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產品說明書

作者: 發布時間:2018/9/26 17:01:37 瀏覽次數:

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山東萊州AG凱發下載電源設備有限公司

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            恒功率晶閘管中頻電

               使用說明書

 

1、概述

恒功率晶閘管中頻電源控製板,是本公司開發使用研製的新型控製觸發板。主要由電源、調節器、移相控製電路、保護電路、啟動演算電路、逆變頻率跟蹤、逆變脈衝形成、脈衝放大及脈衝變壓器組成。其核心部件采用美國生產的高性能、高密度、超大規模專用DLJ集成電路,使其電路除調節器外,其餘均實現數字化,整流觸發器部分不需要任何調整,而且可靠性高、脈衝對稱度高、抗幹擾能力強、反應速度快等特點,又由於有相序自適應電路,無需同步變壓器,所以,現場調試中免去了調相序、對同步的工作,僅需把KP晶閘管的門極線接入控製板相應的接線端上,整流部分便能投入運行。

逆變采用掃頻式零壓軟啟動方式,啟動性能優於普通的零壓軟啟動電路。並設有自動重複啟動電路,可防止中頻電源偶爾的啟動失敗,使啟動成功率達到100%。頻率跟蹤電路采用的是平均值取樣方案,提高了逆變的抗幹擾能力,而且僅需取樣中頻電壓信號,而無需槽路電容器的電流信號,免去了外接中頻電流互感器、確定取樣電流相位的煩惱。因此,在調試和使用現場中,也不會由於中頻輸出線或取樣電流互感器的相位接反,而產生中頻電源不能啟動的問題。

逆變電路中還加有逆變角調節電路,可以自動調節負載阻抗的匹配,達到恒功率輸出,可以製成“快速熔煉”的中頻電源,達到節時、節電、提高網側功率因數的目的(此功能也可被關掉)。逆變部分的主要電路均在DLJ大規模集成電路的內部,亦是數字電路。

DLJ-6控製板全板僅有8隻集成電路、4隻晶體管、6隻微調電位器、33個引出端子,安裝十分方便。適用於各種晶閘管並聯諧振中頻電源。

2、產品名稱

產品名稱:DLJ-6恒功率晶閘管中頻電源控製板

3、適用裝置

適用於400HZ-10KHZ各種晶閘管並聯諧振中頻電源。

4、正常使用條件

4.1海拔不超過2000

4.2環境溫度不低於-10,不高於+40

4.3空氣最大相對濕度不超過90%20±5時)。

4.4運行地點無導電及爆炸性塵埃,無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體或蒸汽。

4.5無劇烈振動和衝擊。

5、主要技術參數

5.1主電路進線額定電壓:100V~660V50HZ)(注意R8R9R10的匹配。)

5.2控製供電電源:單相17V/2A

5.3中頻電壓反饋信號:AC  15V/15mA

5.4電流反饋信號:AC  12V/5mA三相輸入。

5.5整流觸發脈衝移相範圍:α=0~130°。

5.6整流觸發脈衝不對稱度:小於1°。

5.7整流觸發脈衝信號寬度:≥600μS、雙窄、間 60°。

5.8整流觸發脈衝特性:觸發脈衝峰值電壓:≥12V

                     觸發脈衝峰值電流:≥1A

                     觸發脈衝前沿陡度:≥0.5A/μS

5.9逆變頻率:400HZ-2KHZ

5.10逆變觸發脈衝信號寬度:1/16×逆變頻率。

5.11逆變觸發脈衝特性:觸發脈峰值電壓:≥22V

                     觸發脈峰值電流:≥1.5A

                     觸發脈衝前沿陡度:≥2A/μS

               (逆變的觸發脈衝變壓器是外接的)

5.12最大外型尺寸:245×180×3mm

5.13故障信號輸出:

