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产品说明书

作者: 发布时间:2018/9/26 17:01:37 浏览次数:

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山东莱州鲁澳电源设备有限公司

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            恒功率晶闸管中频电

               使用说明书

 

1、概述

恒功率晶闸管中频电源控制板,是本公司开发使用研制的新型控制触发板。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。其核心部件采用美国生产的高性能、高密度、超大规模专用DLJ集成电路,使其电路除调节器外,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。

逆变采用扫频式零压软启动方式,启动性能优于普通的零压软启动电路。并设有自动重复启动电路,可防止中频电源偶尔的启动失败,使启动成功率达到100%。频率跟踪电路采用的是平均值取样方案,提高了逆变的抗干扰能力,而且仅需取样中频电压信号,而无需槽路电容器的电流信号,免去了外接中频电流互感器、确定取样电流相位的烦恼。因此,在调试和使用现场中,也不会由于中频输出线或取样电流互感器的相位接反,而产生中频电源不能启动的问题。

逆变电路中还加有逆变角调节电路,可以自动调节负载阻抗的匹配,达到恒功率输出,可以制成“快速熔炼”的中频电源,达到节时、节电、提高网侧功率因数的目的(此功能也可被关掉)。逆变部分的主要电路均在DLJ大规模集成电路的内部,亦是数字电路。

DLJ-6控制板全板仅有8只集成电路、4只晶体管、6只微调电位器、33个引出端子,安装十分方便。适用于各种晶闸管并联谐振中频电源。

2、产品名称

产品名称:DLJ-6恒功率晶闸管中频电源控制板

3、适用装置

适用于400HZ-10KHZ各种晶闸管并联谐振中频电源。

4、正常使用条件

4.1海拔不超过2000

4.2环境温度不低于-10,不高于+40

4.3空气最大相对湿度不超过90%20±5时)。

4.4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。

4.5无剧烈振动和冲击。

5、主要技术参数

5.1主电路进线额定电压:100V~660V50HZ)(注意R8R9R10的匹配。)

5.2控制供电电源:单相17V/2A

5.3中频电压反馈信号:AC  15V/15mA

5.4电流反馈信号:AC  12V/5mA三相输入。

5.5整流触发脉冲移相范围:α=0~130°。

5.6整流触发脉冲不对称度:小于1°。

5.7整流触发脉冲信号宽度:≥600μS、双窄、间 60°。

5.8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/μS

5.9逆变频率:400HZ-2KHZ

5.10逆变触发脉冲信号宽度:1/16×逆变频率。

5.11逆变触发脉冲特性:触发脉峰值电压:≥22V

                     触发脉峰值电流:≥1.5A

                     触发脉冲前沿陡度:≥2A/μS

               (逆变的触发脉冲变压器是外接的)

5.12最大外型尺寸:245×180×3mm

5.13故障信号输出:

    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AC5A/220VDC10A/28V

6、电路原理

整个控制电路除逆变末级触发单元外,做成一块印刷电路板结构。功能上包括电源、整流触发、调节器、逆变触发、启动演算等,除调节器为模拟运算电路外,其余均为数字电路。

组成该控制板的核心集成电路为U5,型号为DLJ它是一块专用超大规模数字集成电路,有3路时钟输入口,33路输入/输出口,内部功能包括整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复起动、过流保护、过压保护、缺相保护、水压低保护、水温高保护控制板欠压保护,另外还有二个外部故障输入保护。

6.1整流触发工作原理

这部分电路包括三相同步、相序自适应、压控时钟、数字触发、末级驱动等电路。

三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4K6K2从主回路的三相进线上取得,由R8C5R9C6R10C7进行滤波,再经6只光电耦合器进行电位隔离,获得6个相位互差60度的矩形波同步信号,输入到U554P56P58P60P61P63P

