中頻電源原理幾調(diào)試步驟

1、 中頻電源原理及調(diào)試步驟主電路原理本系列中頻電源裝置是采用晶閘管元件，將三相工頻交流電整流為直流，經(jīng)電抗器平波后，成為一個(gè)恒定的直流電流源，再經(jīng)單相逆變橋，把直流電流逆變成一定頻率的單相中頻電流。負(fù)載是由感應(yīng)線圈和補(bǔ)償電容器組成的。聯(lián)接成并聯(lián)諧振電路。詳細(xì)原理圖見主電路圖1200KW/2.6KHz中頻電源原理圖。三相工頻交流電(550V、三相四線制)送至本裝置隔離開關(guān)的三個(gè)進(jìn)線端，自動(dòng)空氣開關(guān)ZK作為主回路的電源開關(guān)。電流檢測(cè)采用電流互感器，該電流信號(hào)被電流互感器及5/0.1A電流變換器二次轉(zhuǎn)換后送到控制電路板KSRL.SCH作為電流閉環(huán)信號(hào)和過(guò)電流保護(hù)信號(hào)。快速熔斷器作為控制電路失控時(shí)的短路

2、保護(hù)。為了減少開關(guān)操作過(guò)電壓及由SCR換相時(shí)產(chǎn)生的"毛刺"，在進(jìn)線處設(shè)置了阻容濾波電路及壓敏過(guò)電壓吸收電路。本裝置采用三相橋式全控整流電路，可以獲得較為平滑的電流波形，并且通過(guò)脈沖移相，可實(shí)現(xiàn)拉逆變工作狀態(tài)。三相全控橋式整流電路的工作原理從略。2.控制電路原理整個(gè)控制電路除逆變末級(jí)觸發(fā)電路板外,做成一塊印刷電路板結(jié)構(gòu),從功能上分為整流觸發(fā)部分、調(diào)節(jié)器部分、逆變部分、啟動(dòng)演算部分。詳細(xì)電路見KSRL.SCH控制電路原理圖。2.1 整流觸發(fā)工作原理這部分電路包括三相同步、數(shù)字觸發(fā)、末級(jí)驅(qū)動(dòng)等電路。觸發(fā)部分采用的是數(shù)字觸發(fā)，具有可靠性高、精度高、調(diào)試容易等特點(diǎn)。數(shù)字觸發(fā)器的特征是

3、用計(jì)(時(shí)鐘脈沖)數(shù)的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)移相,該數(shù)字觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖振蕩器是一種電壓控制振蕩器,輸出脈沖頻率受移相控制電壓Vk的控制,Vk降低,則振蕩頻率升高,而計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)量是固定的(256),計(jì)數(shù)脈沖頻率高,意味著計(jì)一定脈沖數(shù)所需時(shí)間短,也即延時(shí)時(shí)間短,角減小,反之角增大。計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)時(shí)刻同樣受同步信號(hào)控制,在=0°時(shí)開始計(jì)數(shù)。現(xiàn)假設(shè)在某 Vk 值時(shí) , 根據(jù)壓控振蕩器的控制電壓與頻率間的關(guān)系確定輸出振蕩頻率為 25KHZ , 則在計(jì)數(shù)到 256 個(gè)脈沖所需的時(shí)間為 (1/50000)×256=10.2 (mS) ,相當(dāng)于約180°電角度,該觸發(fā)器的計(jì)數(shù)清零脈沖在同步

4、電壓(線電壓)的30°處,這相當(dāng)于三相全控橋式整流電路的=30°位置,從清零脈沖起,延時(shí)10.2mS產(chǎn)生的輸出觸發(fā)脈沖,接近于三相橋式整流電路某一相晶閘管=150°的位置。如果需要得到準(zhǔn)確的=150°觸發(fā)脈沖,可以略微調(diào)節(jié)一下電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。顯然,有三套相同的觸發(fā)電路,而壓控振蕩器和Vk控制電壓為公用。這樣，在一個(gè)周期中產(chǎn)生6個(gè)相位差60°的觸發(fā)脈沖。數(shù)字觸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是工作穩(wěn)定,特別是用HTL或CMOS數(shù)字集成電路,則可以有很強(qiáng)的抗干擾能力。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)到電壓頻率轉(zhuǎn)換器，其輸出頻率隨調(diào)節(jié)器送來(lái)的輸入電壓VK而線性變化。通過(guò)頻率的變化來(lái)控制a角