    控製板在檢測到故障信號時,輸出一組接點信號,該接點容量為AC5A/220VDC10A/28V

6、電路原理

整個控製電路除逆變末級觸發單元外,做成一塊印刷電路板結構。功能上包括電源、整流觸發、調節器、逆變觸發、啟動演算等,除調節器為模擬運算電路外,其餘均為數字電路。

組成該控製板的核心集成電路為U5,型號為DLJ它是一塊專用超大規模數字集成電路,有3路時鍾輸入口,33路輸入/輸出口,內部功能包括整流移相觸發、相序自適應、逆變觸發、逆變引前角鎖定、逆變重複起動、過流保護、過壓保護、缺相保護、水壓低保護、水溫高保護控製板欠壓保護,另外還有二個外部故障輸入保護。

6.1整流觸發工作原理

這部分電路包括三相同步、相序自適應、壓控時鍾、數字觸發、末級驅動等電路。

三相同步信號直接由晶閘管的門極引線K4K6K2從主回路的三相進線上取得,由R8C5R9C6R10C7進行濾波,再經6隻光電耦合器進行電位隔離,獲得6個相位互差60度的矩形波同步信號,輸入到U554P56P58P60P61P63P

U5的內部有相序自適應電路,確保了中頻電源的三相交流輸入可以不分相序。

U3D及其周圍電路構成壓控時鍾,其輸出信號的周期隨調節器的輸出電壓VK而線性變化。壓控時鍾信號輸入到U53P,作為數字觸發的時鍾CL0K1

數字觸發的特征是用計數(時鍾脈衝)的辦法來實現移相,6路整流移相觸發脈衝均由U5產生。6路整流移相觸發脈衝經U6晶體管陳列放大後,驅動整流脈衝變壓器輸出。

6.2調節器工作原理

共設有2個調節器:中頻電壓/電流調節器、逆變角調節器。

其中電壓/電流調節器(U3C),是常規的PI調節器,在啟動和運行的整個階段,該環始終參與工作;逆變角調節器(U3B)用於使逆變橋能在某一Э角下穩定的工作。

調節器電路的工作過程可以分為兩種情況;一種是直流電壓沒有達到最大值的時候,即U3D沒有限幅,而U3A工作於限幅狀態,對應的為最小逆變Э角,此時係統完全是一個標準的電壓/電流閉環係統;另一種情況是直流電壓已到最大值,即U3D開始限幅,整流橋的調節不再起作用,而U3A退出限幅狀態開始工作,調節逆變角調節器的Э角給定值,使輸出的中頻電壓增加,達到新的平衡。此時,就有電壓/電流調節器與逆變角調節器雙環工作。

中頻電壓互感器過來的中頻電壓信號由UP1UP2輸入後,分為兩路,一路由U2C進行電平轉換後送到U512P,另一路經D35-D38整流後,又分為兩路,一路送到電壓/電流調節器,另一路送到過電壓保護。

由主回路交流互感器取得的電流信號,先在外部轉換成電壓信號,從I1I2I3輸入,經二極管D39~D44整流後,再分為兩路,一路作為過流保護信號,另一路作為電壓/電流調節器的反饋信號。

6.3逆變部分工作原理

    本電路逆變觸發部分,采用的是掃頻式零壓軟起動,隻需取一路中頻電壓反饋信號,無需槽路中頻電容器上的電流信號,其本質上相當於它激轉自激電路,屬於平均值反饋電路。由於主回路上無需附加任何起動電路,不需要預充磁或預充電的起動過程,因此,主回路得以簡化,調試過程簡單。

起動過程大致是這樣的,在逆變電路起動前,先以一個高於槽路諧振頻率的它激信號去觸發逆變晶閘管,當電路檢測到主回路開始有直流電流時,便控製它激信號的頻率從高向低掃描,同時繼續加大主回路的直流電流,當它激信號頻率下降到接近槽路諧振頻率時,中頻電壓便建立起來,並反饋到自動調頻電路。自動調頻電路一旦投入工作,便停止它激信號的頻率往低掃描動作,轉由自動調頻電路控製逆變動引前角,使設備進入穩態運行。

