晶閘管中頻電源

整個(gè)晶閘管中頻電源控制電路除逆變末級(jí)觸發(fā)電路板外,做成一塊印刷電路板結(jié)構(gòu),從功能分為整流觸發(fā)部分、調(diào)節(jié)器部分、逆變部分、啟動(dòng)演算部分。

這部分電路包括三相同步、數(shù)字觸發(fā)、末級(jí)驅(qū)動(dòng)等電路。觸發(fā)部分采用的是數(shù)字觸發(fā)，具有可靠性高、精度高、調(diào)試容易等特點(diǎn)。

晶閘管中頻電源數(shù)字觸發(fā)器的特征是:用計(jì)(時(shí)鐘脈沖)數(shù)的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)移相，該數(shù)字觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖振蕩器是一種電壓控制振蕩器，輸出脈沖頻率受α移相控制電壓Vk 的控制，Vk 降低，則振蕩頻率升高，而計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)量是固定的(256)，計(jì)數(shù)器脈沖頻率高，意味著計(jì)一定脈沖數(shù)所需時(shí)間短，亦即延時(shí)時(shí)間短，α角小，反之，α角大。計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)時(shí)刻受工頻同步信號(hào)控制，在α=0°時(shí)開始計(jì)數(shù)。現(xiàn)假設(shè)在某Vk 值時(shí)，根據(jù)壓控振蕩器的控制電壓與頻率間的關(guān)系確定輸出振蕩頻率 為25kHZ,則在計(jì)數(shù)到256個(gè)脈沖所需的時(shí)間為(1/25000)×256=10.2(mS)，相當(dāng)于180°電角度。

晶閘管中頻電源的計(jì)數(shù)清零脈沖在同步電壓(線電壓)的30°處，這相當(dāng)于三相全控橋式整流電路的β=30°位置，從清零脈沖起，延時(shí)10.2mS產(chǎn)生的輸出觸發(fā)脈沖，也即接近于三相橋式整流電路某一相晶閘管α=150°位置，如果需要得到準(zhǔn)確的α=150°觸發(fā)脈沖，可以略微調(diào)節(jié)一下電位器W4。顯然，有三套相同的觸發(fā)電路，而壓控振蕩器和Vk 控制電壓為公用，這樣在一個(gè)周期中產(chǎn)生6個(gè)相位差60°的觸發(fā)脈沖。

晶閘管中頻電源數(shù)字觸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是工作穩(wěn)定，特別是用HTL或CMOS數(shù)字集成電路，則可以有很強(qiáng)的抗干擾能力。

IC16A及其周圍電路構(gòu)成電壓--頻率轉(zhuǎn)換器，其輸出信號(hào)的周期隨調(diào)節(jié)器的輸出電壓Vk 而線性變化。這里W4微調(diào)電位器是最低輸出頻率調(diào)節(jié)(相當(dāng)于模擬電路鋸齒波幅值調(diào)節(jié))。

三相同步信號(hào)直接由晶閘管的門級(jí)引線K4,K6,K2從主回路的三相進(jìn)線上取得(630V進(jìn)線場(chǎng)合，經(jīng)隔離降壓變壓器取得)，由R23,C1,R63,C40,R102,C63進(jìn)行濾波及移相，再經(jīng)6只光電耦合器進(jìn)行電位隔離，獲得6個(gè)相位互差60度、占空比略小于50%的矩形波同步信號(hào)(如IC2C,IC2D)的輸出。

IC3,IC8,IC12(14536計(jì)數(shù)器)構(gòu)成三路數(shù)字延時(shí)器。三相同步信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位后，對(duì)電壓--頻率轉(zhuǎn)換器的輸出脈沖每計(jì)數(shù)256個(gè)脈沖便輸出一個(gè)延時(shí)脈沖，因計(jì)數(shù)脈沖的頻率是受Vk 控制的，換句話說(shuō)，Vk 控制了延時(shí)脈沖。計(jì)數(shù)器輸出的脈沖經(jīng)隔離、微分后，變成窄脈沖，送到后級(jí)的LM556,它既有同步分頻器的功能，亦有定輸出脈寬的功能。輸出的窄脈沖經(jīng)電阻合成為雙窄脈沖，再經(jīng)晶體管放大，驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器輸出。

晶閘管中頻電源調(diào)節(jié)器電路的工作過(guò)程可以分為兩種情況:

一種是在直流電壓沒有達(dá)到最大值的時(shí)候，由于阻抗調(diào)節(jié)器的反饋系數(shù)略大，阻抗調(diào)節(jié)器的給定小于反饋，阻抗調(diào)節(jié)器便工作于限幅狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的為最小逆變?chǔ)冉?，此時(shí)可以認(rèn)為阻抗調(diào)節(jié)器不起作用，系統(tǒng)完全是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流雙閉環(huán)系統(tǒng);

