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陕西科奥机电设备有限公司

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第  13  年
产品详情(西安市中频透热电源厂家)
  产品简介
 
      数字化中频电源是我公司推出的第四代产品,高质量的调节性能、可靠稳定的运行、以及简洁的安装结构得到用户的一致赞赏。数字化中频电源除采用常规的主电路以外控制电路只需两只变压器和一块控制电路板即可。彻底去掉了接触器、中间继电器、以及其它的辅助电路,使整套设备连线极少,更由于三相交流输入不必区分相序,中频输出线不必区别相位的优点,免去在用户现场调试成为可能。该产品可在400-10KC的频率下任意运行,控制电路板可在25-1000KW范围内只需作很简单的调整即可运行。建议您在使用或检修该产品时详细阅读以下内容,以便了解该产品的性能和结构。
一、产品结构示意图
逆变
负载
三相电
全控整
滤波
 

         
 
 
 
 
 
 
 

                 图(1)中频电源结构框图               
二、主电路原理
   ⑴ 整流电路原理
整流电路主要是将50HZ的交流电整流成直流。由六个晶闸管组成的三相全控整流电路,输入工频电网电压380V,控制可控硅的导通,实现输出0500V 连续可调的直流电压。(如图2)

                三相全控整流桥工作原理
现以a = 30°为例分析整流回路的工作过程。可控硅TH1在θ1时刻触发如图(3),开始A相处在最高电位,同时B相处在最底电位,因而TH1TH6同时导电,到θ2时刻之后A相仍处于最高电位,TH1可继续导电,但此时C相变成了最底电位,因此只要在θ2时刻触发TH2TH1TH2既可构成导电回路,TH2一旦导电既把C相电位移到TH6的阳极,同时TH6的阴极是B相电位,并非最底,既TH6承受反压由原来的导通变为截止,这相便从TH6换相到TH2,θ2是换相时刻。共阳极的换相过程也是一样的。
当触发脉冲在任意a角时,其输出直流电压为:
        Ud = 1.35UaCosa
式中:Ua = 三相进线电压

         三相全控整流桥电路在a=0°、a=30°角时输出波形
 

                逆变主电路的工作过程
 
逆变电路原理:
该产品采用了并联逆变器,这种逆变器对负载变化适应能力强,见图(4)所示。它的主要作用是将三相整流电压Ud逆变成单相400-10KC的中频交流电。逆变器的设计采用了单管技术(即:逆变器采用四只控硅),以使逆变器具有简洁、可靠的特点。
    下面分析一下逆变器的工作过程,假设图(4)中,先是①②导通③④截止,则直流电流Id经电抗器Ld,可控硅①②流向Lc谐振回路,Lc产生谐振,振荡电压正弦波。此时电容器两端的电压极性为左正右负,如果在电容器两端电压尚未过零时之前的某一时刻产生脉冲去触发可控硅③④,此时形成可控硅①②③④同时导通状态,由于可控硅③④的导通,电容器两端的电压通过可控硅③④加在可控硅①②上使可控硅①②两端承受反压而关断,也就是说可控硅①②将电流换给了③④。换流以后,直流电流Id经电抗器Ld、可控硅③④反向流向LC谐振回路。电容器两端的电压继续按正弦规律变化,而电容器两端电压极性为左负右正,负载回路中的电流也改变了方向。当电容器右端的正电压要在过零前的某一时刻再将可控硅①②触发导通,再次形成可控硅①②③④同时导通状态。可控硅③④承受反压关断,可控硅①②继续导通,着就完成了一个工作循环。从上述工作过程可以看出,当可控硅①②导通时电流由一个方向流入负载,可控硅①②和③④相互轮流导通和关断,就把一个直流变成了交流,可控硅①②与③④每秒钟交替工作的次数也就决定了交流电输出的频率。
 
