串联型可控硅中频电源的制作方法

文档序号:7300232阅读:576来源:国知局
专利名称:串联型可控硅中频电源的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种用于各类感应加热负载的中频电源,特别是串联型可控硅中频电源。
目前国内生产和使用的可控硅中频电源多数是并联型中频电源,这种电源虽然对各种负载适应能力强,但控制电路复杂,约需14-15块插件板;启动较困难,需有专门的启动电路;感应线圈损耗大。国内现有的串联型可控硅中频电源,使用可控硅整流,电路简单;启动容易,不需专门的启动电路;感应线圈损耗小;容易制成较高频率,但对品质因数(也称Q值)变化较大的感应加热器适应能力差,这是因为在Q值变化很大时,如不适时地改变电流与电压的相角,或改变频率,将使串联电容和感应线圈的电压和电流在较大范围内变化,易造成损坏,这一缺点限制了串联型可控硅中频电源的推广使用。
本实用新型的目的在于提供一种自动控制中频电流的串联型可控硅中频电源。
本实用新型所述的串联型可控硅中频电源主要由主电路(见附图一)和控制电路(见附图二)组成。主电路中,整流二极管Z1-Z6组成三相桥式整流电路。它可将三相工频交流电整流为直流电,再经过由快速可控硅K1-K4和快速整流管Z7-Z10组成的逆变电路将直流逆变为中频交流。L为感应加热线圈,C为串联的电热电容,LH1、LH2为中频电流互感器,LH3、LH4、LH5为工频电流互感器。由LH1取出的反映中频电流相位的信号、由LH2取出的反映中频电流大小的信号和由LH3、LH4、LH5取出的反映直流电流大小的信号分别通过导线1、2和10送入附图二所示的控制电路。SB1为信号变压器,当逆变桥发生直通故障时,例如K1、K4直通,滤波电容CD通过K1、K4及电感LK振荡放电,在放电电压的负半周,SB1产生信号电压通过导线3送入控制电路,以实现直通保护。在控制电路中,B1为四电压比较器,其[1]、[6]、[7]脚,[8]、[9]、[14]脚,[2]、[4]、[5]脚和[10]、[11]、[13]脚分别构成一个电压比较器;其中[1]、[2]、[13]、[14]为四个输出端,[4]、[6]、[8]、[10]为四个负输入端,[5]、[7]、[9]、[11]为四个正输入端。A1、A2和A3为运算放大器。M1,M2为定时器。H1为四与非门。H2为双与门。T2、T3为功率放大管。MB1-MB4为触发可控硅K1-K4的脉冲变压器。其中由B1的[8]、[9]、[14]脚和[1]、[6]、[7]脚两个电压比较器构成的对电流信号进行整形和倒相整形电路,A1构成的自举恒流充电电路,T1构成的可控分流电路,A2和A3构成的两个积分调节器,M2构成的单稳定时电路和双与门H2构成的确定逆变桥各桥臂可控硅触发顺序和触发脉冲宽度电路组成中频电流控制电路,B1的[8]脚和[7]脚接地,[6]脚和[9]脚通过导线1与主电路中的LH1相连,[1]脚通过导线5与H2的[3]脚相连,[14]脚通过导线4与M1的[8]脚和H2的[1]脚相连,A1的[6]脚和[2]脚相连后通过电容和电阻与电位器W1的一个固定端相连,[7]脚与正电源相连,[3]脚与电位器W1的另一个固定端和滑动端相连。T1的基极通过稳压管、二极管分别与A2和A3的输出端[6]脚相连,发射极通过电阻分别与A1、A2、A3的[4]脚相连后接负电源,集电极与A1的[3]脚相连,与C1并联,构成分流电路。A2和A3的[7]脚与正电源相连,[3]脚通过电阻接地,A2的[2]脚通过电阻分别与电位器的W2的滑动端和导线2相连,A3的[2]脚通过电阻分别与电位器W2的滑动端和导线10相连。