专利名称：高速铁路扣件弹条加工用中频电源闭环控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种针对于弹条生产用的中频电源闭环控制，在弹条生产过程中，加入中频电源闭环控制，实现随着工件出炉温度的变化，自动调节中频电源的功率大小，进而达到温度稳定的功能。
背景技术：
中频电源是一种用于高速铁路扣件弹条原材料加热用的设备，是一种由大功率可控硅元件组成的静止式变频电源。它利用可控硅元件把380V 50Hz的三相工频交流电源变换成可控直流电压，然后经过电抗器滤波将直流电压变换成单相中频交流电源，供给负载， 用于金属的加热。故中频电源实际上是一个三相工频交流-直流-单相中频交流电源的装置。为了将加热温度控制在工艺允许的范围内，对加热用中频电源的控制提出了较高的要求。
实用新型内容本实用新型的目的是，提供一种高速铁路扣件弹条用中频电源闭环控制，利用该系统，可实现中频电源的闭环控制，本发明设计采用高速精确的雷泰测温仪，进行温度反馈，之后经PLC进行电源给定的调节，进而达到闭环控制。本实用新型的高速铁路扣件弹条用中频电源闭环控制，具体技术方案如下一种针对于高速铁路扣件弹条加工用中频电源闭环控制系统，包括交流-直流-交流的可控硅整流逆变电路、微机控制电路、高速度测温仪、PLC,高速测温仪的信号连接PLC，PLC输出信号连接至微机控制电路，微机控制电路控制整流电路的可控硅触发脉冲，进而控制逆变电路的功率输出，达到中频电源的温度闭环控制。进一步地，整流电路包括0809模数转换器、8031单片微处理器、2732程序贮存器、 电平变换与隔离和触发功放电路，中频功率给定信号压Ugd、三个反馈信号直流电压Ud、直流电流Id和中频电压Ua通过0809模数转换器输入到8031单片微处理器，单片微机处理器根据2732程序贮存器的程序，进行加工，之后连接到74LS273触发电路以及隔离与功放电路，从而产生整流脉冲和逆变脉冲。进一步地，还包括进行功率调节的触摸屏，用于对中频电源的功率进行设置。控制电路由单片微机及其外围电路组成，它的主要作用是a.三相全控整流器的微机脉冲控制；b.逆变器的集成电路脉冲控制；C.数字调功系统；d.过流过压保护及状态故障显示；e.微机控制三臂起动。外部有两个功率调节功能，一个由外部触摸屏进行设置，为主要功率来源，另一个由测温仪的温度反馈，进入PLC，之后对设定功率进行一定范围内的调整，从而达到闭环控制。采用本发明的高速铁路扣件弹条用中频电源闭环控制，不仅可以实现在工件加热后的温度闭环控制，更可以使用微机控制可控硅触发脉冲，实现数字控制，使控制电路集成化、小型化，节省设备空间，维修方便。主要优点是(1)能量交换效率高，可达90%以上，而且控制灵活，起、停方便、调节迅速，便于改善工艺和提高生产效率。( 输出频率能自动跟踪频率变化，操作方便。(3)启动时无冲击电流，结构简单、启动能力提高，使运行操作更为可靠。(4)采用微机控制的交-直-交的可控硅触发脉冲，实现数字控制，使控制电路集成化、精确化、小型化，使运行、操作更为灵活可靠。(5)采用美国雷泰高速度测温仪，使反应快速，测温精确，加以PLC控制，使温度在一定范围内的波动，可以自动调节功率，完全达到温度闭环控制。
图1是微机控制原理图；图2是中频炉部分的PLC原理图；图3是中频操作台原理图；图4是中频炉主电路原理图。
具体实施方式