若一次起動不成功,即自動調頻電路沒有抓住中頻電壓反饋信號,此時,它激信號便會一直掃描到最低頻率,重複起動電路一旦檢測到它激信號進入到最低頻段,便進行一次再起動,把它激信號再推到最高頻率,重新掃描一次,直至起動成功。重複起動的周期約為0.5移鍾。

    UP1UP2輸入的中頻電壓信號,經U2C轉換成方波信號,輸入到U512P。由U5 64P67P輸出的逆變觸發信號,經U7隔離放大後,驅動逆變觸發C MOS晶體管Q5Q6U4AU4C構成逆變壓控時鍾,輸入到U583P;同時又由U7進行頻壓轉換後用於驅動頻率表。FHZ微調電位器用於整定外接頻率表的讀數。

    另外,當發生過電壓保護時,U5內部的過電壓保護振蕩器起振,輸出2倍於最高逆變頻率的觸發脈衝,使逆變橋的4隻晶閘管均導通。

    U4B為起動失敗檢測器,其輸出控製U5內部重複起動電路。

6.4啟動演算工作原理

    過電流保護信號經U1B,送到U515P,封鎖整流觸發脈衝;驅動“GLLED批示燈亮和驅動報警繼電器。通過"W2 IF"微調電位器可整定過流電平。

當三相交流輸入缺相時,本控製板均能對電源實現保護和指示。其原理是:由4#6#2#晶閘管的陰極(K)分別取ABC三相電壓信號(通過門極引線),經過光電耦合器的隔離送到U5進行檢測和判別,一旦出現“缺相”故障時,除了封鎖整流觸發脈衝外,還驅“QXLED批示燈以及報警繼電器。

為了使控製電路能夠更可靠準確的運行,控製電路上還設置了啟動定時器和控製電源欠壓檢測保護。在開機的瞬間,控製電路的工作是不穩定的,設置一個3秒鍾左右的定時器,待定時過後,才容許輸出觸發脈衝。這部分電路由U1C等元件構成。若由於某種原因造成控製板上直流供電電壓過低,穩壓器不能穩壓,亦會使控製出錯。設置一個欠壓檢測電路(由U1D等組成),當VCC電壓低於12.5V時便封鎖整流觸發脈衝,防止不正確的觸發,同時點亮“QYLED批示燈和驅動報警繼電器。

自動重複起動電路在U5內部。微動開關DIP-2用於關閉自動重複起動電路。

U1A組成中頻過電壓檢測,輸入到U515P,封鎖整流觸發脈衝;驅動“GYLED指示燈亮和驅動報警繼電器;同時使過壓保護振蕩器起振。調節"W1 VF"微調電位器可整定過壓電平。

U8A及周圍電路組成水壓過低延時保護電路,延時時間約3秒。輸入到U577P,封鎖整流觸發脈衝;驅動“SYLED指示燈亮和驅動報警繼電器。

U8B,周圍電路組成水溫過高延時保護電路,不延時。輸入到U576P,封鎖整流觸發脈衝;驅動“SWLED指示燈亮和驅動報警斷電器。

以上保護,隻有通過複位信號,或通過關機後再開機進行“上電複位”方可再運行。

複位開關信號由KZGND輸入,閉合狀態為複位/暫停。

8、控製板的接線端子與參數

控製板共有33個M3接線端子,端子排列圖參見圖一,各端子功能表見表一。


13、調試

13.1調試需準備的工具

一台20M示波器,若示波器的電源線是三芯插頭時,注意“地線”千萬不能接,示波器外殼對地需絕緣,僅使用一蹤探頭,示波器的X軸、Y軸均需較準,探頭需在測試信號下補償好。

若無高壓示波器探頭,應用電阻做一個分壓器,以適應600V以上電壓的測量。

一個≤500Ω、≥500W的電阻性負載。

13.2 整流部分的調試

為了調試的安全,調試前,應該使逆變橋不工作。例如:把平波電抗器的一端斷開,再在整流橋直流口接入一個≤500Ω、≥500W的電阻性負載。電路板上的"W2 IF"微調電位器順時針旋至最高端,(調試過程發生短路時,可以提供過流保護)。主控板上的DIP-2開關撥在OFF位置;用示波器做好測量整流橋輸出直流電壓波形的準備;把麵板上的“給定”電位器逆時針旋至最小。

