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1、 控制板说明书-3 DLJ-3 晶闸管中频电源控制板晶闸管中频电源控制板 使用说明书 使用说明书 Q Q ：8 7 1 9 7 3 8 0 4手机：1 5 2 0 2 9 6 3 2 2 7邮箱：z p g a n y i n g j i a r e 1 6 3 . c o m控制板说明书-3 一 概述一 概述 DLJ-3 恒功率晶闸管中频电源控制板，是本公司开发使用研制的第四代控制触发板。主要由电源、调节器、移相控制电路、保护电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。电路除调节器外，其余均实现数字化，整流触发器部分不需要任何调整，而且可靠性高、脉冲对称度高、抗
2、干扰能力强、反应速度快等特点，又由于有相序自适应电路，无需同步变压器，所以，现场调试中免去了调相序、对同步的工作，仅需把 KP 晶闸管的门极线接入控制板相应的接线端上，整流部分便能投入运行。 二 技术要求二 技术要求 （一）正常使用条件 1 海拔不超过 2000 米。 2 环境温度不低于-10，不高于+40。 3 空气最大相对湿度不超过 90%（205时） 。 4 运行地点无导电及爆炸性尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。 5 无剧烈振动和冲击。 （二）主要技术参数 1 主电路进线额定电压：100V660V（50HZ） 。 2 控制供电电源：单相 17V/2A。 3 中频电压反馈信号：AC
3、 15V/15mA。 4 电流反馈信号：AC 12V/5mA 三相输入。 5 整流触发脉冲移相范围：=0130。 6 整流触发脉冲不对称度：小于 1。 7 整流触发脉冲信号宽度：600S、双窄、间 隔 60。 8 整流触发脉冲特性：触发脉冲峰值电压：12V 触发脉冲峰值电流：1A 触发脉冲前沿陡度：0.5A/S 9 逆变频率：400HZ-10KHZ。 10 逆变触发脉冲信号宽度：50S。 11 逆变触发脉冲特性：触发脉峰值电压：22V 2控制板说明书-3 触发脉峰值电流：1.5A 触发脉冲前沿陡度：2A/S （逆变的触发脉冲变压器是外接的） 12 最大外型尺寸：29520540mm。 13 故
4、障信号输出： 控制板在检测到故障信号时， 输出一组接点信号， 该接点容量为 AC：5A/220V；DC：10A/28V。 三 变频器工作原理三 变频器工作原理 1主回路工作原理 可控硅中频电源的基本工作原理，就是通过一个三相桥式整流电路，把 50HZ 的工频交流电流整流成直流， 再经过一个滤波器 （直流电抗器） 进行滤波， 最后经一逆变器将直流变为单相中频电流以供给负载，所以这种逆变器实际上 是一只交流直流交流变换器。 2控制电路特点及原理 DLJ-3 恒功率中频电压控制板是我厂开发研制的第四代控制电路，它具 有以下特点： ? 该控制板适合并联逆变。用于各种金属的熔炼，保温及感应加热设 备的电
5、压控制。 ? 控制板为单板全集成化控制板，采用数字触发，具有可靠性高、精 度高、调试容易、继电元件少。 ? 先进的扫频启动方式使操作者无需选择启动电压和启动频率就能 实现 100的成功启动。 ? 自动跟随负载变化， 在运行时具有非故障性的自动再启动功能以及 功率自动调节功能。 ? 具有理想的截流、截压、精确的关断时间和逆变控制角，保证设备 可靠运行。 ? 适合控制 100KW2000KW/5008000HZ 中频电源。 整个控制电路除逆变末級触发电路板外，做成一块印刷电路板结构，从 功能上分为整流触发部分、调节器部分、启动演算部分。 （详细电路见附图） 1) 整流触发工作原理 这部分电路包括三
