专利名称：晶闸管交流感性负载控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及了电器控制柜领域，具体的说为一种晶闸管交流感性负载控制装置，适用于感性负载下的调压控制，尤且适用于感性负载下的调压控温，也可用于阻性负载的调压控制。
现行国内的交流感性负载的控制装置，多采用触点分挡，开关调压的接触器断续调压控制方式，这种控制装置的负载供电电压呈阶梯变化，线性度差，调节不稳定，精度低且耗能大。有一种用晶闸管作为开关控制的单相调压控制柜，克服了接触器分挡调压的一些弊病，调压控制效果较好，但这种控制装置采用的是过零脉冲触发的常规晶闸管调压电路，晶闸管导通角不能根据感性负载的特点做相应的变化而易导致涌流的出现，烧坏管子，因此仍不能很好的解决感性负载的调压控制问题。采用高反压大电流的晶闸管可以满足感性负载的要求，但成本造价高，给设计也带来一定困难。
本实用新型的目的在于推出一种可对感性负载实现连续、平滑调压的控制装置－－晶闸管交流感性负载控制装置，以更好的解决工业设备中感性负载的调压控制问题。
本实用新型的任务是通过一个三相晶闸管开关主电路，一个专用晶闸管触发器和一个智能化负载信号调节仪表的配合工作来实现的。具体控制装置由柜体、晶闸管主电路、触发控制电路和仪表面板组成。柜体为一立式长方形金属壳体，柜体内装有主电路板和控制电路板，仪表面板位于柜体的上部。为了便于搬装和运输，本实用新型的柜体为一由上中下三部分组成的分体式组合结构，上柜体为仪表面板柜，在面板上除装有电压表、电流表、温度记录仪、指示灯和调节旋扭外，还装有一个用以处理被控信号的智能调节仪表SR－24，和一个用于手动控制和手动开关或滑动电位器。中柜体内装有触发控制电路板，下柜体内装有晶闸管主电路。主电路为一由空气开关(HZ)，快速熔断器(FFU)，和三组反并联的晶闸管组成的三相三线交流调压电路。为了减少谐波干扰，在主电路中设计了一个R－L－C谐波吸收电路，以吸收在调压过程中由于晶闸管导通角变化所产生的高次谐波干扰。为了降低电耗，减少噪音和供电的安全，本实用新型发热器件－－大功率晶闸管采用了油冷方式，即晶闸管是安放在一个装有变压器油的油箱内，油箱置于下柜体内。
触发控制电路是根据反应被控负载变化的智能调节仪表输出电压的大小，输出一个给定的触发脉冲控制晶闸管的导通角，改变主电路输出电压的波形，从而改变负载的工作电压，达到调控负载的目的。为了可靠的触发工作，本实用新型的触发控制电路是通过发出由一序列脉冲串构成的宽脉冲来控制晶闸管工作的。具体触发控制电路由触发电路、信号处理电路、手动控制电路和保护电路组成。触发电路接在主电路晶闸管的控制极G上，用来产生受控移相序列触发脉冲，触发序列脉冲宽度为(π－α)，α为触发角，触发角和导通角Q随控制电压的变化而变化，根据负载的变化改变触发角，导通角，即可改变负载的供电电压。达到调节负载的目的。
本实用新型中的触发电路为一个以内部包含有直流电源，过零检测、锯齿波发生、电压比较和输出放大在内的专用触发集成片GYO3为核心的触发器，触发器的同步信号取自主电路的三相交流电源，可产生一个8V和2V的锯齿波电压，与外部输入的8V～2V的控制电压比较整形后输出一个20KHz的脉冲序列。当外部控制电压在8V～2V之间变化时，输出的触发脉冲序列宽度在0°～175°之间变化，相应的主电路晶闸管的输出电压在0～215V之间变化。
信号处理电路为一实现外部控制信号(智能调节仪表输出信号)与触发器匹配工作的接口电路。为了使反映负载参数变化的智能调节仪表输出的控制电压满足GYO3触发器比较电压的需要，设置了由运算放大器构成的信号处理电路，输出一个8V～2V的比较控制电压。信号处理电路的输入端连接在智能调节仪表上，输出端接在触发电路上。
手动控制电路是为了在负载启动时，保证控制装置正常工作而设置的。启动时，由于智能调节仪表的设定值与负载的实际值相差甚远，使调节仪表处于高电位输出状态，这时若直接使用自动控制电路则会导致触发电路的触发角趋于零，主电路晶闸管全导通全电压输出，对感性负载将会导致涌流的出现，这对变压器和晶闸管显然是不利的，为此设置手动控制电路，在启动时用一个低电位的外部电压去控制触发器达到增大触发角，减小导通角的目的。本实用新型中的手动控制可以用一个手动转换开关来实现，也可以用电位器和两只钳位二极管来实现。
