晶閘管中頻電源控制電路原理

整個晶閘管中頻電源控制電路除逆變末級觸發(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、啟動演算部分。

這部分電路包括三相同步、數(shù)字觸發(fā)、末級驅(qū)動等電路。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。

晶閘管中頻電源數(shù)字觸發(fā)器的特征是:用計(時鐘脈沖)數(shù)的辦法來實現(xiàn)移相，該數(shù)字觸發(fā)器的時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，而計數(shù)器的計數(shù)量是固定的(256)，計數(shù)器脈沖頻率高，意味著計一定脈沖數(shù)所需時間短，亦即延時時間短，α角小，反之，α角大。計數(shù)器開始計數(shù)時刻受工頻同步信號控制，在α=0°時開始計數(shù)。現(xiàn)假設在某Vk 值時，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,則在計數(shù)到256個脈沖所需的時間為(1/25000)×256=10.2(mS)，相當于180°電角度。

晶閘管中頻電源的計數(shù)清零脈沖在同步電壓(線電壓)的30°處，這相當于三相全控橋式整流電路的β=30°位置，從清零脈沖起，延時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，這樣在一個周期中產(chǎn)生6個相位差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)(相當于模擬電路鋸齒波幅值調(diào)節(jié))。

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

IC3,IC8,IC12(14536計數(shù)器)構(gòu)成三路數(shù)字延時器。三相同步信號對計數(shù)器進行復位后，對電壓--頻率轉(zhuǎn)換器的輸出脈沖每計數(shù)256個脈沖便輸出一個延時脈沖，因計數(shù)脈沖的頻率是受Vk 控制的，換句話說，Vk 控制了延時脈沖。計數(shù)器輸出的脈沖經(jīng)隔離、微分后，變成窄脈沖，送到后級的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)器電路的工作過程可以分為兩種情況:

一種是在直流電壓沒有達到最大值的時候，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)，對應的為最小逆變θ角，此時可以認為阻抗調(diào)節(jié)器不起作用，系統(tǒng)完全是一個標準的電壓、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，對阻抗調(diào)節(jié)器來說，當反饋電流信號比給定電流略小時，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，達到新的平衡。此時，就只有電壓調(diào)節(jié)器與阻抗調(diào)節(jié)器工作，若負載等效電阻RH 的繼續(xù)增大，逆變θ角亦相應增大，直至最大逆變θ角。

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。

中頻電壓互感器過來的中頻電壓信號由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;一路送到過電壓保護;一路用于電壓閉環(huán)自動投入。

電壓PI調(diào)節(jié)器由IC13A組成， 其輸出信號由IC13D進行鉗位限幅。IC13C和IC21C組成電壓閉環(huán)自動投入電路， DIP-3開關(guān)用于進行電壓開環(huán)調(diào)試。內(nèi)環(huán)采用了電流PI調(diào)節(jié)器進行電流自動調(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，從CON2-3、CON2-4、CON2-5，經(jīng)二級管三相整流橋(D11~D15)整流后，再分為三路。一路作為電流保護信號，另一路作為電流調(diào)節(jié)器的反饋信號，還有一路作為阻抗調(diào)節(jié)器的反饋信號。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。

此裝置對各種負載適應力強，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、以及晶體生長等。在運行過程中自動調(diào)節(jié)輸出功率，使設備始終處于最大輸出功率的工作狀態(tài)。特別是對熔煉場合，有效的提高了熔煉速度。

晶閘管按其關(guān)斷、導通及控制方式可分為普通晶閘管(SCR)、雙向晶閘管(TRIAC)、逆導晶閘管(RCT)、門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘管、溫控晶閘管(TT國外，TTS國內(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用而設計的晶閘管，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，應根據(jù)應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、交流電動機線性調(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，應選用雙向晶閘管。

若用于交流電動機變頻調(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、長時間延時器、過電壓保護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、超導磁能儲存系統(tǒng)及開關(guān)電源等電路，可選用逆導晶閘管。

若用于光電耦合器、光探測器、光報警器、光計數(shù)器、光電邏輯電路及自動生產(chǎn)線的運行監(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)應根據(jù)應用電路的具體要求而定。

所選晶閘管應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)應符合應用電路(指門極的控制電路)的各項要求，不能偏高或偏低，否則會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

1.1.1中頻電源的優(yōu)點及發(fā)展歷程

1.1.2中頻電源的應用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢

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

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

第3章晶閘管應用電路

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

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晶閘管的測量方法

3.2晶閘管保護電路

3.2.1晶閘管過流及過壓保護電路

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)動器

4.3.6EXB系列集成驅(qū)動器

4.3.7UC3842電流型驅(qū)動器

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

5.1.1萬用表基礎(chǔ)知識及使用技巧

5.1.2萬用表的正確使用

5.1.3MF50型萬用表

5.1.4DT830型數(shù)字式萬用表

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量技術(shù)

5.3.1電路常用元器件測試

5.3.2半導體器件的測試

5.3.3電壓測量

5.3.4電流的測量

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章中頻電源檢測及故障處理實例

7.1中頻電源故障后檢測及調(diào)試

7.1.1中頻電源故障后檢測

7.1.2中頻電源調(diào)試

7.2中頻電源故障處理實例

參考文獻