974723793畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）感應(yīng)加熱用晶閘管中頻電源

1、前 言書本知識(shí)是前人或別人知識(shí)，我為了早一點(diǎn)成人，早一點(diǎn)為四化服務(wù)，只有走捷徑學(xué)習(xí)書本知識(shí)。而學(xué)習(xí)的目的就是把這些知識(shí)變成自己的并會(huì)用之，為社會(huì)服務(wù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)過(guò)程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，目的在于鞏固所學(xué)的專業(yè)課程理論知識(shí)，把理論與實(shí)踐相結(jié)合，將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐生產(chǎn)中去，提高理論實(shí)踐問(wèn)題的能力，完成一名電子技術(shù)人員所應(yīng)進(jìn)行的訓(xùn)練，成為一名合格的電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，將本著準(zhǔn)確、細(xì)致、合理的原則，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于電氣自動(dòng)化類技術(shù)規(guī)范的要求，做好每一個(gè)工作環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)遵循謝老師教導(dǎo)，個(gè)人查閱資料結(jié)合的方法，以設(shè)計(jì)大綱為準(zhǔn)則，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，努力使設(shè)計(jì)方案符合正確、迅

2、速、安全、可靠的原則，滿足設(shè)計(jì)指導(dǎo)規(guī)定的各項(xiàng)要求，并在此基礎(chǔ)上盡量節(jié)約投資，降低成本。本設(shè)計(jì)是一種將工頻為50hz的三相交流電通過(guò)整流逆變橋路變?yōu)閱蜗嘀蓄l交流電的變頻裝置，其負(fù)載由感應(yīng)線圈和中頻電容器組合而成。主要包括：1整流電路；2逆變電路；3逆變觸發(fā)電路；4保護(hù)系統(tǒng)5繼電器控制電路。該裝置的負(fù)載為并聯(lián)振蕩形式，適用于熔煉、透熱、淬火等多種負(fù)載形式，只需改變負(fù)載線圈幾何尺寸和匝數(shù)及所配中頻電容器的數(shù)據(jù)量，就可選取到我們所需的功率和頻率。本裝置與中頻機(jī)組相比，具有體積小、重量輕、噪音小、效率高、耗電量低，操作使用方便，負(fù)載使用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程中，謝清勇老師親臨輔導(dǎo)，幫我解決了不少實(shí)

3、際難題。由于時(shí)間倉(cāng)促，本人工作經(jīng)驗(yàn)不足，水平有限，出現(xiàn)錯(cuò)誤在所難免，以求各位老師批評(píng)指正。目 錄前言1畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書任務(wù)書4摘要5第一章 概述61.1晶閘管中頻裝置基本工作原理61.2晶閘管中頻裝置電氣原理總框圖12第二章 整流電路142.1三相全控橋式整流電路142.2整流觸發(fā)電路17第三章 逆變電路213.1逆變電路213.2逆變觸發(fā)電路243.3逆變電路的控制30第四章 系統(tǒng)的保護(hù)32第五章 繼電器控制電路36結(jié)束語(yǔ) 37致謝38參考文獻(xiàn)38畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：感應(yīng)加熱用晶閘管中頻電源二、設(shè)計(jì)專題：整流逆變主電路控制、保護(hù)電路的原理設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)原理資料：（1）半導(dǎo)體變流技術(shù)中頻

4、裝置簡(jiǎn)介（2）感應(yīng)加熱裝置的說(shuō)明書（3）其他資料四、設(shè)計(jì)應(yīng)解決下列問(wèn)題（1）整流主電路的選擇，計(jì)算并選擇整流元件電抗器等。（2）整流主電路的保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。（3）逆變主電路的選擇及元件。（4）整流觸發(fā)電路的原理設(shè)計(jì)。（5）逆變觸發(fā)電路的原理設(shè)計(jì)。（6）其他檢測(cè)控制電路的原理設(shè)計(jì)。五、設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)附有下列圖紙（1）主電路原理圖（2）控制電路原理圖（3）典型波形圖摘 要當(dāng)今世界的工業(yè)發(fā)展已進(jìn)入電子化和計(jì)算機(jī)化的時(shí)代。各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程，一旦與電氣自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合起來(lái)，其性能可得到改善效率也明顯地提高，本設(shè)計(jì)題目是感應(yīng)加熱用晶閘管中頻電源，主要解決整流電路的選擇及元件；整流觸發(fā)電路的原理設(shè)計(jì)，及其它