一種情況是直流電壓已經(jīng)達(dá)到最大值，電流調(diào)節(jié)器開始限幅，不再起作用，電壓調(diào)節(jié)器的輸出增加，而反饋電流卻不變化，對(duì)阻抗調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō)，當(dāng)反饋電流信號(hào)比給定電流略小時(shí)，阻抗調(diào)節(jié)器便退出限幅，開始工作，調(diào)節(jié)逆變角調(diào)節(jié)器的θ角給定值，使輸出的中頻電壓增加，直流電流也隨之增加，達(dá)到新的平衡。此時(shí)，就只有電壓調(diào)節(jié)器與阻抗調(diào)節(jié)器工作，若負(fù)載等效電阻RH 的繼續(xù)增大，逆變?chǔ)冉且嘞鄳?yīng)增大，直至最大逆變?chǔ)冉恰?/p>

晶閘管中頻電源逆變角調(diào)節(jié)器用于使逆變橋能在某一θ角下穩(wěn)定的工作。

中頻電壓互感器過(guò)來(lái)的中頻電壓信號(hào)由CON2-1和CON2-2輸入后，分為兩路，一路送到逆變部分，另一路經(jīng)D7-D10整流后，又分為三路，一路送到電壓調(diào)節(jié)器;一路送到過(guò)電壓保護(hù);一路用于電壓閉環(huán)自動(dòng)投入。

電壓PI調(diào)節(jié)器由IC13A組成， 其輸出信號(hào)由IC13D進(jìn)行鉗位限幅。IC13C和IC21C組成電壓閉環(huán)自動(dòng)投入電路， DIP-3開關(guān)用于進(jìn)行電壓開環(huán)調(diào)試。內(nèi)環(huán)采用了電流PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行電流自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制精度在1%以上，由主回路交流互感器取得的電流信號(hào)，從CON2-3、CON2-4、CON2-5，經(jīng)二級(jí)管三相整流橋(D11~D15)整流后，再分為三路。一路作為電流保護(hù)信號(hào)，另一路作為電流調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)，還有一路作為阻抗調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)。由IC17B構(gòu)成電流PI調(diào)節(jié)器，然后由IC17A隔離，控制觸發(fā)電路的電壓--頻率轉(zhuǎn)換器。

此裝置對(duì)各種負(fù)載適應(yīng)力強(qiáng)，主要用于各種金屬的熔煉、保溫、燒結(jié)、焊接、淬火、回火、透熱、金屬液凈化、熱處理、彎管、以及晶體生長(zhǎng)等。在運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，使設(shè)備始終處于最大輸出功率的工作狀態(tài)。特別是對(duì)熔煉場(chǎng)合，有效的提高了熔煉速度。

晶閘管按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為普通晶閘管(SCR)、雙向晶閘管(TRIAC)、逆導(dǎo)晶閘管(RCT)、門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘管、溫控晶閘管(TT國(guó)外，TTS國(guó)內(nèi))和光控晶閘管(LTT)等多種。

晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管。

晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。其中，金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種;塑封晶閘管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。

晶閘管按電流容量可分為大功率晶閘管、中功率晶閘管和小功率晶閘管三種。通常，大功率晶閘管多采用陶瓷封裝，而中、小功率晶閘管則多采用塑封或金屬封裝。

晶閘管按其關(guān)斷速度可分為普通晶閘管和快速晶閘管，快速晶閘管包括所有專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的晶閘管，有常規(guī)的快速晶閘管和工作在更高頻率的高頻晶閘管，可分別應(yīng)用于400HZ和10KHZ以上的斬波或逆變電路中。(備注:高頻不能等同于快速晶閘管)

(1)選擇晶閘管的類型:晶閘管有多種類型，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求合理選用。

若用于交直流電壓控制、可控整流、交流調(diào)壓、逆變電源、開關(guān)電源保護(hù)電路等，可選用普通單向晶閘管。

若用于交流開關(guān)、交流調(diào)壓、交流電動(dòng)機(jī)線性調(diào)速、燈具線性調(diào)光及固態(tài)繼電器、固態(tài)接觸器等電路中，應(yīng)選用雙向晶閘管。

若用于交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速、斬波器、逆變電源及各種電子開關(guān)電路等，可選用門極關(guān)斷晶閘管。

若用于鋸齒波發(fā)生器、長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)器、過(guò)電壓保護(hù)器及大功率晶體管觸發(fā)電路等，可選用BTG晶閘管。

