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      可控硅應用

      2011/1/24 14:42:47??????點擊:
      KGPF25-0_3-2_5型中頻加熱電源
       

            屬于KGPF(S)系列中頻加熱電源中的一種,是一種靜止變頻裝置,利用可控硅將三相工頻交流電變成單相中頻交流電來滿足中頻加熱的需要(圖2為其系統框圖),對各種負載適應性強,被廣泛應用于晶體生長、煅造、冶煉、精密鑄造、熱處理、焊接、彎管等領域。

      1、主電路工作原理

            中頻加熱電源主電路(圖3)的工作原理是將三相50Hz交流電經過三相全控整流橋V1~V6整流成電壓可調的脈動直流,再通過平波電抗器G將脈動的直流電濾波變成光滑平穩的直流電送到單相逆變橋V7~V10,最后通過逆變橋將直流電變成單相中頻交流電供給負載。負載部分是由感應加熱線圈L及補償中頻電容器C組成的并聯振蕩電路。該電路對負載適應性強、運行穩定可靠。

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            電源的輸出頻率是由LC并聯振蕩電路的諧振頻率決定的。由于逆變橋的觸發脈沖同步信號取自負載回路,所以在負載回路參數發生變化時,逆變橋輸出頻率也能相應變化,起到自動調頻作用。該裝置通過調節整流橋的觸發角來改變整流橋的輸出電壓,達到調節電源的輸出功率的目的。

      2、控制電路

             由整流移相觸發控制電路、逆變觸發控制電路、電源和保護電路等幾部分組成。這里只對整流移相觸發控制電路和逆變觸發控制電路進行介紹。

      3、整流移相觸發控制電路

            它由給定、電壓反饋、電流反饋、綜合放大、同步、移相觸發、電壓及電流限制和保護等幾個單元電路組成。給定可以是手動電位器給定,也可以是由2604型智能溫度控制儀自動給定。給定信號和反饋信號在綜合放大單元經PI運算后,形成控制電壓Uk。該控制電壓在移相觸發單元形成觸發脈沖,再去控制可控硅的開通時刻,使整流橋輸出可變直流電壓。

            整流移相觸發控制電路中的移相觸發電路采用了TC787高性能可控硅三相移相觸發集成電路。TC787是采用獨有的先進IC工藝技術設計的單片集成電路,可單電源工作,亦可雙電源工作,主要適用于三相可控硅移相觸發和三相功率可控硅脈寬調制電路,以構成多種調速或變流裝置。它具有功耗小、功能強、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優點,而且裝調方便、使用可靠。因此,TC787可廣泛應用于三相半控、三相全控、三相過零等電力電子、機電一體化產品的移相觸發系統,為提高整機壽命、縮小體積、降低成本提供了一種更加有效的新途徑。

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            在TC787的內部(圖4)集成有3個過零和極性檢測單元、3個鋸齒波形成單元、3個比較器、1個脈沖發生器、1個抗擾鎖定電路、1個脈沖形成電路、1個脈沖分配器及驅動電路。其工作原理可簡述為:經濾波后的三相同步電壓通過過零和極性檢測單元檢測出零點和極性后,作為內部3個恒流源的控制信號;3個恒流源輸出的恒值電流給3個等值電容Ca、Cb、Cc恒流充電,形成良好的等斜率鋸齒波,鋸齒波形成單元輸出的鋸齒波與控制電壓Uk比較后取得相交點,該相交點經集成電路內部的抗干擾鎖定電路鎖定,保證相交唯一穩定,使相交點以后的鋸齒波或移相電壓的波動不影響輸出;該相交信號與脈沖發生器輸出的脈沖信號經脈沖形成電路處理后變為與三相同步信號相位相對應且與移相電壓相適應的脈沖信號送到脈沖分配器及驅動電路;假設系統未發生過電流、過電壓或其他非正常情況,則加在引腳5禁止端的信號為低電平時,脈沖封鎖功能無效,此時脈沖分配電路根據用戶在引腳6設定的狀態完成雙脈沖(引腳6為高電平)或單脈沖(引腳6為低電平)的分配功能,并經輸出驅動電路功率放大后輸出。

      4、逆變觸發控制電路

            逆變脈沖形成電路的同步信號取自中頻電源負載的電壓信號和電流信號的合成,從而保證了逆變橋輸出頻率的穩定,同時也起到自動調頻的作用。設備在起動方式上采用電流調節跟蹤式零壓起動方式,簡化了起動電路,運行操作簡單方便。逆變觸發整形電路采用集成電路555,具有高輸入阻抗和比較強的輸出電流能力,可驅動功放管進行觸發脈沖放大,功放電路部分采用強觸發電路。


            由于在開發設計中大量地采用集成電路(如TC787、555等),以及在起動方式上采用零壓起動,使得控制電路更加簡單,操作方便,設備體積減小,成本降低,并提高了設備整機壽命。