5、檢測(cè)控制電路的原理設(shè)計(jì)。其原理是將三相工頻交流電經(jīng)過(guò)三相可控硅整流器整流成電壓可調(diào)的脈動(dòng)直流電，在經(jīng)過(guò)電抗器濾波隔離后，加到單相橋式逆變器。逆變器輸出就是我們所需要的中頻電流以供給負(fù)載。從而實(shí)現(xiàn)交流直流交流的轉(zhuǎn)變及零壓?jiǎn)?dòng)。關(guān)鍵詞：整流，觸發(fā)，保護(hù)，逆變，中頻可控硅中頻裝置的使用說(shuō)明書一、概述可控硅中頻裝置是一種將工頻為50hz的三相交流電通過(guò)整流逆變橋路變?yōu)閱蜗嘀蓄l交流電的變頻裝置，其負(fù)載由感應(yīng)線圈和中頻電容器組合而成。該裝置的負(fù)載為并聯(lián)振蕩形式，該裝置適用于熔煉、透熱、淬火等多種負(fù)載形式，只需改變負(fù)載線圈幾何尺寸和匝數(shù)及所配中頻電容器的數(shù)據(jù)量，就可選取到我們所需的功率和頻率。本裝置與中頻機(jī)

6、組相比，具有體積小、重量輕、噪音小、效率高、耗電量低、操作使用方便、負(fù)載使用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，所以該裝置在國(guó)內(nèi)外深受于用戶歡迎。二、使用條件1、海拔不超過(guò)1000m。2、周圍環(huán)境溫度不高于40，不低于5。3、在無(wú)冷卻水的環(huán)境下，裝置存放環(huán)境溫度不低于30。4、周圍介質(zhì)溫度不大于85%，（相對(duì)環(huán)境溫度為205）。5、電源電壓波動(dòng)不大于5%，波形畸變不大于10%。6、適用于沒有導(dǎo)電塵埃、易燃、易爆及沒有腐蝕性的金屬、破壞絕緣的氣體及蒸汽的場(chǎng)合。7、在無(wú)強(qiáng)烈振動(dòng)和沖擊的室內(nèi)使用。8、冷卻水的進(jìn)水溫度不高于30%，不低于5，裝置在凝露情況下不可使用，工作水壓應(yīng)保持在1-2kg/cm2水質(zhì)應(yīng)符合水冷卻可控硅元

7、件對(duì)水質(zhì)的要求。三、技術(shù)數(shù)據(jù)1、交流輸入：電壓380v、電流164a、頻率50hz、相數(shù)3相。2、直流輸出：電壓500v、電流200a、功率100千瓦。3、中頻輸出：額定功率100kw，額定頻率100hz，額定電壓750v、最大電流250a、相數(shù)單相。4、裝置效率大于90%。5、線路形式：交流一直流一交流，零壓?jiǎn)?dòng)。四、系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介1、本線路工作原理是將三相工頻交流電經(jīng)過(guò)三相可控整流器整流成電壓可調(diào)的脈動(dòng)直流電，在經(jīng)過(guò)電抗器濾潑隔離后加到單相橋式逆變器，逆變器輸出就是我們所需要的中頻電流以供給負(fù)載，其負(fù)載由電感線圈和中頻電容器組成并聯(lián)振蕩電路。2、本裝置的啟動(dòng)方式為零壓式啟動(dòng)。3、控制方式方框