为了保证感性负载下控制装置的正常工作，本实用新型在触发控制电路中还设置了一个联锁控制电路。晶闸管交流调压在感性负载下，当触发角小于负载功率因素角时，由于电流的滞后使导通角的变化将导致不对称触发和不对称导通，变压器饱和、出现涌流、烧坏管子。为此设置了联锁电路，使得触发角大于功率因素角。联锁电路的工作是通过设在晶闸管两端的一个取样变压器将晶闸管的电压信号经处理后送入GYO3触发器的锁闭脚，来达到对触发信号的“封锁”“发出”控制来实现的。
本实用新型由于在触发控制电路中采用了集成度高，功能强的专用晶闸管触发器和设置了联锁控制电路，在结构上采用了分体组合式柜体结构和大功率器件的油冷结构，使得控制装置可对感性负载实现平滑、连续、稳定的调节，且具有结构简单、耗电少、安全可靠、运送方便等优点。
本实用新型的具体实施例由以下的附图给出
图1为本实用新型柜体结构示意图图2为本实用新型油箱的结构示意图图3为本实用新型的电路连接框图图4为本实用新型的主电路原理图(单相的)图5为本实用新型的谐波吸收电路原理图图6为本实用新型的触发电路原理图(单相的)图7为本实用新型的信号处理电路的原理图(单相的)图8为本实用新型联锁电路的原理图(单相的)图9为本实用新型电流反馈电路原理图(单相的)图10为本实用新型相序保护电路原理图(单相的)
以下结合附图对本实用新型做进一步描述。
如图1、2控制装置的柜体为一由上柜体(4)、中柜体(2)和下柜体(1)组成的分体组合结构，在上柜体仪表面板上装有电压表(7)，电流表(5)，温度记录仪(6)，智能调节仪表(8)，信号指示灯(9)，调节旋扭(10)，及手动调节电位器(11)(或手动开关)，智能调节仪表为具有自整定功能的SR24，中柜体(2)内装有包括触发电路、信号处理电路、联锁电路、电流反馈电路和相序保护电路在内的控制电路板，下柜体(1)内装有晶闸管主电路，大功率晶闸管KP是装在位于下柜体内的一个油箱(12)内。油箱有左、中、右三个，通过油管(13)连接成一个整体，油箱内盛有变压器油，在每个油箱(12)内放有一组反并联晶闸管，在油箱的外部设有散热片(14)或散热管。如图3，晶闸管主电路通过调节三相变压器原边的电压来改变负载的供电电压，从而实现对负载的控制。晶闸管的工作状态(导通或断开)受触发电路的控制，触发电路是在一个外部负载信号的比较控制下输出脉冲序列触发信号去控制晶闸管的导通的。负载信号是通过一个传感器和一个智能调节仪表SR24处理后加到触发电路上的。触发电路在同步相序信号、联锁信号和电流反馈信号的监控下工作并受一个手动调节的控制。
如图4、5主电路是由空气开关(HZ)快速熔断器(FFU)和三组反并联单向晶闸管(KP)组成。改变晶闸管导通角的大小即改变了主电路的输出电压波形，从而改变了输出电压的大小。每只晶闸管的导通角在0－175之间。在主电路输出端上接有三组由R、L、C构成的谐波吸收电路，每组R、L、C谐波吸收电路是跨接在相邻的两相上。
如图6所示，触发电路(15)采用了上海电器科研所现有的专用集成触发器GYO3作为电路的核心。GYO3触发器的1脚为同步信号输入端，接三相交流电源，经内部的过零检测和锯齿波发生电路处理，由2脚输出8V电压和2V的10HZ锯齿波电压到内部电压比较器的输入端6脚上，比较器另一输入端5脚上接有由信号处理电路输入的8V～2V的控制比较电压，经内部的脉冲调制。整形放大处理由10脚输出20KHZ的触发脉冲序列经下一级带脉冲变压器隔离的晶体管放大电路(16)放大后送至晶闸管的控制极G。
如图7，信号处理电路为一由运放器IC1－1、IC1－2组成的接口电路，其输入端接在智能调节仪表SR24的输出端(m、n)上，输出端在触发器GYO3的5脚上，作为触发器的外部控制电压。在信号处理电路中还设置有一手动控制电路，手动电路由电位器W1－1、分压电阻R1－10、R1－11和两只钳位二极管D1－1、D1－2组成，设置在两级运放之间，电位器W1－1的滑动头设在柜体的仪表面板上。
如图8，联锁电路由取样变压器B3和降压整形电路组成，取样变压器接在主电路晶闸管的两端，从次级取得反映晶闸管导通状态的电压信号，经设在触发电路中的由电阻R3－20、R3－21、R3－6和稳压管D3－4组成的降压整形电路处理后送到触发器GYO3的封锁端3脚上。当晶闸管两端电压U＝0，即晶闸管导通时，GYO3封锁触发脉冲，当晶闸管两端电压U＞0时，解锁触发脉冲。通过联锁控制，实现了在整个控制过程中触发角α不小于功率因素角 ，保证了控制装置正常可靠的工作。
