晶闸管中频电源

一种静止变频装置

晶闸管中频电源是一种静止变频装置，利用晶闸管元件将三相工频电源变换成单相中频电源。

简介

此装置对各种负载适应力强，主要用于各种金属的熔炼、保温、烧结、焊接、淬火、回火、透热、金属液净化、热处理、弯管、以及晶体生长等。在运行过程中自动调节输出功率，使设备始终处于最大输出功率的工作状态。特别是对熔炼场合，有效的提高了熔炼速度。

控制电路原理

整流触发原理

整个晶闸管中频电源控制电路除逆变末级触发电路板外,做成一块印刷电路板结构,从功能分为整流触发部分、调节器部分、逆变部分、启动演算部分。

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。

晶闸管中频电源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α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），计数器脉冲频率高，意味着计一定脉冲数所需时间短，亦即延时时间短，α角小，反之，α角大。计数器开始计数时刻受工频同步信号控制，在α=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,则在计数到256个脉冲所需的时间为（1/25000）×256=10.2（mS），相当于180°电角度。

晶闸管中频电源的计数清零脉冲在同步电压（线电压）的30°处，这相当于三相全控桥式整流电路的β=30°位置，从清零脉冲起，延时10.2mS产生的输出触发脉冲，也即接近于三相桥式整流电路某一相晶闸管α=150°位置，如果需要得到准确的α=150°触发脉冲，可以略微调节一下电位器W4。显然，有三套相同的触发电路，而压控振荡器和Vk 控制电压为公用，这样在一个周期中产生6个相位差60°的触发脉冲。

晶闸管中频电源数字触发器的优点是工作稳定，特别是用HTL或CMOS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（相当于模拟电路锯齿波幅值调节）。

三相同步信号直接由晶闸管的门级引线K4,K6,K2从主回路的三相进线上取得（630V进线场合，经隔离降压变压器取得），由R23,C1,R63,C40,R102,C63进行滤波及移相，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、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。三相同步信号对计数器进行复位后，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。

调节器原理

晶闸管中频电源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，阻抗调节器便工作于限幅状态，对应的为最小逆变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；

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，不再起作用，电压调节器的输出增加，而反馈电流却不变化，对阻抗调节器来说，当反馈电流信号比给定电流略小时，阻抗调节器便退出限幅，开始工作，调节逆变角调节器的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，就只有电压调节器与阻抗调节器工作，若负载等效电阻RH 的继续增大，逆变θ角亦相应增大，直至最大逆变θ角。

晶闸管中频电源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CON2-1和CON2-2输入后，分为两路，一路送到逆变部分，另一路经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， DIP-3开关用于进行电压开环调试。内环采用了电流PI调节器进行电流自动调节，控制精度在1%以上，由主回路交流互感器取得的电流信号，从CON2-3、CON2-4、CON2-5，经二级管三相整流桥（D11～D15）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。

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