《kgps-1控制板说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《kgps-1控制板说明书.doc（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、KGPS-1型恒功率晶闸管中频电源控制板使用说明书一、控制电路原理 整个控制电路除逆变末级触发，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、逆变部分、启动演算部分。详细电路见后附原理图。（1）整流触发工作原理 这部分电路包括三相同步、数字触发、末级驱动等电路。触发部分采用的是数字触发，具有可靠性高、精度高、调试容易等优点。数字触发器特征是用（时钟脉冲）计数的办法来实现移相，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，则振荡频率升高，而计数器的计量是固定的（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
2、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倍号控制。在a=0时，开始计数。现假设在某Vk值时，根据压控振荡器的控制压力与频率间的关系确定输出振荡频率为25KHZ，则在计数到256个脉冲所需的时间为（1/50000）256=10.2（mS），相当于约180度电角度，该触发器的计数清零脉冲在同步电压（线电压）的30度处，这相当于三相全控桥式整流电路的=30度位置，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度位置，如需要得到准确的a=150度触发脉冲，可以略微调节一下电位器W4。显然，有三套相同的触发电路，而压控振荡器和Uk控制
3、电压为公用，这样在一个周期产生6个相位差60度的触发脉冲。 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，则有很强的抗干扰能力。 IC16AA及其周围电路构成电压频率转换器，其输出信号的周期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从主回路的三相接线上取得，或由同步变压器A、B、C、N输出端接入。由R23、C1、R63、C40、R102、C63进行滤波及移相，再经6只光电耦合器进行电位隔离，获得6个相位互差60度、占空比略小于50%的矩形波同步信号（如IC2C、IC2
4、D）的输出。 IC3、IC8、IC12（14536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，对电压频率转换器的输出脉冲每计数256个脉冲便输出一个延时脉冲，因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NE556，它既有同步分频器功能，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。(2)调节器工作原理调节器部分共设有四个调节器：中频电压调节器、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，
5、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大值的时候，由于阻抗调节器的反馈系数略大，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，此时可以认为阻抗调节器不起作用，系统完全是一个标准的电压、电流双闭环系统；另一种情况是直流电压已
6、经达到最大值，电流调节器开始限幅，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，当反馈电流比给定电流略小时，阻抗调节器便退出限幅，开始工作，调节逆变角调节器的角给定值，使输出的中频电压增加，直流电流也随之增加，达到新的平衡。此时，就只有电压调节器与阻抗调节器工作，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下稳定的工作。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
7、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开关用于进行电压开环调试。内环采用了电流PI调节器进行电流自动调节，控制精度在1% 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（D11-D15）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转换器。 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
8、桥的引前角。其作用可间接地达到恒功率输出，或者可提高整流桥的输入功率因数。DIP1可关掉此调节器。 IC19B构成逆变角调节器，其输出由IC19C为其钳位限幅。(3) 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起动。由于自动调频的需要，虽然逆变电路采用是自励工作方式，控制信号也是取自负载端，但是主回路是无需附加的起动电路，不需要预充磁或预充电起动过程，因此，主回路得以简化，但随带来的问题是控制电路较为复杂。 起动过程大致是这样的，在逆变电路起动前，先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变可控硅，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