送上三相供電(可以不分相序),檢查是否有缺相報警報示,若有,可以檢查進線快速熔斷器是否損壞。

把麵板上的“給定”電位器順時針旋大,直流電壓波形應該幾乎全放開(A0°),6個波頭都全在,若中頻電源為380V輸入,此時的直流電壓表應為指示在530V左右。再把麵板上的“給定”電位器逆時針旋至最小,直流電壓波形幾乎全關閉,此時的A角約為120度。輸出直流波形在整個移相範圍內應該是連續平滑的。

若在調試中,發現出不來6個整流波頭,則應檢查6隻整流晶閘管的序號是否接對,晶閘管的門級線是否接反或短路。

在此過程調試中也檢查了麵板上的“給定”電位器是否接反,接反了則會出現直流電壓幾乎為最大,隻有把“給定”電位器順時針旋到頭時,直流電壓才會減小的現象。

在停電狀態下,把逆變橋接入,使逆變觸發脈衝投入,去掉整流橋口的電阻性負載。把電路板上的"W1 VF"微調電位器順時針旋至最高端,(調試過程發生逆變過壓時,可以提供過壓保護)。主控板上的DIP-2開關撥在ON位置,麵板上的“給定”電位器逆時旋至最小。

上電數秒鍾後,把麵板上的“給定”電位器順時針慢慢地旋大,這時逆變橋會出現兩種工作狀態,一種是逆變橋起振,另一種是逆變橋直通。此時需要的是逆變橋直通,若逆變橋為起振狀態,可在停電的狀態下,調節中頻電壓互感器的相位,即把中頻電壓互感器20V繞組的輸出線對調一下,就不會起振了,在緩慢旋大麵板上“給定”電位器的操作中,應密切注意電流表的反應,若電流表的指示迅速增大,則應迅速把“給定”電位器逆時針旋下來,此時表明電流取樣電路有問題,係統處於電流開環狀態,應檢查電流互感器是否接上。正常的表現是隨著“給定”電位器的緩慢加大,電流表的指示也跟著增大,當停止旋轉“給定”電位器時,電流表的指示能穩定的停在某一刻度上。

當出現直通現象時,把麵板上的“給定”電位器順時針旋大,使電流表的指示接近額定值的50%左右。用交流電壓表測量I1I2I3三個接線端子間的電壓,三個電壓應該是大致相等的,若相差太大,說明電流互感器的同名端接錯,必須改對,否則會影響電流調節器的正常工作。

繼續把麵板上的“給定”電位器順時針旋到頭,電流表的指示應接近額定值,逆時針調節主控製板上的"W2 If"電流把饋微調電位器,使直流電流表指示到額定輸出電流,完成了額定電流的整定。

這樣整流橋的調試就基本完成,可以進行逆變橋的調試。

當調試場地的電源供不出裝置的額定電流時,額定電流的整定,可放在現場滿負荷運行時進行。但是,應先在小電流的狀況下,判定一下電流取樣回路的工作是否正常。

13.3逆變部分的調試

13.3.1校準頻率表(W6 FHZ

主控板上的DIP開關的DIP-2撥在ON位置、DIP-3撥在OFF位置,麵板上的“給定”電位器逆時針旋至最小。把示波器接在Q5Q6的管殼上,測逆變觸發脈衝的它激頻率(它激頻率可以通過FMAXDIP-1來調節),調節:W6 FHZ"微調電位器,使頻率表的讀數與示波器測得的相一致。

若中頻電源用的是專用中頻頻率表,則可免去此步調試。但還是推薦使用直流毫安表頭改製的頻率表,這一方麵是可以測得最高它激頻率,另一方麵是價格便宜。

13.3.2起振逆變器

首先檢查逆變晶閘管的門級線連接是否正確,逆變末級上的LED亮度是否正常,不亮則說明逆變末級的EC接線端子接反了;再把主控板上UA對外的連線解掉,看熄滅的LED逆變末級是否處在逆變橋的對角線位置。

