HK1261145B - 用於加热工件的具有稳定调节输出的高频电源系统 - Google Patents

Description

用于加热工件的具有稳定调节输出的高频电源系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年12月22日提交的美国临时申请号62/270,952的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

发明领域

本发明涉及具有稳定调节输出的高频电源系统，用于在金属零件的一部分或多个部分被推进时加热金属零件的一部分或多个部分。

背景技术

感应焊接是一种焊接形式，当金属零件的一部分或多个部分推进时，其利用电磁感应加热金属零件的一部分或多个部分。例如，在周围大气或受控环境中，诸如，惰性气体或真空中，金属片的加热部分、例如相对的边缘，通过在感应加热部分之间施加力来焊接在一起，例如，以形成管状产品。

电阻焊接(ERW)是一种焊接形式，随着金属零件的一部分或多个部分的前进，其使用电阻加热来加热金属零件的一部分或多个部分。在周围大气或受控环境中，例如，惰性气体或真空中，通过在一个或多个电阻加热部分(例如，金属片的相对边缘)之间施加力以将加热表面焊接在一起，以形成管状产品。

用于感应或电阻焊接工艺中的高频固态电源也可用于其它加热工艺，例如，感应退火(热处理)工艺，其中金属工件或工件区域(诸如，先前形成的焊缝)需要热处理。感应线圈和磁性耦合的工件热处理区域在退火工艺中形成具有动态变化的负载特性的电力负载电路。

美国专利号5,902,506(′506专利)，其全部内容通过引用并入本文，公开了在负载匹配装置中使用可变电抗器的高频锻造焊接或退火供电系统。

本发明的一个目的是提供一种高频锻造焊接或退火电源系统，具有改进的可变电抗器，其优于美国专利No.5,902,506中公开的提供高稳定调节输出的高频电源系统。

发明内容

在一个方面，本发明是一种高频电加热系统，用于在金属零件的一部分或多个部分被推进时加热一个或多个金属零件的一部分或多个部分，其中高频电加热系统包括固态逆变器以及负载匹配和频率控制装置，其中使用成对的可变电抗器来实现从高频电加热系统到负载的稳定调节的输出(closely regulated output)。

另一方面，本发明是一种高频可变电抗器，具有几何成形(geometricallyshaped)的可移动插入芯部分；固定分离总线部分，其包括：互补几何成形的分离总线段和分离总线电端子，用于将可变电抗器连接到电路，其中插入芯部分可以移入或移出互补几何成形的分离总线段，以改变电抗器对的电感。

以上和其他本发明的方面在本说明书和所附权利要求中描述。

附图说明

如下面简要总结的附图提供用于示例性理解本发明，并且不限制在本说明书和所附权利要求中进一步阐述的本发明。

图1是利用电流源逆变器的本发明的高频加热电源系统的简图的一个示例。

图2是利用电压源逆变器的本发明的高频加热电源系统的简图的一个示例。

图3是本发明的高频加热电源系统的控制系统的简图的一个示例。

图4(a)和图4图4(b)示出了可用于本发明的高频电源系统的负载匹配装置的，具有本发明的单个实心或空心导电芯插入物的几何成形的一对圆锥形可变电抗器的示例。

图4(c)是图1或图2所示的负载匹配和频率控制装置的细节，示出图4(a)和图4(b)中的一对可变电抗器用于图1和图2中的电抗器对32-33。

图5(a)示出了可用于图4(a)和图4(b)所示的一对可变电抗器中的由实心或空心铁氧体形成的单个几何成形插入芯的一个示例。

图5(b)示出了可用于图4(a)和图4(b)所示的一对电抗器中的铁氧体棒阵列形成的单个几何成形插入芯的一个示例。

图6示出了可以用本发明的高频电源系统的负载匹配装置中的楔形的本发明的高频可变电抗器的一个示例。

图7示出了可用于本发明的高频电源系统的负载匹配装置中的椭圆抛物面形的本发明的高频可变电抗器的一个示例。

图8(a)至图8(d)示出本发明的高频可变电抗器的一个示例，其包括可以在本发明的高频电源系统的负载匹配装置中使用的一对圆锥形的两匝可变电抗器。

图9(a)和图9(b)示出本发明的高频可变电抗器的一个示例，其包括具有本发明的单个实心或空心导电芯插入件的几何成形的一对圆锥形可变电抗器，其可用于本发明的负载匹配和频率控制装置，其中用于电抗器对中的每个可变电抗器的分离式电总线部分连接在一起，以形成单个可变电抗器。