9、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，自动调频电路一旦投入工作便停止它激信号的频率扫描，转由自动调频电路控制引前角，使设备进入稳态运行。 若一次起动不成功，既自动调频电路没有抓住中频电压反馈信号，此时它激信号便会一直扫描最低频率，重复起动电路一旦检测到它激信号进入最低频段，便进行一次再起动，把它激信号推到最高频率，重新扫描一次，直至起动成功。重复起动的周期约为0.5秒钟，完成一次起动到满功率运行的时间不超过1秒钟。 由CON2-1和C0N2-2输入的中频电压信号，经变压器隔离送到IC25，IC25-13脚、14脚输出的信号经微分后由IC18B和IC20B变成窄脉冲输出
10、，用于驱动逆变末级MOS晶体管。IC20A构成频率电压转换器，用于驱动频率表，W7用于整定频率表的读数。IC18AA构成电压保护振荡器，当逆变桥发生过电压时，振荡器起振，使逆变桥的4只晶闸管均导通。 IC19D是起动失败检测器，输出控制重复起动电路，IC19A为起动成功检测器，其输出控制中频电压调节器，输出限幅电平控制主回路的过流电流。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”指示灯亮和驱动报警继电器。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
11、复位”，方可再次运行。通过W2微调电位器可整定过流电平。 当三相交流电输入缺相时，本控制板均能对电源实现保护和指示，其原理是：由4#、6#、2#晶闸管的阴极（K）分别取A、B、C三相电压信号（通过门极引线），经过光电耦合器的隔离送到IC14及IC16B进行检测和判别，一旦出现“缺相”报警故障时，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
12、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。 自动重复起动电路由IC9A组成。DIP-2开关用于关闭自动重复起动电路。 IC5B组成的过电压截止触发器，封锁整流桥触发脉冲（或拉逆变）；驱动“过压”指示灯亮和驱动报警继电器；通过Q9使过压保护振荡器IC18A起振。过电压触发器动作后，也象过流触发器一样，只有通过复位信号或通过关机后再开机进“上电复位”，亦可再次运行，调节W1微调电位器可整定电压电平， Q7及周围电路组成水压过低延时保护电路，延进时间约8秒。 复位开关信号由CON2
13、-6、CON2-7输入，闭合状态为复位暂停。二、调试（1）整流部分的调试 调试前，应该使逆变桥不工作。例如：把平波电抗器的一端断开或断开逆变末级的输入线，使逆变桥的晶闸管无触发脉冲。再在整流桥输出口接入一个约1-2KW的电阻性负载。电路板上的If微调电位器W2顺时针旋至灵敏最高端，调试过程中发生短路时，可以提供过流保护。主控板上的DIP开关均拨向ON状态，用示波器做好测量整流输出直流电压波形的准备，把面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小。 送上三相供电（可以不分相序），检查是否有缺相报警指示，若有，可以检查进线快速熔断器是否损坏。 把面板上的“给定”电位器顺时针旋大，直流电压波形应该几乎全放开
14、，再把面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小，调节控制板上的W4微调电位器，使直流电压波形全关闭，移相角约120度。输出直流波形在整个移相范围内应该是连续平滑的。 把逆变桥接入，使逆变触发脉冲投入，把电路板上的VF微调电位器W1顺时针旋至灵敏最高端，（调试过程发生逆变过压时，可以提供过压保护）。把面板上的给定电位器顺时针稍旋大，这时逆变桥便工作。当出现直通现象时，继续把面板给定电位器顺时针旋至一半，此时直流电流表应指示到额定电流的25%左右，若电流表的指示不为额定值的25%，可调节控制板上的W2电流反馈微调电位器，使直流电流表指示到额定输出电流值的25%左右。一旦逆变起振后，直流电流就可接近额定
15、电流值，精确的额定电流整定，要在满负荷运行时才可进行。 若把面板上的“给定”电位器顺时针稍微旋大，逆变器便起振，不出现直通现象，可调节中频电压互感器的相位，即把中频电压互感器20V绕组的输出线对调一下，就不会起振了。 这样整流桥的调试就基本完成，可以进行逆变桥的调试。（2）逆变部分的调试 2.1 首要应校准频率表，用示波器测逆变触发脉冲的它激频率（它激频率可以通过W6来调节），调节W7微调电位器，使频率表的读数与示波器测得的相一致， 2.2 起振逆变器，调节控制板上的W6微调电位器，使其略高于槽路的谐振频率，W3、W5微调电位器旋在中间位置。把面板上的“给定”电位器顺时针稍微旋大，这时它激频率
16、开始扫描，逆变桥进入工作状态，当起动成功后，控制板上“P.P”指示灯会熄灭。可以把面板上的“给定”电位器旋大、旋小反复操作，这样，它激信号也反复作扫频动作，若不起振，可调节中频电压互感器的相位，即中频电压互感器20V绕组的输出线对调一下，此步骤的调试，亦可使DIP-2和DIP-3开关处在OFF位置，此时加入了重复起动功能，电压环也投入工作。 2.3 逆变起振后，可做整定逆变引前角的工作，把DIP-1开关打在OFF位置，调节W5微调电位器，使中频输出电压与直流电压的比为1.2左右（若换相重叠角较大，可适当增大此比例值）；再把DIP-1开关打在ON位置，调节W3微调电位器，使中频输出电压与直流电压的比为1.5左右（或更高），此项调试工作可在较低的中频电压下进行。注意，必须先调1.2倍关系，再调1.5倍关系，否则顺序反了，