把主控板上的DIP開關的DIP-2撥在ON位置、DIP-3撥在OFF位置,把麵板上的“給定”電位器逆時針旋到底,調節控製板上的"W5 FMAX"微調電位器和DIP-1,使最高它激頻率高於槽路諧振頻率的1.4倍,"W3 MAX"、"W4 MIN"微調電位器旋在中間位置。把麵板上的“給定”電位器順時針銷微旋大,這時它激頻率開始從高往底掃描(從頻率表中可以看出)。逆變橋進入工作狀態,開始起振。若不起振,表現為它激信號反複作掃頻動作,可調節中頻電壓互感器的相位,即把中頻電壓互感器20V繞組的輸出線對調一下。

若把中頻電壓互感器20V繞組的輸出線對調後,仍然起動不起來,此時應確認一下槽路的諧振頻率是否正確,可以用電容/電感表測量一下電熱電容器的電容量及感應器的電感量,計算出槽路的諧振頻率,當槽路的諧振頻率處在最高它激頻率的0.6~0.9的範圍內時,起動應該是很容易的。再著就是檢查一下逆變晶閘管是否有損壞的。

13.3.3整定逆引前角

逆變起振後,可做整定逆變引前角的工作,把DIP開關DIP-2打在ON位置、DIP-3打在OFF位置,用示波器觀察電壓互感器100V繞組的波形,調節主控板上"W4 MIN”微調電位器,使逆變換相引前角在25°左右,此時中頻輸出電壓與直流電壓的比為1.3左右。

再把DIP-3開關打在ON位置,調節主控板上"W3 MAX"微調電位器,整定最大逆變換相引前角。根據不同的中頻輸出電壓為750V時,則要求最大逆變換相引前角在42°左右,此時,中頻輸出電壓與直流電壓的比為1.5

調試中若出現逆變引前角過大的現角,應檢查槽路諧振頻率是否過低。

13.3.4額定輸出電壓的整定(W1 VF

在輕負荷的情況下整定額定輸出電壓,把主控板上的DIP開關DIP-2打在ON位置、DIP-3撥在OFF位置,VF微調電位器順時針旋至最大,把麵板上的“給定”電位器順針旋大,逆變橋工作。繼續把麵板上的“給定”電位器順時針旋至最大,此時輸出的中頻電壓接近額定值,逆時針調節"W1 VF"微調電位器,使輸出的中頻電壓達到額定值。

14、注意事項

14.1晶閘管裝置在做絕緣耐壓測試時,請取下控製板,否則可能造成控製板永久性損壞。

14.2內部電路及參數的更改,恕不另行通知。

14.3如果在使用中造成控製板以外的零部件損壞,本公司概不負責。

14.4DLJ器件是一種CMOS器件,使用時應注意,器件的兩個引腳之間嚴禁短路,否則將損壞芯片,為保證器件的安全,因此忌用萬用表直接測量器件的引腳。

15、其它問題

15.1  過壓保護

控製電路上已經把過壓保護電平固定在額定輸出電壓的1.2倍不合適,可改變控製板上的R48電阻值,減小R48,過壓保護電平增高;反之減小。

15.2  過流保護

控製電路上已經把過流保護電平固定在額定直流電流的1.4倍上,當進行額定電流的整定時,過流保護就自動設定好了。若覺得1.4倍不合適可改變控製板上的R51電阻值,減小R51,過流保護電平增高;反之減小。

15.3  額定電流整定

13.2步聚中沒有進行額定電流整定的話,可在係統運行於重負荷下,逆時針調節控製板上的"W2 IF"電流反饋微調電位器,使直流表達到額定值。這與一般的中頻電源的電源整定是一樣的。