图9(c)是图1或图2中所示的改进的负载匹配和频率控制装置的细节，示出了图9(a)和图9(b)的高频电抗器可用于高频电源系统。

具体实施方式

在图1中，整流器12将三相交流电转换成直流电，并通过导线82和84以及固定电感器18连接到包括晶体管20a，20b，20c和20d的逆变器(inverter)电路。晶体管可以是金属氧化物半导体场效应晶体管或其它合适的固态开关装置。电流传感器16提供与提供给逆变器及负载80的电流成比例的输出。当使用本发明的高频电源加热系统时，例如，在感应焊接或退火应用或电阻焊接应用中，负载80包括电引线和感应线圈或待焊接、退火或加热的电触点(接触一部分或多个部分)。

逆变器输出导线86和88通过负载匹配装置14连接到负载80，负载匹配装置14包括：第一对可变电抗器32和33，该对可变电抗器中的每一个串联电连接在每一个逆变器输出导线和负载80之间；第二对可变电抗器34和35，该对可变电抗器中的每一个与逆变器输出导线电并联；串联连接在逆变器输出导线和负载80之间的第一(可选)高频低损耗电容器36；以及与逆变器输出导线并联电连接的第二高频低损耗电容器37，其中所有组件都布置在本发明的一个实施例中，如图1所示。

负载80、电抗器对32-33和34-35以及电容器36(如果使用的话)和37形成连接到逆变器输出导线的储能电路。当感应电抗和电容电抗相等时，可实现最大功率传输。选择电容器36(如果使用的话)和37的值以及两个可变电抗器对32-33和34-35的范围从确定标称负载电感范围开始，标称负载电感范围是标称负载电感，以及(如果使用的话)形成管状物品内的任何磁芯(阻抗器)(如果加热过程是感应焊接)、以及辅助总线工作电感、焊接应用中与焊机匹配的负载电阻的范围以及用于焊接应用的焊接频率的总和。还需要了解逆变器可以提供其全功率的电阻阻抗值。根据这些知识，电容器37的值Cp被计算为支持在全功率输出时由储能电路产生的最高循环电流所需的值。这可以示出为：

其中：

π等于3.1415926；

f等于期望的应用频率；

R₀等于逆变器传递其全功率输出所需的电阻阻抗，以及

R_min是感应焊接或退火工艺中工作线圈端子处预期的最小电阻阻抗。

知道C_p，计算电容器36(如果使用的话)的值C_s，以使得储能电路在焊接应用中以焊接频率谐振：

C_s＝(C_p·L_nom·(2·π·f)²-1)其中：

L_nom等于标称负载电感。

利用上面选择的值，图1中示出的电路将为逆变器提供正确的电阻阻抗，因此当工作线圈表现出其标称电感和最小电阻时，并且当两个可变电抗器对32-33和34-35的电感可被忽略时(即，电抗器对34-35的L_p基本上是无限的，并且电抗器对32-33的L_s具有基本为零的电感)，其将提供全功率输出。

为了在感应焊接或退火应用中匹配更高的工作线圈电阻值，必须调整可变电抗器对32-33，以实现耗散与在最小负载电阻情况下达到的功率相同的功率所需的电流。这可以通过增加电抗器对32-33的电抗值来实现，认识到如果负载匹配，则电抗器对34-35两端的电压在全功率输出下恒定。由于负载电抗远高于电阻(高Q负载)，所以一个好的近似值是：

