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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