6、相同步、数字触发、末級驱动等电路。触发部分采用的 是数字触发，具有可靠性高 ，精度高，调试容易等特点数字触发器的特点是 用计数（时钟脉冲）的办法来实现移相，该数字触发器的时钟脉冲振荡器是一 种电压控制振荡器，输出脉冲频率受 a 移相控制电压 vk 的控制，vk 降低，则振3控制板说明书-3 荡频率升高，而计数器的计数量是固定的（256） ，计数器脉冲频率高，意味着 计一定脉冲数所需时间短，也即延时时间短，a 角小，反之 a 角大计数器开始 计数时刻同样受同步信号控制，在 a0时开始计数现假设在某 Vk 值时，根 据压控振荡器的控制电压与频率间的关系确定输出振荡频率为 25KHZ，则在计 数到
7、256 个脉冲所需的时间为（1/25000）25610.2（） ，相当于约 180 电角度，该触发器的计数清零脉冲在同步电压（线电压）30处，这相当三相全 控桥式整流电路的30位置， 从清零脉冲起， 延时 10.2mS 产生的输出触发 脉冲，也即接近于三相桥式整流电路某一相晶闸管 a=150位置，如果需要得到 准确的 a=150触发脉冲，可以略徽调节一下电位器 W4。显然，有三套相同的触 发电路，而压控振荡器和 VK 控制电压为公用，这样在一个周期中产生 6 个相位 差 60的触发脉冲。 数字触发器的优点是工作稳定，特别是用 HTL 或 CMOS 数字集成电路， 则可以有很强的抗干扰能力。 I
8、C16A 及其周围电路构成电压频率变换器 VFC，其输出信号的频率随 调节器的输出电压 VK 而线性变化。这里 W4 微调电位器是最低输出频率调节 （相当于模拟电路锯齿波幅值调节） 。 三相同步信号直接由晶闸管的门极引线 K4、K6、K2 从主回路的三相进 线上取得，由 R23、C1、R63、C40、R102、C63 进行滤波及移相，再经只光 电耦合器进行电位隔离，获得个相位互差度、占空比小于的矩形 波同步信号（如 IC2C、IC2D）的输出。 IC3、IC8、IC12（）计数器构成三路数字延时器。三相同步信号 对计数器进行复位后，对电压频率变换器的输出脉冲每计数个脉冲便 输出一个延时脉冲，因
9、计数脉冲的频率是受 VK 控制的，换句话说，VK 控制了 延时脉冲。 计数器输出的脉冲经隔离、微分后，变成窄脉冲，送到后级的 LM556， 它既有同步分频器的功能，亦有定输出脉宽的功能。输出的窄脉冲经电阻合成 为双窄脉冲，再经晶体管放大，驱动脉冲变压器输出。具体的时序图见附图。 ）调节器的工作原理 调节器部分共设有四个调节器：电压调节器、电流调节器、阻抗调节器、 逆变角调节器。 其中电压调节器、电流调节器、组成常规的电流、电压双闭环系统，在启 动和运行的整个阶段，电流环始终参与工作，而电压环仅工作于运行阶段；另 一阻抗调节器，从输入上看，它与电流调节器 LT2 的输入完全是并联的关系， 区别仅
10、在于阻抗调节器的负反馈系数较电流调节器的略大，再者就是电流调节 器的输出控制的是整流桥的输出直流电压，而阻抗调节器的输出控制的是中频 电压与直流电压的比例关系，即逆变功率因数角。 调节器电路的工作过程可以分为两种情况： 一种是在直流电压没有达到最4控制板说明书-3 大值的时候，由于阻抗调节器的反馈系数大，阻抗调节器的给定小于反馈，阻 抗调节器便工作于限幅状态，对应的为最小逆变角，此时可以认为阻抗器不 起作用，系统完全是一个标准电压，电流双闭环系统；另一种情况是直流电压 已经达到最大值，是流调节器开发始限幅，不再起作用，电压调节器的输出增 加，而反馈电流却不变化，对阻抗调节器来说，当反馈电流信号
11、比给定电流略 小时，阻抗调节器工作，若负载等效电阻 RH 的继续增大，逆变角亦相应增 大，直至最大逆变角。 逆变角调节器用于使逆变桥能在某一角稳定的工作。 中频电压互感器过来的中频电压信号由 CON2-1 和 CON2-2 输入后， 分为 两路一路送到逆变部分，另一路经 D7-D10 整流后，又分为三路，一路送到电压 调节器；一路送到过电压保护；一路用于电压闭环自动投入。 电压 PI 调节器由 IC13A 组成， 其输出信号由 IC13D 进行钳位限幅。 IC13C 和 IC21C 组成电压闭环自动投入电路，DIP-3 开关用于电压开环调试，内环采 用了电流 PL 调节器进行电流自动调节，控制