其中：

L_s(max)是可变电抗器对32-33所需的最大设计值，以及

R_max是在负载电流供应装置的端子处预期的最大负载电阻。

然而，随着L_s增加以匹配较大的负载电阻：储能电路的电感增加；其共振频率下降；并因此降低了应用频率。为了将应用频率保持在其期望值，可变电抗器对34-35的电抗L_p减小，使得电路的有效电感总是等于L_nom：

L_p(min)＝L_nom·(L_nom·L_s(max))·L_s(max)

因此需要两个可变电抗器对，一个可调节的电抗从L_p(min)到大值，并且一个可从小的电感值调节到L_s(max)。这些电抗器对的设计方式使得当逆变器提供全功率时，可以调整其电抗。

图2示意性地示出了通过负载匹配装置14连接到负载的电压源调谐逆变器。图2中的对应元件由图1中使用的附图标记表示。也使用滤波电容器38，并且电容器36相对于其它元件的位置在图2中已经被改变。图2中的电容器37对于电压源逆变器实施例是可选的。

图2中电抗器和电容器32至37的值的选择基本上如结合图1所描述的那样来完成。此外，可变电抗器对32-33和34-35如结合图1所述进行调整，目标是使负载匹配装置14连接到负载80以期望的工作频率谐振。

连接负载电流供应装置的导线(例如，在管状物品的电阻焊接过程中的电触点或在管状物品的感应焊接或退火过程中的感应线圈)具有感应电抗和电阻；电触点具有感抗和电阻，感应线圈具有感抗和电阻。在电阻焊接过程中，形成的管状物品在电触点处呈现感应电抗和电阻，并且在感应焊接或退火过程中，感应线圈的电抗受到正在形成或加热的管状物品的材料的影响，其可以沿着其长度而变化，以及受到感应线圈和管状物品之间的间距的影响。因此，随着管状物品的推进，呈现给负载匹配装置输出端的阻抗通常会变化，并且有必要补偿这种变化，以保持加热电流的大小和频率基本恒定。

图3是自动控制装置的示意框图，其可与图1所示装置一起使用，以控制在其输出导线86和88处呈现的逆变器41的阻抗，并且因此控制由逆变器41供应的电流的频率和大小。

尽管未在图1或图2中示出，如图3所示，整流器12可以具有用于控制整流器12的DC电压输出的DC控制器43。如图3所示，整流器输出的标称电平可以手动设置。来自电流传感器16的输出电流被提供给电流比较器45，并且比较器45的输出被提供给DC控制器43，以确保不超过最大电流水平。

电流传感器16的输出和电压和频率传感器47的输出(图示并选择以提供关于导线86和88处的电压和功率的频率的信息)被提供给比较器49，比较器49将测量的电压、电流和频率与电压、电流和频率的预定值进行比较，并作为负载匹配控制，用于维持在逆变器41的输出处期望的负载阻抗和逆变器频率。比较器49提供为致动器，例如，用于改变串联电抗器对32-33的电抗控制元件的马达M2，供电的电输出，以及为致动器，例如，用于改变并联电抗器对34-35的电抗控制的马达M1，供电的电输出。

电压和频率传感器47的输出也提供给高频控制器57，高频控制器57控制并同步逆变器晶体管20a至20d的触发。

在本发明的一个优选实施例中，通常受控间隔比较器49执行以下功能：

(1)测量电压和电流，并且如果所测量的电压与最大电压的比率与所测量的电流与最大电流的比率大于预设值(例如1.05)，则比较器49的输出使马达M2工作，以降低电抗器对32-33的电抗；如果所得比率小于预设值，诸如，0.95，则比较器49的输出使马达M2工作，以便增加电抗器对32-33的电抗；和

(2)将测量的频率与期望的频率进行比较，并且如果测量的频率与期望的频率的比率大于预设值，诸如，1.05，则比较器49的输出使得马达M1操作为增加电抗器对34-35的电抗；如果该比率小于预设值，诸如，0.95，则比较器49的输出使马达M1工作以便减少电抗器对34-35的电抗。

