Для питания установок индукционного нагрева для сварки, отжига, закалки и специальных задач уже несколько лет применяются ВЧ генераторы на базе силовых MOSFET. Их область частот от 50 до 300 кГц при мощностях от нескольких кВт до 1200 кВт [AEG-ELOTHERM Remscheid; G.H. ELIN INTERNATIONAL Valencia].
        Для примера на рис. 1 показана блок-схема ВЧ генератора с параллельным резонансным инвертором на базе силовых MOSFET. Параллельный резонансный инвертор работает с незначительным индуктивным рассогласованием по принципу фазовой автоподстройки частоты, а для управляемого входного выпрямителя действуют те же принципы управления, что и для тиристорных преобразователей частоты.

        Для пуска инвертора включают сначала все транзисторы инвертора, и ток через сглаживающий входной дроссель начинает нарастать. В момент, когда он достигает заданного значения, командным импульсом “колебания” производится переключение на инверторный режим. В течение нескольких миллисекунд работающая осциллятором схема ФАПЧ определяет собственную частоту колебательного контура и начинает управлять инвертором с этой частотой. Через короткое время устанавливается стационарный режим работы при заданном значении мощности.
        При выключении генератора после подачи соответствующей команды управляющие импульсы продолжают поступать еще некоторое время на транзисторы, чтобы израсходовать накопленную во входной цепи энергию и предотвратить пики перенапряжения в инверторе, могущие возникнуть при прерывании тока. В случае аварии, например, при коротком замыкании нагрузки, производится быстродействующее выключение генератора с одновременным включением короткозамыкающего тиристора параллельно инвертору. Для обеспечения высокой помехоустойчивости передача информации осуществляется через световоды и оптроны. Опасные параметры, такие как перенапряжение, сверхток и перегрев полупроводниковых приборов, регистрируются и оцениваются. При мощностях до 100 кВт ВЧ генераторы часто выполняются с неуправляемым входным выпрямителем и транзисторным прерывателем постоянного тока во входной цепи (рис. 2).

        Расширяется использование ВЧ генераторов на базе силовых IGBT для питания установок индукционного нагрева для отжига, закалки и специальных задач в области частот от 10 до 60 кГц при мощностях от 30 кВт до несколько сотен кВт [ AEG-ELOTHERM Remscheid; HUTTINGER Freiburg ]. На рис. 2 показана для примера блок-схема такого ВЧ генератора с параллельным инвертором на базе IGBT с регулированием мощности при помощи прерывателя постоянного тока на базе MOSFET во входной цепи. Управление и защита выполняются так же, как у ВЧ генераторе на базе силовых MOSFET.
        Поскольку IGBT, как и MOSFET, являются управляемыми напряжением полупроводниковыми приборами, затраты на управление транзисторным преобразователем частоты ниже, чем тиристорным. Ожидается, что параллельные резонансные инверторы на базе IGBT заменят тиристорные преобразователи в области частот выше 1000 Гц и, что скоро их будут применять при частотах до 100 кГц. Возможность параллельного включения резонансных инверторов позволяет достичь мощности нескольких МВт. Инверторы на базе MOSFET охватят область частот от 100 кГц до 1 МГц.

        Недавно в качестве гуманитарной помощи в Санкт-Петербургский Государственный электротехнический университет был доставлен транзисторный генератор TIG 5/300 немецкой фирмы HUTTINGER Electronik GmbH + Co.KG, предназначенный для индукционной закалки, пайки и плавки малых объемов металла, который я имел честь подключать и настраивать.

        Блок - схема генератора TIG 5/300 показана на рис. 3.
        Основными блоками генератора являются сетевой понижающий трансформатор, силовой выпрямитель, понижающий транзисторный ШИМ – конвертор с выходным фильтром, полумостовой параллельный транзисторный инвертор с бестрансформаторным выходом и согласующее устройство, к выходу которого подключается индуктор.

        Система управления обеспечивает автоподстройку выходной частоты генератора к резонансной частоте индукционного нагрузочного контура. Регулирование и стабилизация режима возложена на ШИМ – конвертор, который поддерживает напряжение питания инвертора на установленном с помощью ручки управления уровне.
        Конструктивно генератор состоит из двух блоков – основного и генераторного. В основной блок входят коммутирующая и защитная аппаратура, сетевой трансформатор, ШИМ – конвертор и система управления. Генераторный блок состоит из высокочастотного транзисторного инвертора с драйверами силовых транзисторов и согласующего устройства - батареи компенсирующих конденсаторов и подстроечной индуктивности.
        Основной блок имеет воздушное принудительное охлаждение, а генераторный блок – водяное.
        Общие впечатления от настройки и эксплуатации генератора самые хорошие. После прочтения инструкции и подключения генератора к сети удалось практически сразу его включить, а после согласования с нагрузкой (что было достаточно просто) и получить максимальную мощность 5кВт.
        В целом можно отметить, что, на мой взгляд, пожалуй, данный генератор имеет только два недостатка. Это чрезмерный вес (117 кг) и цену (~25000 DM).