15.4  它激頻率

一定要使它激頻度高於槽路可能的最大諧振頻率,否則,係統由於它激頻率的“拽著”而不能正常運行。它激頻率高於槽路可能的最大諧振頻率1.3倍是合適的。

15.5  恒功率輸出

對熔煉負載來說,恒功率輸出是很重要的,要想使恒楞率的的範圍大,就要使逆變引前角從最小變到最大的範圍盡可能的大,同時負載阻抗的匹配也很重要。即使不是熔煉負荷,這樣做也有利於提高整流的功率因數

 

設備的安裝

1、設備使用的技術條件

本裝置應在下列條件下使用:

 1.1環境溫度:

+54024h內周期使用,平均溫度不超過35,儲存最低 溫

    度不低於-35℃並除去冷卻水。

1.2環境條件:

空氣中不含有導電塵埃、酸、鹽、腐蝕性及爆炸性氣體、有可靠的排水通風裝置。最高相對濕度:環境溫度40℃時不超過50%,20℃時不超過90%。

1.3海拔:

海拔高度不超過3000m。

1.4安裝傾斜度:

傾斜度不超5°。

 

1.5電網質量:

電壓波形應為正弦波,電網電壓波動不大於5%,波形畸變小於5%,頻率變化不超過±2%。

1.6冷卻水:

裝置工作水壓1.5-2Kg/cm2,進水溫度為5—35℃,裝置在凝露下不能使用。

1.7水質:PH7-8.5,硬度:不大於60mg/L ,導電率小於500μA/cm3

水中無雜質及漂浮物

安裝方法

 

2.1本裝置對安裝基礎無特殊要求,但安裝環境得參照本裝置的使用條件,應安裝在通風良好,不受雨水侵襲的室內,櫃體與周圍牆壁應保持1米以上距離,保證櫃門能方便開啟。

2.2裝置在出廠前均按其技術條件經過出廠實驗,但在運輸中因震動,可能有線頭鬆脫、螺絲鬆動和受潮等現象,應對上述現象進行檢查、維護。

2.3三相電源進線和中頻輸出線均從櫃底電纜溝出入,有導線連接處應保持良好的接觸。

本裝置櫃底內設有接地螺栓,安裝時必須良好接地。

3、電源進線、出線的選擇

   電源各功率段因電流大小不一,安裝時參照電源櫃標牌:

 

 

 

 

                       操作及注意事項

1、操作方法

1.1起動過程:

1.1.1撥合控製電源合開關

1.1.2按主電路合按鈕

1.1.3撥合中頻起動開關

1.1.4順時針旋轉調功電位器,如果啟動成功,各儀表均有顯示

且中頻電壓為直流電壓的1.4倍左右;如果啟動不成功,隻有直流電流表有顯示(頻率表的信號由控製板采樣時,此表亦有顯示),其餘表均無顯示。

1.2停機過程:

1.2.1逆時針旋轉調功電位器至終端

1.2.3分斷中頻起動開關

1.2.4 按主電路分閘按鈕

1.2.5 分斷控製電源開關

2、注意事項:

2.1.1設備在每次起動前應首先檢查各冷卻水是否暢通,是否有不安全因素存在,調功電位器中否返回。

2.1.2在運行中發生過流、過壓等現象時不要忙於重新起動設備,應對設備進行檢查,是否存在短路、打火現象。

2.1.3設備發生故障後,應按照維修方法進行檢查,或及時與本公司技術部取得聯係排除故障,以免故障範圍擴大。

2.2.1

維護與保養

合理的使用、正確的操作和精心維護,是電源安全運行,避免故障的重要保證。在連續運行的生產線上搞好電源的維護與保養尤為重要。

5.1經常清除配電櫃內的積塵,運行中的變頻裝置要設立專用機房,必須經常注意清潔工作,防止絕緣降低發生故障。

5.2定期對電源進行檢查維修,對各部的螺栓、螺母壓接件進行定期檢查緊固。定期對裝置的額定電壓、電流進行校驗,以防止保護失靈。

5.3經常檢查負載連線是否完好,絕緣是否可靠。經常檢查各冷卻水路有無斷水或水壓不足等現象。



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