U5的内部有相序自适应电路,确保了中频电源的三相交流输入可以不分相序。

U3D及其周围电路构成压控时钟,其输出信号的周期随调节器的输出电压VK而线性变化。压控时钟信号输入到U53P,作为数字触发的时钟CL0K1

数字触发的特征是用计数(时钟脉冲)的办法来实现移相,6路整流移相触发脉冲均由U5产生。6路整流移相触发脉冲经U6晶体管陈列放大后,驱动整流脉冲变压器输出。

6.2调节器工作原理

共设有2个调节器:中频电压/电流调节器、逆变角调节器。

其中电压/电流调节器(U3C),是常规的PI调节器,在启动和运行的整个阶段,该环始终参与工作;逆变角调节器(U3B)用于使逆变桥能在某一Э角下稳定的工作。

调节器电路的工作过程可以分为两种情况;一种是直流电压没有达到最大值的时候,即U3D没有限幅,而U3A工作于限幅状态,对应的为最小逆变Э角,此时系统完全是一个标准的电压/电流闭环系统;另一种情况是直流电压已到最大值,即U3D开始限幅,整流桥的调节不再起作用,而U3A退出限幅状态开始工作,调节逆变角调节器的Э角给定值,使输出的中频电压增加,达到新的平衡。此时,就有电压/电流调节器与逆变角调节器双环工作。

中频电压互感器过来的中频电压信号由UP1UP2输入后,分为两路,一路由U2C进行电平转换后送到U512P,另一路经D35-D38整流后,又分为两路,一路送到电压/电流调节器,另一路送到过电压保护。

由主回路交流互感器取得的电流信号,先在外部转换成电压信号,从I1I2I3输入,经二极管D39~D44整流后,再分为两路,一路作为过流保护信号,另一路作为电压/电流调节器的反馈信号。

6.3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,只需取一路中频电压反馈信号,无需槽路中频电容器上的电流信号,其本质上相当于它激转自激电路,属于平均值反馈电路。由于主回路上无需附加任何起动电路,不需要预充磁或预充电的起动过程,因此,主回路得以简化,调试过程简单。

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晶闸管,当电路检测到主回路开始有直流电流时,便控制它激信号的频率从高向低扫描,同时继续加大主回路的直流电流,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。自动调频电路一旦投入工作,便停止它激信号的频率往低扫描动作,转由自动调频电路控制逆变动引前角,使设备进入稳态运行。

若一次起动不成功,即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,重复起动电路一旦检测到它激信号进入到最低频段,便进行一次再起动,把它激信号再推到最高频率,重新扫描一次,直至起动成功。重复起动的周期约为0.5移钟。

    UP1UP2输入的中频电压信号,经U2C转换成方波信号,输入到U512P。由U5 64P67P输出的逆变触发信号,经U7隔离放大后,驱动逆变触发C MOS晶体管Q5Q6U4AU4C构成逆变压控时钟,输入到U583P;同时又由U7进行频压转换后用于驱动频率表。FHZ微调电位器用于整定外接频率表的读数。

    另外,当发生过电压保护时,U5内部的过电压保护振荡器起振,输出2倍于最高逆变频率的触发脉冲,使逆变桥的4只晶闸管均导通。

    U4B为起动失败检测器,其输出控制U5内部重复起动电路。

6.4启动演算工作原理

    过电流保护信号经U1B,送到U515P,封锁整流触发脉冲;驱动“GLLED批示灯亮和驱动报警继电器。通过"W2 IF"微调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),经过光电耦合器的隔离送到U5进行检测和判别,一旦出现“缺相”故障时,除了封锁整流触发脉冲外,还驱“QXLED批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,待定时过后,才容许输出触发脉冲。这部分电路由U1C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U1D等组成),当VCC电压低于12.5V时便封锁整流触发脉冲,防止不正确的触发,同时点亮“QYLED批示灯和驱动报警继电器。

自动重复起动电路在U5内部。微动开关DIP-2用于关闭自动重复起动电路。

U1A组成中频过电压检测,输入到U515P,封锁整流触发脉冲;驱动“GYLED指示灯亮和驱动报警继电器;同时使过压保护振荡器起振。调节"W1 VF"微调电位器可整定过压电平。