5、,達(dá)到調(diào)節(jié)功率第目的。三相同步信號(hào)直接由晶閘管的門極引線從主回路的三相進(jìn)線上取得，由內(nèi)部IC進(jìn)行濾波及移相，再經(jīng)6只光電耦合器進(jìn)行電位隔離，獲得6個(gè)相位互差60度、占空比略小于50的矩形波同步信號(hào)輸出。三相同步信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位后，對(duì)電壓頻率轉(zhuǎn)換器的輸出脈沖每計(jì)數(shù)256個(gè)脈沖便輸出一個(gè)延時(shí)脈沖，因計(jì)數(shù)脈沖的頻率是受VK控制的，換句話說(shuō)，VK控制了觸發(fā)脈沖的延時(shí)。計(jì)數(shù)器輸出的脈沖經(jīng)隔離、微分后，變成窄脈沖，送到后級(jí)的IC，它既有同步分頻器功能，亦有定輸出脈寬的功能。輸出的窄脈沖經(jīng)電阻合成為雙窄脈沖，再經(jīng)晶體管放大，驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器輸出。2.2調(diào)節(jié)器工作原理調(diào)節(jié)器部分共設(shè)有四個(gè)調(diào)節(jié)器:中頻電壓調(diào)節(jié)

6、器、電流調(diào)節(jié)器、阻抗調(diào)節(jié)器、逆變角調(diào)節(jié)器。其中電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器,組成常規(guī)的電流、電壓雙閉環(huán)系統(tǒng),在啟動(dòng)和運(yùn)行的整個(gè)階段，電流環(huán)始終參與工作，而電壓環(huán)僅工作于運(yùn)行階段;另一阻抗調(diào)節(jié)器,從輸入上看,它與電流調(diào)節(jié)器的輸入完全是并聯(lián)的關(guān)系,區(qū)別僅在于阻抗調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋系數(shù)較電流調(diào)節(jié)器的略大,再者就是電流調(diào)節(jié)器的輸出控制的是整流橋的輸出直流電壓,而阻抗調(diào)節(jié)器的輸出控制的是中頻電壓與直流電壓的比例關(guān)系,即逆變功率因數(shù)角。調(diào)節(jié)器電路的工作過(guò)程可以分為兩種情況:一種是在直流電壓沒有達(dá)到最大值的時(shí)候,由于阻抗調(diào)節(jié)器的反饋系數(shù)略大,阻抗調(diào)節(jié)器的給定小于反饋,阻抗調(diào)節(jié)器便工作于限幅狀態(tài),對(duì)應(yīng)的為最小逆變角,此

7、時(shí)可以認(rèn)為阻抗調(diào)節(jié)器不起作用,系統(tǒng)完全是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流雙閉環(huán)系統(tǒng);另一種情況是直流電壓已經(jīng)達(dá)到最大值,電流調(diào)節(jié)器開始限幅,不再起作用,電壓調(diào)節(jié)器的輸出增加,而反饋電流卻不變化,對(duì)阻抗調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō),當(dāng)反饋電流信號(hào)比給定電流略小時(shí),阻抗調(diào)節(jié)器便退出限幅,開始工作,調(diào)節(jié)逆變角調(diào)節(jié)器的角給定值,使輸出的中頻電壓增加,直流電流也隨之增加,達(dá)到新的平衡。此時(shí),就只有電壓調(diào)節(jié)器與阻抗調(diào)節(jié)器工作,R 的繼續(xù)增大,直至到最大逆變角。逆變角調(diào)節(jié)器使逆變橋能在某一角下穩(wěn)定的工作。2.3逆變部分工作原理本電路逆變觸發(fā)部分,采用的是掃頻式零壓軟起動(dòng),由于自動(dòng)調(diào)頻的需要,雖然逆變電路采用的是自勵(lì)工作方式,控制信號(hào)也是

