeurs cibles, aptes à déterminer des écarts de courants à 5 corriger, et des moyens de traitement desdits écarts de courants aptes à générer des instructions de correction envoyées aux dites unités de commande pour commander les onduleurs de façon à corriger les courants traversant les inducteurs.\n<CLM>\1\tDispositif de chauffage par induction selon la revendication 7, 10 dans lequel les inducteurs (Ind1, Ind2, ..., Indp) présentent des culasses magnétiques de canalisation du flux magnétique.\n<CLM>\1\tEnsemble de chauffage par induction comprenant un dispositif de chauffage (D) par induction selon la revendication 7 ou 8 et une pièce (10) chauffée par le dispositif de chauffage (D) par le procédé selon l'une 15 quelconque des revendications 1 à 7, ladite pièce chauffée étant conductrice d'électricité.\n<CLM>\1\tEnsemble de chauffage selon la revendication 9, dans lequel la pièce (10) est métallique.\n<CLM>\1\tEnsemble selon la revendication 10, dans lequel la pièce 20 chauffée comprend un métal ferromagnétique.