      5、結束語

            KGPF25-0.3-2.5型中頻加熱電源運用了TC787等集成電路及零壓啟動方式,使得整個系統具有自動化程度高、可靠性高、控制精度高、寬范圍的速度控制及溫度控制調節等功能。
            KGPF25-0.3-2.5型中頻加熱電源經用戶較長時間的使用驗證,其運行效果良好,性能指標優異,完全滿足用戶的使用要求,并得到了用戶的稱贊。

       
      并聯逆變器中頻感應爐
       

            可控硅中頻電源在我國誕生于70年代,可控硅靜止變頻與旋轉式機組變頻相比,具有很多優點,因此,近三十年來可控硅中頻電源在相當大的感應加熱應用領域里代替了中頻發電機組。占有不可抗拒的推陳出新的地位。傳統的可控硅中頻電源,其主要電路如圖1所示。

            多年來我們以圖1為基礎,圍繞高效、可靠、操作方便為目標,做了大量實驗研究工作,諸如控制電路全集成化、零點壓啟動、微機控制代替集成系統等,使得以交流——支流——交流,并聯逆變電路為框架的可控硅(晶閘管)中頻電源具有一定特色。產品遍及全國各地,數量上也達到相當大的規模,很受用戶歡迎。
            但多年實踐,這種產品仍有一些復雜的問題圍繞著我們。多為并聯逆變電路的固有特征所造成的:
      1、并聯逆變電路流過感應器中的電流IL是有功電流La的Q倍。對于中頻熔煉爐的Q=10——13,IL在感應器電阻r中產生的電損耗IL2r一般達到有功功率的30%左右。也就是說感應爐的電效率只能有70%左右,難以提高。
      2、并聯逆變器輸出功率特征,由于負載參數變化的原因,必然出現功率凹角,且不可控制,使設備不能在全過程輸出額定功率,降低了運行效率,增加了能源損耗。
      3、并聯逆變電路是強迫換向,且依賴于負載電壓,加之不論是全集成化系統還是微機控制系統都是采用負載電壓對每個半波進行步控制,在啟動時或在通常運行時,都可能由于控制差異而出現換向失敗,造成直通或者故障。
      4、并聯逆變電路要求恒流源輸入,要求三相全控調壓、平波電抗器的數值不能太大等。這樣使三相輸入電流變成方波,從而分解出三次及高次諧波,如圖2;使三相輸入線電壓出現整流換向缺口,使中頻電壓Ucp至少有百分之幾進入電抗器Ld前端,如圖4。這些干擾都反饋到電網中去,給電網造成公害。
      5、由于調節功率是通過三相全控整流電路的移相調壓來實現,從而造成電網功率因數差,一般只能在0.8左右。
      6、并聯逆變電路的啟動,在國家標準中是重點考核的技術指標,不論各制造廠家解決這個問題的深度如何,總說明,并聯逆變電路的啟動是一個問題存在,或啟動較難,或因啟動故障而影響正常的生產。

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      串聯逆變器中頻感應爐
       

            可控硅串聯逆變器與并聯逆變器相比,具有更多的優點:
      1、串聯逆變電路流經感應器中的電流IL接近有功電流,因此Il很小,由Il在感應器電阻中造成的電損耗很小,經理論計算及實驗檢測,感應爐的電效率可達97%之高,串聯逆變器感應電爐可節電10%以上。

      2、串聯逆變電路,可以做到從冷料到澆鑄,全過程都能保持滿功率,大大提高了運行效率。熔化率最高。

      3、串聯逆變電路要求輸入為恒壓源,采用大電容量Cd濾波,首先使三相工頻輸入電流保持正弦波,而且中頻電流在直流端全部被Cd旁路,串聯逆變器的調功在逆變橋實現,可控整流a角均在零度,沒有整流換相缺口,這樣圖2、圖3、圖4(見并聯逆變器中頻感應爐)所示干擾均消除,對電網無任何干擾。
      4、三相整流橋在運行中a角均在零度。即直流電壓均為最大值。大容量的cd直接并入直流端,自動將電網功率因數保持在0.97以上。
      5、啟動成功率100%,因流經逆變可控硅的電流為正弦波,所以不存在可控硅的開通與關斷問題。即逆變不會換流失敗,不存在啟動問題。

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      同步發動機自激恒壓裝置
       

            本裝置的主要技術參數如下:
            同步變壓器B1——220/40伏,2266/415匝;
            測量變壓器B2——220/18伏,2266/198匝;
            脈沖變壓器B3——150/150/150匝;
                          AG—— 交流發電機55千瓦,400/231伏,50赫,1000轉/分;
            勵磁電壓:空載25伏,滿載45伏;
            勵磁電流:空載25安,滿載45安;
            負載自空載至滿載,電壓調整率≤+-2%。

            凡容量在100千瓦以下,勵磁電流在100安以下,勵磁電壓在180伏以下的交流同步電機均可采用這種可控硅自激恒壓裝置。

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