取决于期望的负载匹配的容许变化，电抗器对32-33和34-35的调整的水平可以不同。

负载匹配控制或比较器49结合可变电抗器对32-33和34-35来控制逆变器41在导线86和88处呈现的阻抗。因此，电抗器对34-35控制逆变器41工作的频率，并且电抗器对32-33控制与负载80串联的电抗，使得与电抗器对34-35一起，逆变器41在输出导线86和88呈现的阻抗相等或基本相等，从而导致导线86和88处的电力供应最大。通过使用相对低损耗的电容器36(如果使用的话)和37、相对低损耗的电抗器对32-33和34-35以及在导线86和88与负载80之间的相对低损耗的导线，也将为负载80提供最大功率。

在本发明中，电抗器对32-33和34-35中的任一个或两个可由几何成形的一对电抗器形成，该电抗器具有单个可移动的几何成形的插入芯和固定的分离总线，它们在本发明的一个实施例由导电片材(诸如，铜)制成，例如，如图4(a)、图4(b)、图6或图7分别示出的互补圆锥截面、楔形(由两个三角形和三个梯形面限定的多面体)截面或抛物线圆锥截面。

例如，在本发明的一个实施例中，图4(a)和图4(b)示出可变电抗器对60，其中用作电抗控制元件的单个短路几何成形的插入芯部分62移入或移出固定分离总部分64的静止的和互补的几何成形的分离圆锥总线部分64a和64b，图4(a)和图4(b)双头箭头所示，插入芯部分62中的感应电流的大小建立了可变磁通量场(也称为可变能量场)，其来自固定分离总线部分64的互补几何成形分离圆锥总线部分64a和64b中的交流电流，以为该对电抗器中的每一个在交流总线的分离电总线端子部分A1-B1和A2-B2建立可变电感，其可以具有从最小电感值到最大电感值的可变电感范围，当几何成形的插入芯部分62完全插入互补的几何成形的分离的圆锥总线部分64a和64b时具有最小电感值，当几何成形的插入芯部分62撤出到某个位置时(例如，图4(a)所示)具有最大电感值，在该位置插入芯部分62和固定分离总线部分64之间形成的交错空间中的可变能量场处于最大值。图4(c)绘示了连接在图1或图2的高频电源系统中的可变电抗器对60作为可变电抗器对32-33。固定分离总线部分64包括电绝缘的分离圆锥总线部分64a和64b以及分离的电端子部分A2和B2(与圆锥总线部分64a相关联)和分离的电端子部分A1和B1(与圆锥总线部分64b相关联)。也就是说，电互连的圆锥总线部分64a和分离的电总线端子部分A2和B2在空间上与电连接的总线部分64b和端子部分A1和B1分离。

基于利用这种几何成形的电抗器对可以实现的电感变化的精确度，为特定应用选择磁相互作用的可移动插入芯部分和固定总线元件的几何形式，该精确度涉及本发明的高频电源的输出频率中的精度调整，优于例如利用美国专利第5，902,506号的电源所获得的精确度。

每个几何成形的电抗器对包括一对电抗器，例如，图1或图2中的电抗器对32-33以及34-35，如图1或图2中的虚线互连X所指示的其是成对可调节的。例如，对于电抗器对32-33，如图4(a)和图4(b)所示，通过利用致动器(例如，图3中示出的马达M3或图4(a)和图4(b)所示致动器M′)，插入芯部分62进入或离开固定分离总线部分64的几何成形的分离总线部分。

图1和图2中用于电抗器对32-33的AC总线(A1-B1)和(A2-B2)的指示与图4(a)和图4(b)中用于圆锥电抗器的相同。

图5(a)和图5(b)示出了用于图4(a)和图4(b)中的圆锥电抗器对60的圆锥芯插入部分62的磁性材料(例如，铁氧体62a)的使用。在图5(a)中，圆锥芯插入部分62a包括实心或空心的磁性材料芯。在图5(b)中，圆锥芯插入部分62b包括形成芯部插入部分的外周的铁氧体棒阵列。