8、取自負(fù)載端,但是主回路上無(wú)需附加起動(dòng)電路,不需要預(yù)充磁或預(yù)充電的啟動(dòng)過(guò)程,因此,主回路得以簡(jiǎn)化,但隨之帶來(lái)的問(wèn)題是控制電路較為復(fù)雜。起動(dòng)過(guò)程大致是這樣的,在逆變電路起動(dòng)前,先以一個(gè)高于槽路諧振頻率的它激信號(hào)去觸發(fā)逆變晶閘管,當(dāng)電路檢測(cè)到主回路直流電流時(shí),便控制它激信號(hào)的頻率從高向低掃描,當(dāng)它激信號(hào)頻率下降到接近槽路諧振頻率時(shí),中頻電壓便建立起來(lái),并反饋到自動(dòng)調(diào)頻電路。自動(dòng)調(diào)頻電路一旦投入工作,便停止它激信號(hào)的頻率掃描,轉(zhuǎn)由自動(dòng)調(diào)頻電路控制逆變引前角，使設(shè)備進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。若一次起動(dòng)不成功,即自動(dòng)調(diào)頻電路沒有抓住中頻電壓反饋信號(hào),此時(shí),它激信號(hào)便會(huì)一直掃描到最低頻率,重復(fù)起動(dòng)電路一旦檢測(cè)到它激信號(hào)

9、進(jìn)入最低頻段,便進(jìn)行一次再起動(dòng),把它激信號(hào)再推到最高頻率,重新掃描一次,直至起動(dòng)成功。重復(fù)起動(dòng)的周期約為0.5秒鐘,完成一次起動(dòng)到滿功率運(yùn)行的時(shí)間不超過(guò)1秒鐘。2.4啟動(dòng)演算工作原理過(guò)電流保護(hù)信號(hào)送到過(guò)電流截止觸發(fā)器，封鎖觸發(fā)脈沖(或拉逆變)；驅(qū)動(dòng)“過(guò)流”指示燈亮和驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器。過(guò)電流觸發(fā)器動(dòng)作后，只有通過(guò)復(fù)位或關(guān)機(jī)后再開機(jī)進(jìn)行“上電復(fù)位”，方可再次運(yùn)行?？烧{(diào)節(jié)電位器整定過(guò)流電平。當(dāng)三相交流輸入缺相時(shí)，本控制板能對(duì)電源實(shí)現(xiàn)保護(hù)和指示。一旦出現(xiàn)“缺相”故障時(shí)，除了封鎖觸發(fā)脈沖外，還驅(qū)動(dòng)“缺相”指示燈及報(bào)警繼電器。為了使控制電路能夠更可靠準(zhǔn)確的運(yùn)行，控制電路上還設(shè)置了啟動(dòng)定時(shí)器和控制電源欠壓檢測(cè)保護(hù)。在開機(jī)的瞬間，控制電路的工作是不穩(wěn)定的，設(shè)置一個(gè)三秒鐘左右的定時(shí)器，待定時(shí)后，才容許輸出觸發(fā)脈沖。若由于某種原因造成控制板上直流供電電壓過(guò)低，穩(wěn)壓器不能穩(wěn)壓，亦會(huì)使控制出錯(cuò)。設(shè)置一個(gè)欠壓檢測(cè)電路，當(dāng)VCC電壓低于12.5V時(shí)便封鎖觸發(fā)脈沖，防止不正確的觸發(fā)。過(guò)電壓截止觸發(fā)器，封鎖整流橋觸發(fā)脈沖(或拉逆變)；驅(qū)動(dòng)“過(guò)壓”指示燈亮和驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器。使過(guò)壓保護(hù)振蕩器起振，逆變橋直通保護(hù)。過(guò)電壓觸發(fā)器動(dòng)作后，也象過(guò)流觸發(fā)器一樣,只有通過(guò)復(fù)位