 
三、控制原理
       
目前,我国普遍采用的是并联逆变器式主电路,广大用户对此已经比较了解,这里我们不在作详细介绍,我们着重介绍一下控制电路的原理。
1.  控制电路的组成
控制电路除逆变末级触发电路板以外,其余均做成一块印刷电路电路板结构,从功能上分为整流触发部分(包括整流末级触发)、调节器部分、逆变部分、启动演算部分。详细参见电路原理图。
2.  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、调试容易等特点。数字触发器的特征是用计(时钟脉冲)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,而计数器的计数量是固定的(256),计数器脉冲频率升高,意味着计一定脉冲数所需的时间短,也计延时时间短,a角越小,反之a越大。计数器开始计数时刻同样受同步信号控制,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电压与频率间的关系确定输出振荡频率为25KHZ,则计数到256个脉冲所需的时间为(1/50000*256=10.2ms),相当于180°电角度,该触发器的清零脉冲在同步电压(线电压)的30°处,这相当于三相全控整流电路的β=30°位置,从清零脉冲起延时10.2mS产生的输出触发脉冲,也既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,可以略调一下电位器W4。显然,有三套相同的触发电路,而压控振荡器和UK控制电压为共用,这样在一个周期中产生6个相位差60°的触发脉冲。
数字电路的工作优点是工作稳定,特别是用HTLCOMS数字集成电路,则可以有很强的抗干扰能力。
IC16A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(相当于模拟电路的锯齿波幅值调节)。
三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4K6K2从回路的三相进线上取得,由R23C1R63C40R102C63进行滤波及移相,再经6只光耦进行电位隔离,获得6个相位互差60°,占空比略小于50%的矩形波同步信号(如IC2CIC2D)的输出。
IC3IC8IC1214536计数器)构成三路数字延时器。三相同步信号对计时器进行复位后,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。
3.  调节器工作原理
    调节器共设有四个调节器: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,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,再着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关系,既碧变功率因数角。
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,阻抗调节器变工作于限幅状态,对应的为逆变最小θ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经达到最大值,电流调节器开始限幅,不在起作用,电压调节器的输出增加,而反馈电流却不变化,对阻抗调节器材来说,当反馈电流信号,比给定电流信号略小时,阻抗调节器变退出限幅,开始工作,逆变调节器的θ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和阻抗调节器工作,若负载等效电阻RH继续增大,逆变θ角亦相应增大,直至最大逆变θ角。
逆变角调节器用于使逆变桥能在某一θ角下稳定的工作。
中频电压互感器过来的中频电压信号由2122输入后,分为两路,一路送到逆变部分,另一路经由D7D10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。IC13CIC21C组成电压闭环自动投入电路,DIP-3开关用于进行电压开环进行调试。内环采用了电流PI调节器,控制精度在1%以上,由主电路交流互感器取得的信号,从2-32-42-5输入,经二极管三相整流桥(D11D15)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,用于控制逆变桥的引前角。其作用可间接地达到恒功率输出,或者提高整流桥的功率因数。DIP-1可关掉此调节器。
IC19B构成逆变角调节器,其输出由IC19C为钳位限幅。         
  3,逆变部分工作原理
该电路逆变触发部分采用的是扫频式软启动,由于自动调频的需要,虽然  逆变电路采用的是自励工作方式,控制信号也是取自负载端,但是主电路上无需附加启动电路,不需要预充磁、预充电启动过程,因此,主电路得以简化,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,在逆变电路启动之前,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,当电路检测到主电路直流电流时,便控制它激信号的频率从高向低扫描,当它激信号的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。自动调频电路一旦投入工作,便停止它激信号的扫描,转由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,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到最低频率,重复启动电路一旦检测到它激信号进入到最低频段,便进行一次再启动,把它激信号在推到最高频率,重新扫描一次,直至启动成功。重复启动的周期约为0.5秒钟 ,完成一次启动到满功率的时间不超过1秒。
2122输入的中频电压信号,经变压器隔离送到ZPMK(中频启动模块),ZPMK 3脚、4脚输出的信号经微分或由IC18BIC20B变成窄脉冲输出,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。IC18A构成过电压保护振荡器,当逆变桥发生过电压时,振荡器起振,使逆变桥的四只晶闸管均导通。
IC19D为起动失败检测器,其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的输出限幅电平,既主电路的直流流。
W6为逆变它激信号的最高频率设定电位器。
4.  起动演算工作原理
过流保护信号经IC13B倒向后,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”,方可再次运行。通过W2微调电位器可整定过电流电平。
当三相交流输入缺相时,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ABC三相电压信号(通过门极引线),经光电耦合器的隔离送到IC14IC16进行检测和判别,一旦出现“缺相”故障时除了封锁触发脉冲外,还驱动“缺相”指示灯,以及抱警继电器。
为了使控制电路能更可靠、准确的运行,控制电路还设定了起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,设置了一个3秒钟左右的定时器,才容许输出触发脉冲。这部分电路由C11R20等元件组成。若由于某种原因造成控制板上的直流供电电压过低,稳压器不能稳压,也会造成控制出错。设置一个欠压检测电路(由DW4IC9B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。
IC15B组成过电压截止触发器,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,也象过电流触发器一样,只有通过复位信号或通过关机后在开机进行“上电复位”方可再次运行。调节W1微调电位器可整定过电压电平。
Q7周围电路组成水压过低延时保护电路,延时时间约8秒钟。
复位开关信号由2-62-7输入,闭合状态为复位暂停。   
 

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