为稳定负载电流，特设置了一个电流反馈电路。如图9，电流互感器检测到的主回路电流信号，经全波整流、滤波、分压送到由运放IG1－3组成的电压比较放大器的3脚，与2脚上的设定电压进行比较放大后输出大于2V的反馈电压U反送入信号处理电路中，经由IG1－2组成的阻抗变换电路处理后，作为GYO3触发器比较控制电压的反馈分量使用。
为保证主电路相序与触发电路同步，本实用新型还设置了相序保护电路。如图10，三相交流电源经电阻、稳压管限流整形后，依次将UA和UB加到双D触发器的时钟端3脚和11脚上，C相电压VC经微分加到复位端10脚上，在13脚上输出有方波脉冲，当相序正确时，方波经RC低通滤波后使晶体管T2－2导通输出低电平，当错相或断相后，13脚输出低电平方波，T2－2截止输出高电平，高电平经开关二极管送至T2－1的基极使继电器J吸合，进而关闭GYO3触发脉冲并报警。
根据本实施例制做的晶闸管交流感性负载控制装置，具有无噪音、无火花、调压平稳、控制精度高、冲击电流小、耗电少等特点，特别适用于盐浴炉等带变压器的感性负载作用。
权利要求1.一种由柜体、晶闸管主电路、控制电路和仪表面板组成的晶闸管交流感性负载控制装置，主电路和控制电路装在柜体内，仪表面板(3)位于柜体的上部，上面装有电压表(7)、电流表(5)、温度记录仪(6)、指示灯(9)和调节旋扭(10)，主电路由空气开关(HZ)、快速熔断器(FFU)和三组反并联的晶闸管组成，控制电路由触发电路、信号处理电路、手动电路和保护电路组成，其特征在于A、柜体为一由上、中、下三部组成的分体组合式结构，上柜体(4)为仪表面板柜，中柜体(2)内装有控制电路，下柜体(1)内装有晶闸管主电路，晶闸管是装在一个油箱(12)内，油箱置于下柜体内；B、在仪表面板(3)上还装有一个调节仪表(8)，调节仪表(8)为一具有自整定功能的智能调节仪表SR24；C、在晶闸管主电路的输出端上接有三组R-L-C谐波吸收电路，每组谐波吸收电路是跨接在相邻的两相上；D、触发电路为一以专用触发集成片GY03为核心的触发电路(15)其中触发器的1脚为同步信号输入端，接在三相交流电源上，经内部电路处理后，由2脚输出8V和2V的100Hz锯齿波电压到内部电压比较器的一个输入端6脚，比较器的另一输入端5脚上接有由信号处理电路输入的8V～2V的控制比较电压，经内部脉冲调制，整形放大处理后由10脚输出20KHz的触发脉冲序列，经下一级的晶体放大电路(16)放大隔离后送至主电路晶闸管的控制极G上；E、信号处理电路为一由运放器IC1-1、IC1-2组成的接口电路，其输入端是接在智能调节仪表SR24的输出端子(m、n)上，输出端是接在触发器GY03的5脚上；F、手动电路(17)设计在信号处理电路中，由电位器W1-1、分压电阻R1-10、R1-11和两只钳位二极管D1-1、D1-2组成，接在两级运放器IC1-1、IC1-2之间，电位器W1-1的滑动头(11)设在柜体的仪表成板上；G、在控制电路中还设置有一个联锁电路，联锁电路由取样变压器B3和降压整形电路组成，取样变压器接在主电路晶闸管的两端，降压整形电路设计在触发电路中，由电阻R3-20、R3-21、R3-6和稳压管D3-4组成，取样变压器的输出电压经降压整形后接在触发器Gr03的封锁脚3脚上。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于油箱(12)有左中右三个，通过油管(13)连接在一起，在每个油箱内放有一组反并联晶闸管，在油箱的外部设有散热片(14)或散热管。
专利摘要本实用新型给出了一种电器负载的控制装置——晶闸管交流感性负载控制装置。该控制装置由柜体、主电路、触发控制电路和仪表面板组成，柜体为一由上中下三部分组成的分体组合式结构，仪表面板上配置了智能调节仪表。主电路由三组反并联晶闸管组成了三相三线调压电路，触发控制电路采用了专用集成触发器GY03和设置了联锁电路，保证了控制装置的可靠触发和正常工作。本控制装置调压平稳、控制精度高，特别适用于盐浴炉等感性负载使用。
文档编号H02H7/122GK2206516SQ9420950
公开日1995年8月30日 申请日期1994年5月4日 优先权日1994年5月4日
发明者王玉, 王贵勇 申请人:宣化区清远电器厂