8、圖電流、電壓取 樣三相輸入整流橋電抗器逆變橋負(fù)載回路給定反饋保護(hù)信號(hào)綜合整流信號(hào)整流觸發(fā)逆變觸發(fā)信號(hào)綜合分配分頻4、操作程序和步驟a、開啟水泵、打開水閥并調(diào)節(jié)水流量至適應(yīng)，檢查各支路流水應(yīng)暢通無(wú)阻。b、將電位器旋至零壓位，將旋轉(zhuǎn)開關(guān)拔至工作按下，整個(gè)控制系統(tǒng)開始工作，并且各脈沖變壓器上發(fā)光二極管應(yīng)亮。c、合主電路開關(guān)，此時(shí)整流橋開始工作，但無(wú)直流電壓輸出，處于拉逆變狀態(tài)，即角為150位置。d、再按逆變啟動(dòng)按紐，此時(shí)仍無(wú)直流電壓輸出，角在90位置，直流電壓為零。e、在以上動(dòng)作完成后，緩慢旋動(dòng)電位器，邊旋動(dòng)邊觀察直流電壓和中頻電壓，當(dāng)聽到中頻叫聲后說(shuō)明已經(jīng)啟動(dòng)，接著繼續(xù)旋動(dòng)調(diào)功電位器，調(diào)至所需的電

9、壓和功率為止，此時(shí)裝置已進(jìn)入正常工作運(yùn)行狀態(tài)。五、檢查安裝調(diào)試1、檢查：開箱后電源裝置及電容架，均不允許放在戶外，檢查所有緊固件接線是否有脫落，松動(dòng)之處焊點(diǎn)是否脫焊元件有無(wú)損壞等并消除缺陷，檢查水路系統(tǒng)塑料尼龍管有無(wú)彎折堵塞等異常情況，設(shè)備安裝就位后，對(duì)電源相序整流逆變脈沖等應(yīng)作相應(yīng)檢查。2、安裝：裝置應(yīng)安裝在通風(fēng)良好，不受雨水侵襲、環(huán)境溫度在540的室內(nèi)，為了便于檢修及通風(fēng)良好，電源裝置與墻應(yīng)保持一定距離，電源柜的進(jìn)出線均在柜底電纜內(nèi)出入，接地螺釘安裝時(shí)接地。3、調(diào)試：電源設(shè)備出廠前已經(jīng)調(diào)試，但在運(yùn)輸過(guò)程中，由于振蕩很可能使某些部分松動(dòng)和變硬，所以成套設(shè)備安裝完畢后，需要對(duì)整套設(shè)備進(jìn)行必要的

10、調(diào)整。（1）通電前的準(zhǔn)備工作：測(cè)量各部分絕緣部分情況應(yīng)良好，水冷卻系統(tǒng)應(yīng)正常，且無(wú)滲漏等現(xiàn)象。（2）接通控制電源，轉(zhuǎn)換開關(guān)置檢查位置，此時(shí)整流逆變脈沖變壓器小板上的發(fā)光二極管都應(yīng)亮。（3）用示波器檢查相序u、v、w應(yīng)依次滯后120，再檢查整流逆脈沖情況，6個(gè)整流脈沖依次滯后60，在不加正信號(hào)時(shí)角應(yīng)在150位置，加入正信號(hào)調(diào)動(dòng)旋紐逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到頭，角應(yīng)在90位置，調(diào)動(dòng)旋紐順時(shí)針到最大，角應(yīng)在0位置，若與上不符，應(yīng)做相應(yīng)調(diào)整，并且不允許有矢脈沖現(xiàn)象，兩相逆變應(yīng)互差180。（4）整流逆變脈沖調(diào)整好之后，先將逆變觸發(fā)板拔掉即可正常工作，觀察整流后的直流電壓情況，調(diào)動(dòng)調(diào)功旋紐，直流電壓應(yīng)從0500v范圍內(nèi)