图6示出了可以与本发明的高频电源系统一起使用的本发明的高频可变电抗器90的另一个示例。

高频可变电抗器90包括由两个三角形和三个梯形面限定的多面体的几何形状的单个短路插入芯部分92，其在此通过其通用名称标识为楔形部分，如图7中的双头箭头所示，其向固定分离总线部分94的固定和互补几何形状的分离式楔形总线部分94a和94b内部或外部移动，插入芯部分92中感应电流的大小建立可变磁通量场(也称为可变能量场)，其来自固定分离总线部分94的互补几何形状分离楔形总线部分94a和94b中的交流电流，以为每对电抗器在交流总线的分离的电总线端子部分A1-B1和A2-B2建立可变电感，其可以具有从最小电感值到最大电感值的可变电感范围，当几何成形的插入芯部分92完全插入互补几何形状的分离圆锥形总线部分94a和94b时具有最小电感值，当几何成形的插入芯部分92撤出到某个位置时具有最大电感值，在该位置插入芯部分92和固定分离总线部分94之间形成的交错空间中的可变能量场处于最大值。可变电抗器对90连接在图1或图2所示高频电源系统中，作为可变电抗器对32-33和/或可变电抗器对34-35。固定分离总线部分94包括电隔离的分离楔形总线部分94a和94b以及分离的电端子部分A2和B2(与楔形总线部分94a相关联)和分离的电端子部分A1和B1(与楔形总线部分94b相关联)。也就是说，电连接的总线部分94a和端子部分A2和B2在空间上与电连接的总线部分94b和端子部分A1和B1分离。

图7示出了可以与本发明的高频电源系统一起使用的本发明的高频可变电抗器110的另一个示例。高频可变电抗器110包括椭圆抛物面的几何形状的单个短路插入芯部分112，如图7中的双箭头所示，其向固定分离总线部分114的固定和互补几何成形的椭圆抛物面形总线部分114a和114b内部或外部移动，插入芯部分112中感应电流的大小建立可变磁通量场(也称为可变能量场)，其来自固定分离总线部分114的互补几何成形分离总线部分114a和114b中的交流电流，以为每对电抗器在交流总线的分离的电总线端子部分A1-B1和A2-B2建立可变电感，其可以具有从最小电感值到最大电感值的可变电感范围，当几何成形的插入芯部分112完全插入互补几何成形的分离圆锥形总线部分114a和114b时具有最小电感值，当几何成形的插入芯部分112撤出到某个位置时具有最大电感值，在该位置插入芯部分112和固定分离总线部分114之间形成的交错空间中的可变能量场处于最大值。可变电抗器对110连接在图1或图2所示高频电源系统中，作为可变电抗器对32-33和/或可变电抗器对34-35。固定分离总线部分114包括电隔离的分离圆锥形总线部分114a和114b以及分离的电端子部分A2和B2(与椭圆抛物面形总线部分114a相关联)和分离的电端子部分A1和B1(与椭圆抛物面形总线部分114b相关联)。也就是说，电连接的总线部分114a和端子部分A2和B2在空间上与电连接的总线部分114b和端子部分A1和B1分离。

在本发明的其它示例中，本发明的几何成形的高频电抗器可以是其它几何形式，例如，金字塔形，这取决于特定应用所需的可变电感分布，它是几何成形的插入芯部分和固定的分离总线部分之间的形状交错的空间的函数。例如这样的应用，其中特定的高频可变电抗器需要线性或对数变化的电感以实现用本发明的高频电加热系统进行加热，特定的几何成形可以提供比另一个几何形状上的更高度稳定的电感分布。

