厂商 :西安中频控制板销售中心
陕西 西安- 主营产品:
- 逆变脉冲板
- 水冷设备
- 可控硅
联系电话 :13659185284
商品详细描述
数字化中频电源使用
说一、设备的特点及应用:…………………………
二、设备使用的技术条件…………………………
三、安装方法:……………………………………
四、维护与保养:…………………………………
五、操作方法及注意事项:………………………
六、主回路工作原理………………………………
七、控制电路板各故障显示灯用途:……………
八、控制系统工作原理……………………………
九、电源调试………………………………………
一、设备的特点及应用:
KGPS系列感应加热晶闸管变频装置是利用晶闸管将三相工频交流电能变换成几百或几千赫的单相交流电能。具有控制方便、效率高、运行可靠、劳动强度低的特点。中频感应加热技术常常采用流水线或自动化生产线,不仅提高产品的产量、而且提高了产品质量。我厂KGPS系列感应加热晶闸管变频装置采用了全数字电路控制,扫频式起动方式,无须任何中间继电器、同步变压器等配套元件。此线路负载适应能力强,可重载起动,应用于黑色金属和有色金属(钢、铸铁、不锈钢、铜、铝、金、银、合金钢等金属)的冶炼、真空冶炼、锻件的加热和钢管的弯曲、挤压成型、工件的预热、工件表面淬火、退火、回火等热处理、金属零件的焊接、粉末合金、输送高温工件的管道加热、晶体生长等不同场合。
二、设备使用的技术条件:
本装置应在下列条件下使用:
l 环境温度;
+5℃--40℃,24h内周期使用,平均温度不超过35℃,储存最低温度不低于-35℃、在环境底于0℃时应除去柜体和炉体内残留冷却水。
l 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:在环境温度为40℃时不超过50%;在20℃时不超过90%。
l 海拔:
海拔高度不超过3000M。
l 安装倾斜度:
倾斜度不超过5°。
l 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%。
l 冷却水;
装置工作水压1.5~2Kg /cm2,进水温度为5~35℃,水质 PH<8,装置在凝露下不能使用。
三、安装方法:
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、维修、调试有足够的使用空间。
2. 装置在出厂前均按其技术条件经过出厂调试,,但在运输中震动,可能有线头松脱、锣丝松动和受潮等现象,应 对上述现象进行
检查、维护。
3. 三相电源进线从柜顶接线柱或柜底电缆沟输入、中频输出线均从柜底电缆沟输出,有导线连接处应保持良好的接触。
4. 本装置柜底内设有接地锣栓,安装时必须良好接地(要求连接电源变压器中性线)。
四、 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。
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。
2. 定期对电源进行检查维修,对各部的锣栓、锣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。
3. 经常检查负载连线是否完好,绝缘是否可靠。
4. 经常检查各冷却水路有无断水或水压不足等现象。
五、 操作方法及注意事项:
1.起动过程:
l 合控制电源合开关
l 合主电源开关(根据主电路开关形式而定)
l 合中频起动开关
l 顺时针缓慢旋转调功电位器,可以看到直流电压表上下摆动,这是逆变器在进行自动扫频工作,当扫频频率接近槽路谐振率时便可自行起动成功。(扫频的一个周期为0.5S)
2.停机过程:
l 逆时针旋转调功电位器至终端
l 分断中频起动开关
l 分主电路开关
l 分断控制电源开关
3.注意事项:
l 设备在每一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;调功电位器是否返回零位。
l 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、打火等隐患故障。
l 设备发生故障后,应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。
六、 主回路工作原理
图(1)中频电源结构框图
⑴ 整流电路原理
整流电路主要是实现交流---直流变换。其主要由六个晶闸管组成的三相全控整流电路,将输入线电压为380V 、575V或660V工频电经三相全控整流电路转换为0---510V的直流电,通过控制全控整流可控硅的导通角大小,实现输出0——510V 连续可调的直流电压输出。
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2,开始A相处在最高电位,同时B相处在最底电位,因而TH1和TH6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TH2,TH1和TH2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
⑵ 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(3)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。
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
七、控制电路板各故障显示灯用途:
序号 |
代 号 |
用 途 |
1 |
D.C或LD1 |
过电流指示 |
2 |
D.V或LD4 |
过电压指示 |
3 |
L.V或LD2 |
欠压指示 |
4 |
W.P.L或LD3 |
水压不足 |
5 |
V.LOP或LD7 |
电压环投入 |
6 |
D.P或LD5 |
缺相指示 |
7 |
P.P或LD8 |
起动成功 |
8 |
POWER或LD9 |
电源指示 |
9 |
LD6 |