11、平滑調(diào)整。（5）過(guò)電流保護(hù)整定：斷開逆變橋在電抗器之后直流測(cè)接入1左右的鑄鐵電阻或是功率較大的電阻絲，先將調(diào)功旋紐旋到零位，接通主電路和控制回路，再按下逆變啟動(dòng)即加入正信號(hào)，然后調(diào)動(dòng)調(diào)功旋紐邊調(diào)邊觀察，直流調(diào)至500a時(shí)，調(diào)整定電位器使之動(dòng)作，及復(fù)調(diào)整35次，保證動(dòng)作可靠無(wú)誤，然后將電阻拆除，恢復(fù)原線路，下來(lái)就帶負(fù)載啟動(dòng)。（6）過(guò)電壓保護(hù)整定：在空爐情況下啟動(dòng)后，此時(shí)負(fù)載阻抗偏高，將直流電壓調(diào)至500v，中頻電壓750v，調(diào)整超前角，電頻電壓可升至800850v，此時(shí)調(diào)整定位器使之動(dòng)作，反復(fù)實(shí)驗(yàn)三次準(zhǔn)確可靠，在將超前角恢復(fù)正常位，或是采用在中頻電壓750v時(shí)調(diào)整整定電位便之動(dòng)作，然后稍放大一點(diǎn)

12、，估計(jì)在800900v動(dòng)作即可。（7）負(fù)載匹配情況的調(diào)整，在空爐或加料較小時(shí)裝置輸出不會(huì)達(dá)到滿功率，這屬正?，F(xiàn)象，隨著爐料的增加，輸出功率逐漸加大，加料將近滿爐時(shí)，直流阻爐應(yīng)近似等于1，即ud=500v，id=500a，此時(shí)輸出功率為滿功率250kw，阻抗匹配不當(dāng)，太高或太低都不會(huì)達(dá)到最大功率，可適應(yīng)調(diào)整電容器的多少及逆彎超前角的大小，調(diào)到比較理想為止。六、維護(hù)保養(yǎng)1、裝置在未拆箱應(yīng)放在空氣流通，環(huán)境溫度不高于40，不低于30，相對(duì)濕度不大于85%，無(wú)腐蝕氣體的室內(nèi)，不得暴曬雨淋。2、裝置在使用過(guò)程中，經(jīng)常保持清潔。3、裝置在停用期間，尤其是冬季，應(yīng)及時(shí)除去水冷系統(tǒng)的積水，以防止凍裂損壞管路。

13、4、裝置調(diào)好后一般不再調(diào)整，在使用過(guò)程中應(yīng)用專人操作和維護(hù)，其他人不得隨意調(diào)動(dòng)。5、在沒有切斷電源前，禁止在裝置上進(jìn)行任何維修工作，要保證人身安全。第一章 概 述晶閘管中頻裝置是一種利用晶閘管把50hz 工頻交流電變換成中頻交流電的設(shè)備，主要用于感應(yīng)加熱及熔煉，以取代中頻發(fā)電機(jī)組，是一種較先進(jìn)的靜止變頻設(shè)備，它與中頻發(fā)電機(jī)組相比，具有較高效率，起動(dòng)方便，頻率能自動(dòng)跟蹤以保持最佳運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)旋轉(zhuǎn)部分，噪音小，以及沖擊電流小等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是晶閘管過(guò)載能力差，使用維修要求較高。目前國(guó)內(nèi)已有kgp系列產(chǎn)品，容量為1001000kw，工頻為1.050hz。1.1 晶閘管中頻裝置基本工作原理晶閘管中頻

14、裝置的工作原理是：通過(guò)三相全控橋式整流電路，將三相交流電整流為可調(diào)直流，經(jīng)直流電抗器濾波后，供給單相橋式并聯(lián)逆變器，由逆變器將直流電變?yōu)橹蓄l交流電供給負(fù)載，是一種交直交變頻系統(tǒng)。1.2 晶閘管中頻裝置電氣原理總框圖下圖為kgps1001.0型中晶閘管中頻裝置電氣原理總框圖圖1-1第二章 整流電路2.1 三相全橋式全控整流電路2.1.1 主電路本裝置不用整流變壓器，直接將380v三相交流可控整流為直流，采用全控橋而不采用半控橋的主要理由是：2.1.1.1 三相全控橋整流輸出電壓脈動(dòng)小，基波頻率為300hz比三相半控橋整流高一倍。在同樣的脈動(dòng)要求下，全控橋要求平波電抗器的電感器小。2.1.1.2