图8(a)至图8(d)示出了可以与本发明的高频电源系统一起使用的本发明的高频可变电抗器70的一个实施例。高频可变电抗器70包括两匝可变电感器对70，其中几何形状是圆锥形部分，并且每个电抗器成对，例如，图1或图2中的电抗器32和33分别具有其自己的圆锥形插入芯部分72a和72b，以及其自己的圆锥形两匝分离总线部分74a和74b。第一固定分离总线部分包括电隔离的分离圆锥形总线部分74a和分离的电端子部分A1和B1(连接到两匝分离总线部分74a)，第二固定分离总线部分包括电隔离的两匝分离总线部分74b和分离的电端子部分A2和B2(连接到两匝分离总线部分74b)。这是电连接的两匝分离总线部分74a，并且端子部分A1和B1在空间上与电连接的两匝分离总线部分74b和端子部分A2和B2分离。

图9(a)和图9(b)示出了可以与本发明的高频电源系统一起使用的本发明的高频可变电抗器120的另一个示例。图9(a)和图9(b)所示的实施例与图4(a)和图4(b)中所示的类似，除了分离总线端子部分A1和A2在总线端子A1′处电连接在一起，并且B1和B2在总线端子B1′处电连接在一起，以使得该对可变电抗器形成单个电抗器120。在该实施例中，电感器对被配置为总线A1′和B1′之间的单个电感器120，如图9(c)所示，其在本发明的一些实施例中用单个可变电抗器120代替可变串联电抗器对32-33。类似地，通过修改图9(a)和图9(b)中的示出的本发明的几何成形的电抗器对，图1或图2中的其它并联可变电抗器对34-35可以用单个电抗器代替。

在本发明的高频电加热系统的一些示例中，具有固定电感值的电感器可以与本发明的电感器对中的任何一个或多个可变电感器串联组合。

用于本发明的几何成形的一对高频可变电抗器中的每一个的可移动的插入芯部分可以利用合适的致动器(例如，如图3所示的分别用于电抗器对34-35或32-33的马达M1或M2)移入并移出几何成形的分离总线部分，其中马达例如具有连接到插入芯部分的线性可逆输出连接，如图中用虚线图解示出的连接到可移动插入芯部分和致动器M′。

通过测量当插入芯定位在几何成形的分离总线部分内的位置时的应用最小需求电感，来确定实现特定应用最小电感的移动插入芯的完全插入，插入芯撤出到某位置处获得应用的最大所需电感，以用于设置插入核心的最大电感位置。

本发明的几何成形的一对高频可变电抗器的热量可通过冷却介质的循环来散发，例如，在与固定分离总线部分和/或可移动插入芯部分热接触的冷却管中。

在以上描述中，为了解释的目的，已经阐述了许多具体要求和若干具体细节，以便提供对示例和实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些的情况下实践一个或多个其它示例或实施例。所描述的特定实施例不是为了限制本发明而是为了说明它。实施例，附图或其描述，以简化公开并帮助理解各个发明方面的目的。

例如，贯穿本说明书对“一个示例或实施例”，“示例或实施例”，“一个或多个示例或实施例”或“不同的示例或实施例”的引用意味着可以包括特定特征在本发明的实践中。在描述中，各种特征有时被组合在一个示例、实施例、附图或其描述，以简化公开并帮助理解各个发明方面的目的。

已经根据优选示例和实施例描述了本发明。除了明确指出的那些之外，等同物、替代和修改是可能的，并且在本发明的范围内。受益于本说明书教导的本领域技术人员可以对其进行修改而不偏离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种高频电加热系统，用于在一个或多个金属零件的一部分或多个部分被推进时加热该一个或多个金属零件的一部分或多个部分，所述高频电加热系统包括：

固态电逆变器，其具有用于提供高频电功率的第一和第二逆变器输出导线，所述高频电功率的大小和频率取决于连接到所述固态电逆变器的负载的阻抗，所述负载包括用于使所述一个或多个金属零件的一部分或多个部分推进的同时使电加热电流在所述一个或多个金属零件的一部分或多个部分中流动的装置；和