参见图1-4可知，由六只可控硅元件组成的三相桥式全控整流电路，在一个工频周期内，六只可控硅依次互差T/6触发导通，每个元件导通时间为T/3，整流桥的输出为一个脉动的直流电压Ud，经平波电抗器Ld，获得一个比较平滑的直流电流Id，当平波电抗器 Ld足够大时，整流输出直流电压平均值为Ud = 2. 34U*C0&i (其中U为工频电源的相电压， a为可控硅元件触发控制角)。由此可见，在交流电源电压一定的条件下，改变触发控制角a 的大小便可调节和改变直流电压Ud的大小，也即调节输出中频功率的大小。触发控制角a 的大小由电位器RP(图一中4RP5)给定，因此电位器的输出电压Ugd也就是中频功率大小的给定。整流电路的控制，由0809模数转换器、8031单片微处理器、2732程序贮存器、电平变换与隔离和触发功放电路等组成。由Uac来的电网同步信号，作为相位的基准，经整形后输入到单片微机系统，同时，中频功率给定信号压Ugd、三个反馈信号-直流电压Ud、直流电流Id和中频电压fe通过A/D转换也输入到单片微机系统，实现直流电压的稳定、限止最大的直流电流和限止中频电压的过高。如果发生过流、过压故障，在软件程序中马上将触发控制角移到150度，经过几个工频周期后便停发整流触发脉冲并等待处理。在起动逆变电路时，单片微机封锁单稳态多谐振荡器，并发出他激逆变触发脉冲， 经过与非门电路与功放电路去触发逆变可控硅。在逆变振荡成功后有几个中频周期时，单片微机一方面停发他激脉冲，另一方面开启单稳态多谐振荡器使之为自激工作状态，逆变电路进入正常状态。当主回路发生过流过压故障时，为了迅速有效的保护逆变可控硅元件， 单片微机又快速封锁触发脉冲。外部有两个功率调节功能，一个由外部触摸屏进行设置，为主要功率来源，即为图三中中频操作台原理图中的“0-10V手动给定”信号，另一个由测温仪的温度反馈即图三中的“温度表”信号，进入PLC，之后对设定功率进行一定范围内的调整，其调整值即为图二中频炉部分的PLC原理图中的“温度反馈”信号，进而对图二中“中频给定”信号进行修正，即修正Ugd，改变可控硅触发角a，改变输出的功率，从而达到闭环控制。
权利要求1.一种针对于高速铁路扣件弹条加工用中频电源闭环控制系统，包括交流-直流-交流的可控硅整流逆变电路、微机控制电路、高速度测温仪、PLC，其特征在于，高速测温仪的信号连接PLC，PLC输出信号连接至微机控制电路，微机控制电路控制整流电路的可控硅触发脉冲，进而控制逆变电路的功率输出，达到中频电源的温度闭环控制。
2.根据权利要求1所述的中频电源闭环控制系统，其特征在于，其整流电路包括0809 模数转换器、8031单片微处理器、2732程序贮存器、电平变换与隔离和触发功放电路，中频功率给定信号压Ugd、三个反馈信号直流电压Ud、直流电流Id和中频电压Ua通过0809模数转换器输入到8031单片微处理器，单片微机处理器根据2732程序贮存器的程序，进行加工，之后连接到74LS273触发电路以及隔离与功放电路，从而产生整流脉冲和逆变脉冲。
3.根据权利要求2所述的中频电源闭环控制系统，其特征在于，还包括进行功率调节的触摸屏，用于对中频电源的功率进行设置。
专利摘要本实用新型是一种针对于高速铁路扣件弹条加工用中频电源的闭环控制系统，主要用于弹条生产过程中原材料的中频加热设备上，包括交流-直流-交流的可控硅整流逆变电路、微机控制电路、高速度测温仪、PLC，高速测温仪的信号连接PLC，PLC输出信号连接至微机控制电路，微机控制电路控制整流电路的可控硅触发脉冲，进而控制逆变电路的功率输出，达到中频电源的温度闭环控制。采用本实用新型的高速铁路扣件弹条用中频电源闭环控制，不仅可以实现在工件加热后的温度闭环控制，更可以使用微机控制可控硅触发脉冲，实现数字控制，使控制电路集成化、小型化，节省设备空间，维修方便。
文档编号H05B6/06GK202127522SQ201120224790
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者刘瑞德, 张松琦, 王舒毅 申请人:北京铁科首钢轨道技术股份有限公司