12、精度在以上，由主回路交流互 感器取得的电流信号，从 CON2-3、CON2-4、CON2-5 输入，经二极管三相整 流桥（D11D16）整流后，再分为三路。一路作为电流保护信号，另一路作为 电流调节器的反馈信号，还有一路作为阻抗调节器的反馈信号。由 IC17B 构成 电流 PI 调节器， 然后由 IC17A 隔离， 控制触发电路的电压频率变换器 VFC。 IC17C 构成阻抗调节器，它与电流调节器是并列的关系。用于控制逆变桥 的引前角，其作用可间接地达到恒功率因数，DIP1 可关掉此调节器。 ）逆变部分工作原理 本电路逆变触发部分， 采用的是扫频式零压软启动， 由于自动调频的需要， 虽然逆变电
13、路采用的是自激方式，控制信号也是取自负载端，但是主回路上无 需附加启动电路，不需要预充磁或预充电的启动过程，因此主回路得以简化， 但随之带来的问题是控制电路较为复杂。 启动过程大致是这样的： 在逆变启动前， 先以一个高于槽路谐振频率的它 激信号去触发逆变晶闸管，当电路检测到主回路直流电流时，便控制它激信号 的频率从高向低扫描，当它激信号频率下降到接近槽路谐振频率时中频电压便 建立起来并反馈到自动调频电路控制逆变引前角，使设备进入稳态运行。 若一次启动不成功，即自动调频电路没有抓住中频电压信号，此时，它激 信号便会一直扫描到最低频段，便进行一次再启动，把它激信号再推到最高频 率，从新扫描一次直至
14、启动成功，重复启动的周期为 0.5 秒钟，完成一次启动到 满功率运行的时间不超过 1 分种。 由 CON2-1 和 CON2-2 输入的中频电压信号， 经变压器隔离送到中频启动 电路，由启动电路输出的信号经微分后由 IC18B 和 IC20B 变成窄脉冲输出，驱 动末级 MOS 晶体管。IC20A 构成频率电压变换器 FVC，用于驱动频率表。W7 用于整定频率表的度数，IC18A 构成过电压保护震荡器，当逆变桥发生过电压5控制板说明书-3 时，震荡器起振，使逆变桥的 4 只晶闸管导通。 IC19D 为启动失败检测器，其输出控制重复启动电路，IC19A 为启动成功 检测器，其输出控制中频电压调节
15、器的输出限幅电平，即主回路的直流电流， W6 为逆变它激信号的最高频率设定电位器。 4）启动演算工作原理 过电流保护信号经 IC13B 倒相后，送到 IC5A 组成的过电流截止触发器， 封锁触发脉冲（或拉逆变） ；驱动“过流”指示灯和驱动报警继电器。过电流触 发器动作后，只有通过复位信号或通过关机后再开机进行“上电复位” ，方可再 启动。通过 W2 电位器可整定过流电平。 当三相交流输入缺相时，本控制板均能实现保护和指示。其原理是：由 、晶闸管的阴级（K）分别取 A、B、C 三相电压信号（通过门级 引线） ， 经过光电耦合器的隔离送到 IC14 及 IC16 进行检测和判别， 一旦出现 “却
16、相”故障时，除了封锁触发脉冲外，还驱动“缺相”指示灯以及报警继电器。 为了使控制电路能够更可靠准确的运行，控制电路上还设置了启动定时器 和控制电源欠压检测保护。在开机的瞬间，控制电路的工作是不稳定的，设置 一个 3 秒钟左右的定时器， 待定时后， 才容许输出触发脉冲， 这部分电路由 C11、 R20 等元件构成，若由于某种原因造成控制板上直流供电电压过低，稳压器不 能稳压，亦会使控制出错。设置一个欠压检测电路（由 DW4、IC9B 等组成） ， 当 VCC 电压低于 12.5V 时便封锁触发脉冲，防止不正确的触发。 自动重复启动电路由 IC9A 组成。DIP-2 开关用于关闭自动重复启动电路。 IC5B 组成过电压截止触发器，封锁整流桥触发及脉冲（或拉逆变） ，驱动 “过压