负载匹配和频率控制装置，其连接到所述第一和第二逆变器输出导线，并且连接到所述使电加热电流在所述一个或多个金属零件的一部分或多个部分中流动的装置，所述负载匹配和频率控制装置包括：

串联电连接在所述第一和第二逆变器输出导线和负载中的第一对可变电抗器，和与所述第一和第二逆变器输出导线并联电连接的第二对可变电抗器，所述第一对可变电抗器和所述第二对可变电抗器在通电时分别产生第一对可变能量场和第二对可变能量场，所述第一对可变能量场和第二对可变能量场和所述第一和第二对可变电抗器通过与所述第一和第二对可变电抗器的每一个相邻并且可相对于所述第一和第二对可变电抗器的每一个移动的单独的可变能量场改变装置而分别电抗可变；和

电连接到第一逆变器输出导线或第一和第二逆变器输出导线以及负载的至少一个电容器，其中

所述第一对可变电抗器和所述第二对可变电抗器各自包括几何成形的电抗器对，所述电抗器对包括：

几何成形的可移动插入芯；

固定分离总线，其包括：

几何成形的分离总线部分，其具有与几何成形的可移动插入芯的几何互补形状，以提供几何成形的可移动插入芯插入到几何成形的分离总线部分中的可调位置，将几何成形的电抗器对的电感从最小电感值改变到最大电感值，当几何成形的可移动插入芯被完全插入到几何成形的分离式总线段中时具有最小电感值，当几何成形的可移动插入芯从几何成形的分离式总线段中撤出到某位置时具有最大电感值，在所述某位置处几何成形的可移动插入芯和几何成形的分离总线部分之间形成的交错空间中的可变能量场处于最大值；

分离电总线端子部分，用于在负载匹配和频率控制设备中电连接几何成形的电抗器对中的每一个；和

致动器，其连接到几何成形的可移动插入芯，用于将几何成形的可移动插入芯插入几何成形的分离总线部分以及从几何成形的分离总线部分抽出。

2.根据权利要求1所述的高频电加热系统，其中所述固态电逆变器，可替换地，是电压源调谐逆变器，并且所述至少一个电容器通过所述第一和第二逆变器输出导线中的一个与所述第一对可变电抗器中的一个电串联，或是电流源并联逆变器，并且所述至少一个电容器与所述第一和第二逆变器输出导线并联电连接。

3.根据权利要求2所述的高频电加热系统，其中所述电压源调谐逆变器具有与所述第一和第二逆变器输出导线电并联连接的第二电容器，所述第二电容器的第一电容器端子电连接在所述至少一个电容器和所述第一对可变电抗器中的一个中间。

4.根据权利要求1-3任一所述的高频电加热系统，其中所述几何成形的可移动插入芯由短路的导电材料形成。

5.根据权利要求4所述的高频电加热系统，其中所述短路的导电材料可替换地包括铜片或固体铜插入芯。

6.根据权利要求1-3任一所述的高频电加热系统，其中所述几何成形的可移动插入芯可替换地由实心或空心磁性材料形成。

7.根据权利要求6所述的高频电加热系统，其中所述几何成形的可移动插入芯的实心或空心磁性材料包括铁氧体或多个铁氧体。

8.根据权利要求1-3任一所述的高频电加热系统，其中，所述几何成形的可移动插入芯和所述几何成形的分离总线段选自圆锥部分、楔形部分或抛物线圆锥部分的组。

9.根据权利要求1-3任一所述的高频电加热系统，还包括与所述第一对可变电抗器或所述第二对可变电抗器中的至少一个串联组合的至少一个固定电感器。

10.根据权利要求1-3任一所述的高频电加热系统，其中所述第一对可变电抗器的所述分离电总线端子部分连接在一起，以电形成连接在所述第一和第二逆变器输出导线之一中的单个串联可变电抗器，并且所述第二对可变电抗器的所述分离电总线端子部分连接在一起以形成与所述第一和第二逆变器输出导线并联连接的单个并联可变电抗器。