移相指示 |
V.LOP或LD7指示灯在起动前为灭状态,起动成功中频电压升至此180V左右时亮。控制电路的组成
八、 控制系统工作原理
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。
3. 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=10.2(ms),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HTL或COMS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K4、K6、K2从回路的三相进线上取得,由R23、C1、R63、C40、R102、C63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IC2C、IC2D)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。
4. 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,此时只有电压调节器和阻抗调节器工作,若负载等效电阻继续增大,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201和202输入后,分为两路,一路送到逆变部分,另一路经由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,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203、204、205输入,经二极管三相整流桥(D11—D16)整流后,再分为三路。一路作为电流保护信号,一路作为电流调节器的反馈信号,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, 逆变电路工作时采用的是自激工作方式,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。
由201和202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IC18B和IC20B变成窄脉冲输出,驱动逆变末级CMOS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。
5. 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A、B、C三相电压信号(通过门极引线),经光电耦合器的隔离送到IC14、IC16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,才允许输出触发脉冲。这部分电路由C11、R20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。
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206、207输入,闭合状态为复位暂停。
九、 电源调试
1. 整流电路调整:
将303号线与端子断开,去掉逆变脉冲。打开控制电源,合主电路,将调功电位器放在最小位置,打开中频起动开关此时,整流电压波形处于半关闭状态。若不处于半关闭状态可调整W4来达到。给整流输出端接一100Ω500W的负载,顺时针调节调节调功电位器使之全开放,用示波器观察整流电压波形,波形为连续的馒头波。
2. 电流反馈环调节
接上303号线,使逆变管加上逆变脉冲,将DIP-2开关打至
ON位置,起动设备。会出现两种情况,一种逆变桥起振,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将中频电压信号相位进行调整,就不会起振了,缓慢旋转调功电位器,注意电流表的指示,若电流迅速增大,则说明电流信号取样电路有问题,系统处于电流开环状态,应对其进行检查。正常的表现是随着功率调节电位器的给定值的缓慢加大,电流表的指示也随着增大,当停止旋转功率调节电位器时,电流表的指示能稳定的指示在某一刻度上。
3. 阻抗角调节
将中频电压互感器的极性对调,把DIP开关均打在OFF位置,起动电源,起动成功后,将中频电压升到300V左右,调节控制板上的W5电位器使逆变换相角在22°左右,再把DIP-1开关打在ON位置,调节W3使逆变换相角在42°左右。所必须注意的问题是,必须先调最小逆变角,后调最大逆变角,顺序反了会出现互相牵扯问题。
4. 额定输出电压整定
在轻负荷情况下整定额定输出电压。在这相调试中可见到阻抗调节器起作用的现象,即直流电压达到最大值时直流电压表显示值不在变化,而此时由于阻抗调节器的作用中频输出电压却还能继续随功率调节电位器的给定值增加而继续上升。上升到的最大值为截压值,通过调节控制板上的W1电位器使输出中频电压达到要求输出的中频额定电压值,过压保护值为该电压值的1.2倍。
5. 额定输出电流整定
在重负荷情况下整定输出电流。此相调试的负载越重越好,设备
起动后,将电流升到超过额定电流,调节控制板上的W2使电流达到额定电流值,继续调节功率调节电位器给定值到最大,调节W2使电流达到额定电流。过电流保护值为额定电流的1.5倍 当调试设备场地的电源供不出装置的额定电流值时,额定电流值的整定可在满负荷下进行。这与一般的中频电源的额定电流值的整定是一样的,但是应先在小电流的情况下判定电流取样回路的工作是否正常后再整定额定电流值。
6. 逆变角工作异常情况
在调试中若出现逆变角调不小的情况下,在排除了槽路谐振频率过低的情况后,应检查逆变管是否都工作正常,当只有三只晶闸管工作时就会出现逆变引前角过大现象,调试和维修时应仔细查找。
7. 恒功率输出意义
对熔炼负载来说,恒功率输出是很重要的,要想使恒功率区的范围大,就要使逆变引前角从最小角变到最大角的范围大,同时阻抗匹配也很重要。即使不是熔炼负载,这样做也有利于整流功率因素的提高。
相关产品推荐