若用于電磁灶、電子鎮(zhèn)流器、超聲波電路、超導(dǎo)磁能儲(chǔ)存系統(tǒng)及開關(guān)電源等電路，可選用逆導(dǎo)晶閘管。

若用于光電耦合器、光探測(cè)器、光報(bào)警器、光計(jì)數(shù)器、光電邏輯電路及自動(dòng)生產(chǎn)線的運(yùn)行監(jiān)控電路，可選用光控晶閘管。

2.選擇晶閘管的主要參數(shù):晶閘管的主要參數(shù)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。

所選晶閘管應(yīng)留有一定的功率裕量，其額定峰值電壓和額定電流(通態(tài)平均電流)均應(yīng)高于受控電路的最大工作電壓和最大工作電流1.5~2倍。

晶閘管的正向壓降、門極觸發(fā)電流及觸發(fā)電壓等參數(shù)應(yīng)符合應(yīng)用電路(指門極的控制電路)的各項(xiàng)要求，不能偏高或偏低，否則會(huì)影響晶閘管的正常工作。

第1章概述

1.1中頻電源的發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢(shì)

1.1.1中頻電源的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展歷程

1.1.2中頻電源的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)

1.2中頻電源的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.2.1中頻電源的結(jié)構(gòu)

1.2.2晶閘管中頻電源的工作原理

第2章中頻電源維修基礎(chǔ)知識(shí)

2.1常用電氣電子元器件

2.1.1常用電氣元器件

2.1.2常用電子元器件

2.2光電耦合器

2.2.1光電耦合器的分類及特性

2.2.2光電耦合器的檢測(cè)

第3章晶閘管應(yīng)用電路

3.1晶閘管的結(jié)構(gòu)及特性

3.1.1晶閘管的結(jié)構(gòu)及型號(hào)

3.1.2晶閘管的特性

3.1.3晶閘管的技術(shù)參數(shù)及選擇

3.1.4晶閘管的測(cè)量方法

3.2晶閘管保護(hù)電路

3.2.1晶閘管過(guò)流及過(guò)壓保護(hù)電路

3.2.2晶閘管緩沖電路

3.3晶閘管集成觸發(fā)電路

3.3.1TC782A集成觸發(fā)器

3.3.2TC787/TC788集成觸發(fā)電路

3.3.3KC04、KC41C組成的三相集成觸發(fā)電路

第4章絕緣柵雙極晶體管的特性及驅(qū)動(dòng)電路

4.1絕緣柵雙極晶體管及IR系列IGBT模塊

4.1.1絕緣柵雙極晶體管(IGBT)

4.1.2IR系列IGBT模塊

4.2智能功率模塊(IPM)

4.2.1IPM的結(jié)構(gòu)與特性

4.2.2富士電機(jī)的R系列IPM

4.3功率集成電路

4.3.1IR2110功率集成電路

4.3.2IR2130功率集成電路

4.3.3IR2233功率集成電路

4.3.4HL601A厚膜集成電路

4.3.5TLP250集成驅(qū)動(dòng)器

4.3.6EXB系列集成驅(qū)動(dòng)器

4.3.7UC3842電流型驅(qū)動(dòng)器

第5章維修中頻電源常用電工儀器儀表

5.1常用電工儀表

5.1.1萬(wàn)用表基礎(chǔ)知識(shí)及使用技巧

5.1.2萬(wàn)用表的正確使用

5.1.3MF50型萬(wàn)用表

5.1.4DT830型數(shù)字式萬(wàn)用表

5.1.5兆歐表的工作原理及類型

5.1.6兆歐表的正確使用

5.1.7BC2000D數(shù)字兆歐表

5.2示波器

5.2.1普通示波器

5.2.2雙蹤示波器

5.2.3XJ4241型雙蹤示波器

5.3中頻電源維修中的測(cè)量技術(shù)

5.3.1電路常用元器件測(cè)試

5.3.2半導(dǎo)體器件的測(cè)試

5.3.3電壓測(cè)量

5.3.4電流的測(cè)量

第6章中頻電源故障檢查方法

6.1中頻電源故障分類與維修流程

6.1.1中頻電源故障分類

6.1.2中頻電源維修流程

6.2中頻電源故障診斷技術(shù)與檢查方法

6.2.1中頻電源故障診斷技術(shù)與維修原則

6.2.2中頻電源故障檢查方法

第7章中頻電源檢測(cè)及故障處理實(shí)例

7.1中頻電源故障后檢測(cè)及調(diào)試

7.1.1中頻電源故障后檢測(cè)

7.1.2中頻電源調(diào)試

7.2中頻電源故障處理實(shí)例

參考文獻(xiàn)