U8A及周围电路组成水压过低延时保护电路,延时时间约3秒。输入到U577P,封锁整流触发脉冲;驱动“SYLED指示灯亮和驱动报警继电器。

U8B,周围电路组成水温过高延时保护电路,不延时。输入到U576P,封锁整流触发脉冲;驱动“SWLED指示灯亮和驱动报警断电器。

以上保护,只有通过复位信号,或通过关机后再开机进行“上电复位”方可再运行。

复位开关信号由KZGND输入,闭合状态为复位/暂停。

8、控制板的接线端子与参数

控制板共有33个M3接线端子,端子排列图参见图一,各端子功能表见表一。


13、调试

13.1调试需准备的工具

一台20M示波器,若示波器的电源线是三芯插头时,注意“地线”千万不能接,示波器外壳对地需绝缘,仅使用一踪探头,示波器的X轴、Y轴均需较准,探头需在测试信号下补偿好。

若无高压示波器探头,应用电阻做一个分压器,以适应600V以上电压的测量。

一个≤500Ω、≥500W的电阻性负载。

13.2 整流部分的调试

为了调试的安全,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,再在整流桥直流口接入一个≤500Ω、≥500W的电阻性负载。电路板上的"W2 IF"微调电位器顺时针旋至最高端,(调试过程发生短路时,可以提供过流保护)。主控板上的DIP-2开关拨在OFF位置;用示波器做好测量整流桥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报示,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(A0°),6个波头都全在,若中频电源为380V输入,此时的直流电压表应为指示在530V左右。再把面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小,直流电压波形几乎全关闭,此时的A角约为120度。输出直流波形在整个移相范围内应该是连续平滑的。

若在调试中,发现出不来6个整流波头,则应检查6只整流晶闸管的序号是否接对,晶闸管的门级线是否接反或短路。

在此过程调试中也检查了面板上的“给定”电位器是否接反,接反了则会出现直流电压几乎为最大,只有把“给定”电位器顺时针旋到头时,直流电压才会减小的现象。

在停电状态下,把逆变桥接入,使逆变触发脉冲投入,去掉整流桥口的电阻性负载。把电路板上的"W1 VF"微调电位器顺时针旋至最高端,(调试过程发生逆变过压时,可以提供过压保护)。主控板上的DIP-2开关拨在ON位置,面板上的“给定”电位器逆时旋至最小。

上电数秒钟后,把面板上的“给定”电位器顺时针慢慢地旋大,这时逆变桥会出现两种工作状态,一种是逆变桥起振,另一种是逆变桥直通。此时需要的是逆变桥直通,若逆变桥为起振状态,可在停电的状态下,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,在缓慢旋大面板上“给定”电位器的操作中,应密切注意电流表的反应,若电流表的指示迅速增大,则应迅速把“给定”电位器逆时针旋下来,此时表明电流取样电路有问题,系统处于电流开环状态,应检查电流互感器是否接上。正常的表现是随着“给定”电位器的缓慢加大,电流表的指示也跟着增大,当停止旋转“给定”电位器时,电流表的指示能稳定的停在某一刻度上。

当出现直通现象时,把面板上的“给定”电位器顺时针旋大,使电流表的指示接近额定值的50%左右。用交流电压表测量I1I2I3三个接线端子间的电压,三个电压应该是大致相等的,若相差太大,说明电流互感器的同名端接错,必须改对,否则会影响电流调节器的正常工作。

继续把面板上的“给定”电位器顺时针旋到头,电流表的指示应接近额定值,逆时针调节主控制板上的"W2 If"电流把馈微调电位器,使直流电流表指示到额定输出电流,完成了额定电流的整定。

这样整流桥的调试就基本完成,可以进行逆变桥的调试。

当调试场地的电源供不出装置的额定电流时,额定电流的整定,可放在现场满负荷运行时进行。但是,应先在小电流的状况下,判定一下电流取样回路的工作是否正常。

13.3逆变部分的调试

13.3.1校准频率表(W6 FHZ

主控板上的DIP开关的DIP-2拨在ON位置、DIP-3拨在OFF位置,面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小。把示波器接在Q5Q6的管壳上,测逆变触发脉冲的它激频率(它激频率可以通过FMAXDIP-1来调节),调节:W6 FHZ"微调电位器,使频率表的读数与示波器测得的相一致。

