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学习园地

 天天好好学学 2011-08-09
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建立时间:2008年7月3日

 

    KGPS-VII型恒功率晶闸管中频电源控制板是新型控制触发板,这种控制板主要由电源、调节器、移相控制、保护电路、相序自适应电路、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、大规模专用ASIC-2集成电路,与开发的高性能软件相结合,从而制成智能化控制芯片---YL-0364,使该板的控制电电路除调节器外,其余均实现数字化,整流触发器部分不需要任何调整,而且具有可靠性高、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,仅需把三只共阳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, 达到省时、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KC188大规模集成电路的内部,亦是数字电路。

  SLGS-4控制板全板仅有7只集成电路、6只晶体管、6只微调电位器、32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。

  SLGS-4控制板在设计中征求了多方面的意见,采用了有效措施,使得调试极为方便。在大多数参数的设定都由电路内部自动设定,需要用户调整的只有6只电位器的参数设定,所以具有极强的通用性和互换性。

应用举例

  图2为一台KGPS-100kW中频电源的电气原理图,可作为其它装置原理设计的参考。由于控制电路已经对开机、关机的逻辑进行了设计,因此不必考虑主回路与控制回路的上电顺序。

2 一台KGPS-100kW中频电源的电气原理图

1.调试
  1.1 调试需准备的工具
  一台20MHz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。
1.2
整流部分的调试(W1)
  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If微调电位器W1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-1开关拨在ON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指示,若有,可以检查进线快熔断器是否损坏。
  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(α≈0o)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指示在530V左右(若中频电源为660V输入,此时的直流电压表应指示在900V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α角约为120°。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,晶闸管的门极线是否接反或短路。
  在此过程调试中也应检查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,直流电压才会有减小的现象。
  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Vf微调电位器W2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-1开关拨在ON位置,面板上的给定电位器逆时针旋至最小。
  上电数秒种后,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对,特别是5A:0.1A电流互感器的原、副边是否接反,0.1A绕组上的68Ω电阻是否接上。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CON2-3CON2-4CON2-5三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,必须改正,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W1电流反馈微调电位器,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。
需要指出的是,当平波电抗器的直流电阻较小时,在直通状态下作额定电流的整定,会出现直流电流振荡的现象,可在直流回路里串一点电阻加以解决。另外,水冷装置在作此项调试时,必须通水冷却。
  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。
1.3
逆变部分的调试
1.3.1
校准频率表(W5)
  主控制板上的DIP开关均拨在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W6来调节),调节W5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。
1.3.2
起振逆变器(W6)
  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。再把主控制板上CON3-5对外的连线断开,看熄灭的LED逆变级是否处在逆变桥的对角线位置。
  把主控板上的DIP开关均拨在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W6微调电位器,使最高它激频率高于槽路谐振频率的1.2倍,W3W4微调电位器旋在中间位置。把面板上的给定电位器顺时针稍微旋大,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倍的范围内时,起动应该是很容易的。再就是检查一下逆变晶闸管是否有损坏的。
  1.3.3 整定逆变引前角(W3W4)
  逆变起振后,可做整定逆变引前角的工作,把DIP开关均打在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微调电位器,使逆变换相引前角在22o左右,此时中频输出电压与直流电压的比为1.2左右(若换相重叠角较大,可适当增大逆变换相引前角),此步整定的是最小逆变引前角,一般希望它尽可能的小,当然过小的逆变换相引前角会使逆变换相失败,表现为中频电压升高时,会出现重复起动。
  再把DIP-2开关打在ON位置,调节主控板上W3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的要求,最大逆变换相引前角亦不同,如中频装置的三相输入电压为380V,额定中频输出电压为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。一般希望它尽可能的大些,这在系统输入电压偏低时,仍可保证中频输出电压到额定值。当系统输入电压偏高时,由于有电压调节器的作用,中频输出仍然不会出现过电压。
  此项调试工作应在50%额定中频输出电压下进行。注意,必须先调1.2倍关系,再调1.5倍关系,否则顺序反了,会出现互相牵扯的问题。有时由于电压表不准,给调试带来错误的结论,所以应以示波器测得的引前角为准。
  调试中若出现逆变引前角过大的现象,应检查槽路谐振频率是否过低。
1.3.4
额定输出电压的整定(W2)
  在轻负荷的情况下整定额定输出电压,把主控板上的DIP开关均拨在OFF位置,W2微调电位器顺时针旋至最大,把面板上的给定电位器顺时针旋大,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W2微调电位器,使输出的中频电压达到额定值。
  在这项调试中,可见到这样的现象:即直流电压升到最大值后,中频输出电压却还能继续随给定电位器的旋大而上升。
  在整定额定输出电压时,应在直流电流低于额定电流的条件下进行,否则会由于电流限幅的作用,使中频输出电压调不上去。
  至此,6只微调电位器全部调完,调试告结束。
2
.注意事项
2.1
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。
2.2
内部电路及参数的更改,恕不另行通知。
2.3
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。
12.4 KC198
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。
2.5
当控制板接入主回路后,控制板上标有DANGER HIGH VOLTAGE(注意高压)的区域便带有高压电,敬请注意,以免触电。
3
.问题讨论
3.1
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倍上,当进行额定电压整定时,过压保护应自动整定好了。若认为1.2倍不合适,可改变控制板上的R28电阻值,增大R28,过压保护电平增高;反之减小。
3.2
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1.5倍上,当进行额定电流的整定时,过流保护就自动整定好了。若认为1.5倍不合适,可改变控制板上的R27电阻值,增大R27,过流保护电平增高;反之减小。
3.3
额定电流整定
  当2.2步骤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W1电流反馈微调电位器,使直流电流表达到额定值。这与一般的中频电源的电流整定是一样的。
3.4
它激频率
  一定要使它激频率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1.2倍是合适的。
3.5
恒功率输出
  对熔炼负载来说,恒功率输出是很重要的,要想使恒功率区的范围大,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。



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