M2的[1]脚接地,[2]脚通过导线6与M1的[3]脚相连,[3]脚通过导线7与H2的[2]脚和[12]脚相连。[4]脚和[8]脚与H2的[14]脚、B1的[3]脚和[14]脚、M1的[8]脚相连,[5]脚通过电容器接地,[6]脚和[7]脚通过电容器接地,通过电阻与[8]脚相连。H2的各脚除上述的连接关系外,[3]脚和[11]脚空闲,[6]脚接T3的基极,[7]脚接地,[8]脚接T2的基极。T2和T3的发射极接地,T2的集电极接MB2和MB4,T3的集电极接MB1和MB3。由B1的[10]、[11]、[13]脚构成的电压比较器,H1、FD2构成的过流指示信号电路及H1和H2构成的封锁电路组成过流保护电路,B1的[10]脚与电位器W3的滑动端相连,[11]脚通过导线2与LH2相连,[13]脚与H1的[13]脚、A1的[7]脚、M1的[8]脚、H2的[14]脚、M2的[8]脚及自身的[3]脚相连,H1的[10]脚和[11]脚相连后通过电阻与FD2相连,FD2的另一端接地,H2的[4]脚和[10]脚相连后与H1的[12]脚和[8]脚相连,[5]脚和[9]脚相连后与H1的[2]脚和[6]脚相连。由B1的[2]、[4]、[5]脚构成的电压比较器,H1、FD1构成的信号指示电路及H1和H2构成的封锁电路组成逆变桥直通保护电路,B1的[2]脚与H1的[1]脚相连,[4]脚通过导线3与主电路中的SB1相连,[5]脚与分压电阻相连,H1的[3]、[4]脚相连后通过电阻与FD1相连,FD1的另一端接地。本实用新型所述的串联型可控硅中频电源在三相工频电源接通后,整流桥有直流电压输出时,按下N1逆变电路即可启动。调节位器W4,使中频功率达到要求值即完成了启动工作。其中频电流控制电路的工作原理为,由B1的[8]、[9]、[14]脚组成的电压比较器对由导线1输入的中频电流信号进行整形,由导线4输出,其波形如附图三所示,图中P1为由导线1输入的中频电流信号,P4为导线4输出的电压波形;由[1]、[6]、[7]脚组成的电压比较器对由导线1输入的中频电流信号进行倒相和整形,由导线5输出,其波形如附图三中的P5所示。导线4和5上的方波电压通过微分电路加于M1的输入端[2]脚,使由M1构成的单稳定时电路在P4或P5由正跳变到负时触发,在M1的[3]脚产生定时脉冲,此脉冲由导线6传递到M2的输入端[2]脚,其波形如附图三中的P6所示,此定时脉冲的宽度取决于定时电容C1充电的快慢。通过由A1组成的自举电路向C1进行恒流充电。充电的快慢取决于由T1组成的分流电路,其分流的大小由积分器A2和A3的输出电压来控制,也可通过调节电位器W4人工控制。其工作原理如下由导线2输入的反映中频电流实际值的信号电压(负值),在运算放大器A2的输入端与由电位器W2上引出的给定中频电流信号电压(正值)相加,当实际值小于给定值时,A2的输入为正,经积分使A2的输出达负限幅;同样,运算放大器A3对直流的实际值与给定值进行比较和积分,当实际值小于给定值时,A3的输出亦为负限幅,此时如果W4也位于最低点,则T1截止,分流电流为零,C1充电最快。调节电位器W1,使脉冲P6的宽度等于可控硅关断所要求的最小时间。当中频电流或直流电流的实际值大于给定值时,积分器A2或A3的输出由负限幅值逐渐上升,使通过T1的放电电流增大,C1的充电变慢,P6的宽度增大。P6的下降沿使由M2构成的单稳定时电路触发,通过导线7输出触发脉冲P7(见附图三),加于双与门H2的[2]脚和[12]脚,通过导线4和5的方波电压P4和P5加于H2的[1]和[13]脚,当P4为正时,脉冲P7加于功放管T3的基极,T3导通,接通脉冲变压器MB1、MB3,输出触发脉冲P8(见附图三),触发可控硅K1、K3;当P5为正时,脉冲P7加于功放管T2的基极,T2导通,接通脉冲变压器MB2、MB4,使之产生触发脉冲P9(见附图三),触发可控硅K2、K4。