若中频电源用的是专用中频频率表,则可免去此步调试。但还是推荐使用直流毫安表头改制的频率表,这一方面是可以测得最高它激频率,另一方面是价格便宜。

13.3.2起振逆变器

首先检查逆变晶闸管的门级线连接是否正确,逆变末级上的LED亮度是否正常,不亮则说明逆变末级的EC接线端子接反了;再把主控板上UA对外的连线解掉,看熄灭的LED逆变末级是否处在逆变桥的对角线位置。

把主控板上的DIP开关的DIP-2拨在ON位置、DIP-3拨在OFF位置,把面板上的“给定”电位器逆时针旋到底,调节控制板上的"W5 FMAX"微调电位器和DIP-1,使最高它激频率高于槽路谐振频率的1.4倍,"W3 MAX"、"W4 MIN"微调电位器旋在中间位置。把面板上的“给定”电位器顺时针销微旋大,这时它激频率开始从高往底扫描(从频率表中可以看出)。逆变桥进入工作状态,开始起振。若不起振,表现为它激信号反复作扫频动作,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。

若把中频电压互感器20V绕组的输出线对调后,仍然起动不起来,此时应确认一下槽路的谐振频率是否正确,可以用电容/电感表测量一下电热电容器的电容量及感应器的电感量,计算出槽路的谐振频率,当槽路的谐振频率处在最高它激频率的0.6~0.9的范围内时,起动应该是很容易的。再着就是检查一下逆变晶闸管是否有损坏的。

13.3.3整定逆引前角

逆变起振后,可做整定逆变引前角的工作,把DIP开关DIP-2打在ON位置、DIP-3打在OFF位置,用示波器观察电压互感器100V绕组的波形,调节主控板上"W4 MIN”微调电位器,使逆变换相引前角在25°左右,此时中频输出电压与直流电压的比为1.3左右。

再把DIP-3开关打在ON位置,调节主控板上"W3 MAX"微调电位器,整定最大逆变换相引前角。根据不同的中频输出电压为750V时,则要求最大逆变换相引前角在42°左右,此时,中频输出电压与直流电压的比为1.5

调试中若出现逆变引前角过大的现角,应检查槽路谐振频率是否过低。

13.3.4额定输出电压的整定(W1 VF

在轻负荷的情况下整定额定输出电压,把主控板上的DIP开关DIP-2打在ON位置、DIP-3拨在OFF位置,VF微调电位器顺时针旋至最大,把面板上的“给定”电位器顺针旋大,逆变桥工作。继续把面板上的“给定”电位器顺时针旋至最大,此时输出的中频电压接近额定值,逆时针调节"W1 VF"微调电位器,使输出的中频电压达到额定值。

14、注意事项

14.1晶闸管装置在做绝缘耐压测试时,请取下控制板,否则可能造成控制板永久性损坏。

14.2内部电路及参数的更改,恕不另行通知。

14.3如果在使用中造成控制板以外的零部件损坏,本公司概不负责。

14.4DLJ器件是一种CMOS器件,使用时应注意,器件的两个引脚之间严禁短路,否则将损坏芯片,为保证器件的安全,因此忌用万用表直接测量器件的引脚。

15、其它问题

15.1  过压保护

控制电路上已经把过压保护电平固定在额定输出电压的1.2倍不合适,可改变控制板上的R48电阻值,减小R48,过压保护电平增高;反之减小。

15.2  过流保护

控制电路上已经把过流保护电平固定在额定直流电流的1.4倍上,当进行额定电流的整定时,过流保护就自动设定好了。若觉得1.4倍不合适可改变控制板上的R51电阻值,减小R51,过流保护电平增高;反之减小。