脉冲P6的宽度确定了中频电流过零后触发下一对桥臂可控硅所延迟的时间,此时间延长就增大了中频电压滞后于中频电流的角度,使中频电流减小,当中频电流或直流电流的实际值等于给定值时,积分器A2或A3的输出保持不变,中频电流或直流电流保持恒定。从而达到了自动地通过调节中频电压和电流的相角来实现将中频电流控制在一定数值范围内的目的。同样也可以通过人工调节电位器W4来控制中频电流和中频功率。过流保护电路的工作原理为,通过电位器W3向由B1的[10]、[11]、[13]脚构成的电压比较器的负输入端[10]脚输入一负给定电压,由2号导线输入的中频电流信号电压亦为负值,加于比较器的正输入端[11]脚,当中频电流信号电压的绝对值小于给定电压的绝对值时,[13]脚输出为正,H1的[8]脚为正,使H2的两个与门全开通,中频电源处于正常工作状态。当中频电流信号电压绝对值大于给定电压绝对值时,[13]脚输出跳变为负,H1的[8]脚为零,使H2的两个与门封锁,脉冲变压器无触发脉冲输出,逆变桥停止工作,实现过流保护。同时,H1的[11]脚由零跳变为正,发光二极管FD2发光,指示出过流故障。故障消除后,按下按钮N2即可使电路恢复正常工作状态。逆变桥直通保护电路的工作原理为,在由B1的[2]、[4]、[5]脚构成的电压比较器的正输入端[5]脚上加一适当的正电压,其负输入端[4]脚由导线3联接到直通保护信号变压器SB1上。工作正常时,SB1无输出。当发生直通故障时,滤波电容CD通过直通的桥臂振荡放电,在放电电压的负半周,SB1发出一正脉冲电压加于比较器的负输入端[4]脚,比较器的[2]脚电压由正跳变到负,与过流保护的过程一样,实现逆变桥直通保护。同时发光二极管FD1亮,指标出直通故障。所以本实用新型所提供的串联型可控硅中频电源能根据中频电流的大小自动调节中频电流,使之保持在一定的数值范围内。此外,还具有过流保护和直通保护功能。所有控制和保护电路都是采用集成元件组装而成,而且只是对逆变电路进行控制。因此,电路相当简单,包括控制用的稳压电源在内,全部组装在一块与并联型中频电源插件板同样大的插件板上。调整容易,维修方便,损耗小,适用于各种类型的感应加热负载,特别是Q值变化较大的,更适于做成较高频率的中频电源。


附图一串联型可控硅中频电源主电路附图二串联型可控硅中频电源控制电路附图三中频电流控制过程中各个阶段的波形图实施例选用通用电子元件按附图一所示组成主电路,选用BGJ139型四电压比较器做B1,MA741型运算放大器做A1、A2、和A3,LM555型定时器做M1和M2,H006型四与非门做H1,H002型双与门做H2,达林顿功率放大管做T2和T3,以及自制的脉冲变压器MB1-MB4,按附图二所示组成控制电路,接通三相工频电源,按下N1,逆变电路即可启动,将电位器W4的输出调到负15V,中频电源即可在电流自动控制下运行。运行中当FD2指示灯亮时,说明有过流故障,此时没有中频交流电流输出,需查找原因排除故障,而后按下按钮N2即可使电路恢复正常工作。当FD1指示灯亮时,说明有逆变桥直通故障,故障排除后,再按一下按钮N2即可使电路恢复工作。
权利要求1.一种串联型可控硅中频电源,主要由主电路和控制电路组成,其特征在于控制电路是由中频电流控制电路,过流保护电路和逆变桥直通保护电路组成。
2.根据权利要求1所说的串联型可控硅中频电源,其特征在于所说的中频电流控制电路是由B1的[8]、[9]、[14]脚和[1]、[6]、[7] 脚两个电压比较器构成的电流信号整形和倒相整形电路,A1构成的自举恒流充电电路,T1构成的可控分流电路,A2和A3构成的两个积分调节器,M2构成的单稳定时电路和双与门H2构成的确定逆变桥各桥臂可控硅触发顺序和触发脉冲宽度电路组成,B1的[8]脚和[7]脚接地,[6]脚和[9]脚通过导线1与主电路中的LH1相连,[1]脚通过导线5与H2的[13]脚相连,[14]脚通过导线4与M1的[8]脚和H2的[1]脚相连,A1的[6]脚和[2]脚相连后通过电容和电阻与电位器W1的一个固定端相连,[7]脚与正电源相连,[3]脚与电位器W1的另一个固定端和滑动端相连,T1的基极通过稳压管、二极管分别与A2和A3的输出端[6]脚相连,发射极通过电阻分别与A1、A2和A3的[4]脚相连后接负电源,集电极与A1的[3]脚相连,与C1并联,A2和A3的[7]脚与正电源相连,[3]脚通过电阻接地,A2的[2]脚通过电阻分别与电位器的W2的滑动端和导线2相连,A3的[2]脚通过电阻分别与电位器W2的滑动端 和导线10相连,M2的[1]脚接地,[2]脚通过导线6与M1的[3]脚相连,[3]脚通过导线7与H2的[2]脚和[12]脚相连,[4]脚和[8]脚与H2的[14]脚、B1的[3]脚和[14]脚、M1的[8]脚相连,[5]脚通过电容器接地,[6]脚和[7]脚通过电容器接地,通过电阻与自身的[8]脚相连,H2的各脚除上述的连接关系外,[3]脚和[11]脚空闲,[6]脚接T3的基极,[7]脚接地,[8]脚接T2的基极,T2和T3的发射极接地,T2的集电极接MB2和MB4,T3的集电极接MB1和MB3。
3.根据权利要求1所说的串联型可控硅中频电源,其特征在于所说的过流保护电路是由B1的[10]、[11]、[13]脚构成的电压比较器,H1、FD2构成的过流指示信号电路及H1和H2构成的封锁电路组成,B1的[10]脚与电位器W3的滑动端相连,[11]脚通过导线2与LH2相连,[13]脚与H1的[13]脚、A1的[7]脚、M1的[8]脚、H2的[14]脚、M2的[8]脚及自身的[3]脚相连,H1的[10]脚和[11]脚相连后通过电阻与FD2相连,FD2的另一端接地,H2的[4]脚和[10]脚相连后与H1的[12]脚和[8]脚相连,[5]脚和[9]脚相连后与H1的[2]脚和[6]脚相连。
4.根据权利要求1所说的串联型可控硅中频电源,其特征在于所说的逆变桥直通保护电路是由B1的[2]、[4]、[5]脚构成的电压比较器,H1、FD1构成的信号指示电路及H1和H2构成的封锁电路组成,B1的[2]脚与H1的[1]脚相连,[4]脚通过导线3与主电路中的SB1相连,[5]脚与分压电阻相连,H1的[3]、[4]脚相连后通过电阻与FD1相连,FD1的另一端接地。
专利摘要本实用新型提供一种自动控制中频电流的串联型可控硅中频电源,主要由主电路和控制电路组成,控制电路又可分为中频电流控制电路,过流保护电路及逆变桥直通保护电路。能够通过自动调节中频电压和电流的相角来实现将中频电流自动控制在一定数值范围内的目的。电路简单,调整容易,维修方便,损耗小,适用于各种类型的感应加热负载,特别是Q值变化较大的,更适于做成较高频率的中频电源。
文档编号H02M5/45GK2070058SQ8921635
公开日1991年1月23日 申请日期1989年12月20日 优先权日1989年12月20日
发明者吴庆正, 戴厚甫, 苏建东 申请人:山东蓬莱县蓬龙电力电源联营厂, 黑龙江矿业学院工厂
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