15.3  额定电流整定

13.2步聚中没有进行额定电流整定的话,可在系统运行于重负荷下,逆时针调节控制板上的"W2 IF"电流反馈微调电位器,使直流表达到额定值。这与一般的中频电源的电源整定是一样的。

15.4  它激频率

一定要使它激频度高于槽路可能的最大谐振频率,否则,系统由于它激频率的“拽着”而不能正常运行。它激频率高于槽路可能的最大谐振频率1.3倍是合适的。

15.5  恒功率输出

对熔炼负载来说,恒功率输出是很重要的,要想使恒楞率的的范围大,就要使逆变引前角从最小变到最大的范围尽可能的大,同时负载阻抗的匹配也很重要。即使不是熔炼负荷,这样做也有利于提高整流的功率因数

 

设备的安装

1、设备使用的技术条件

本装置应在下列条件下使用:

 1.1环境温度:

+54024h内周期使用,平均温度不超过35,储存最低 温

    度不低于-35℃并除去冷却水。

1.2环境条件:

空气中不含有导电尘埃、酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体、有可靠的排水通风装置。最高相对湿度:环境温度40℃时不超过50%,20℃时不超过90%。

1.3海拔:

海拔高度不超过3000m。

1.4安装倾斜度:

倾斜度不超5°。

 

1.5电网质量:

电压波形应为正弦波,电网电压波动不大于5%,波形畸变小于5%,频率变化不超过±2%。

1.6冷却水:

装置工作水压1.5-2Kg/cm2,进水温度为5—35℃,装置在凝露下不能使用。

1.7水质:PH7-8.5,硬度:不大于60mg/L ,导电率小于500μA/cm3

水中无杂质及漂浮物

安装方法

 

2.1本装置对安装基础无特殊要求,但安装环境得参照本装置的使用条件,应安装在通风良好,不受雨水侵袭的室内,柜体与周围墙壁应保持1米以上距离,保证柜门能方便开启。

2.2装置在出厂前均按其技术条件经过出厂实验,但在运输中因震动,可能有线头松脱、螺丝松动和受潮等现象,应对上述现象进行检查、维护。

2.3三相电源进线和中频输出线均从柜底电缆沟出入,有导线连接处应保持良好的接触。

本装置柜底内设有接地螺栓,安装时必须良好接地。

3、电源进线、出线的选择

   电源各功率段因电流大小不一,安装时参照电源柜标牌:

 

 

 

 

                       操作及注意事项

1、操作方法

1.1起动过程:

1.1.1拨合控制电源合开关

1.1.2按主电路合按钮

1.1.3拨合中频起动开关

1.1.4顺时针旋转调功电位器,如果启动成功,各仪表均有显示

且中频电压为直流电压的1.4倍左右;如果启动不成功,只有直流电流表有显示(频率表的信号由控制板采样时,此表亦有显示),其余表均无显示。

1.2停机过程:

1.2.1逆时针旋转调功电位器至终端

1.2.3分断中频起动开关

1.2.4 按主电路分闸按钮

1.2.5 分断控制电源开关

2、注意事项:

2.1.1设备在每次起动前应首先检查各冷却水是否畅通,是否有不安全因素存在,调功电位器中否返回。

2.1.2在运行中发生过流、过压等现象时不要忙于重新起动设备,应对设备进行检查,是否存在短路、打火现象。

2.1.3设备发生故障后,应按照维修方法进行检查,或及时与本公司技术部取得联系排除故障,以免故障范围扩大。

2.2.1

维护与保养

合理的使用、正确的操作和精心维护,是电源安全运行,避免故障的重要保证。在连续运行的生产线上搞好电源的维护与保养尤为重要。

5.1经常清除配电柜内的积尘,运行中的变频装置要设立专用机房,必须经常注意清洁工作,防止绝缘降低发生故障。

5.2定期对电源进行检查维修,对各部的螺栓、螺母压接件进行定期检查紧固。定期对装置的额定电压、电流进行校验,以防止保护失灵。

5.3经常检查负载连线是否完好,绝缘是否可靠。经常检查各冷却水路有无断水或水压不足等现象。



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