15、三相全控橋控制增益大，靈敏度高，其控制滯后時(shí)間（改變電路的角后，直流輸出電壓變化時(shí)間）短，動(dòng)感響應(yīng)好。2.1.1.3 可采用觸發(fā)脈沖后移進(jìn)入逆變區(qū)，使電路瞬時(shí)進(jìn)入有源，逆變狀態(tài)，進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。2.1.2 整流主電路工作原理2.1.2.1 整流主電路圖 2.12.2整流主電路波形圖2.1.2.3 整流主電路工作原理在=0時(shí)，共陰極組的自然換流點(diǎn)在wt1、wt3、wt5時(shí)刻分別觸發(fā)vt1、vt3、vt5晶閘管，共陽(yáng)極組的自然換流點(diǎn)在wt2、wt4、wt6時(shí)刻分別觸發(fā)vt2、vt4、vt6晶閘管。由于中性線斷開，要使電流流通，負(fù)載橋有輸出電壓，必須在共陽(yáng)組和共陰極組中各有一個(gè)管同時(shí)導(dǎo)通。兩組的自然

16、換流點(diǎn)對(duì)應(yīng)相差60，各自在本組內(nèi)換流，每個(gè)管子輪流導(dǎo)通120，在wt1wt2期間，u相較正，r相較負(fù)，在觸發(fā)作用下，vt1、vt6同時(shí)導(dǎo)通，電流路徑為u相vt1 負(fù)載rt0相，負(fù)載上得u、v相線電壓。從wt2開始，u相仍最高，但w相比v相更負(fù)，此時(shí)觸發(fā)vt2導(dǎo)通，迫使vt0承反壓而關(guān)斷，負(fù)載電流從vt6中換到vt2。在wt2wt3期間，電流路徑為：u相vt1負(fù)載vt2w相，負(fù)載上得到u、w相線電壓。在wt3時(shí)刻，由于v相比u相高。既觸發(fā)vt3導(dǎo)通后，迫使vt1下關(guān)斷，電流從vt1中換到vt3，依次類推，wt3wt4期間是r1w相供電，vt2、 vt3管導(dǎo)通，wt4wt5期間是v、u相供電，vt

17、3、vt4管通；wt5wt6期間為w1u相供電，vt4、vt5t管通；wt6wt7期間為w、v相供電，vt5、vt6管導(dǎo)通；wt7wt8重復(fù)上述過(guò)程，全控橋輸出電壓波形正負(fù)包絡(luò)線下的面積。2.1.3 整流主電路參數(shù)的選擇2.1.3.1 交流側(cè)進(jìn)線電感l(wèi)的計(jì)算：（f=50hz）l=0.0676u2l（v）/id(a)=0.0676380/200=0.128ma進(jìn)行電感通?？招纠@制2.1.3.2 晶閘管的選擇ud=500v id=200a 取utn=1400vit = id = 200115ait（av）（1.52） （1.52） 110147a取it（av）=200a晶閘管型號(hào)規(guī)格為：kp200

18、-142.1.3.3 阻容吸收選擇阻容吸收選擇由晶閘管阻容電路經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：當(dāng)it（av）=200a時(shí)，r=10，c=0.5f電容耐壓值一般選晶閘管電壓的1.11.5倍，即ut=（1.11.5） vtn=（1.11.5）1400=15402100v，阻容吸收電路要盡量靠近晶閘管，引線要短，最好采用無(wú)感電阻并盡可能采用絞線。限制輸出電流脈動(dòng)時(shí)電抗器電感值的計(jì)算：（取s2=5%）根據(jù)電流連續(xù)要求選取平波電感0.742mh，脈動(dòng)要求也能同時(shí)滿足。2.2 整流觸發(fā)電路2.2.1 kcz6集成化六脈沖觸發(fā)組件整流電路采用kcz6集成塊觸發(fā)組件，本組件是由三塊kco4，一塊kc41與一塊kc42組成。用于較

19、高的三相橋式全控變流器的觸發(fā)，輸出脈沖能可靠地驅(qū)動(dòng)大功率晶閘管，組件線路見2-3。圖232.2.2 kcz6集成塊的工作原理三相同步電壓經(jīng)kco4集成觸發(fā)器進(jìn)鋸齒波同步移相觸發(fā)后，從1腳輸出正向脈沖，15*腳輸出負(fù)向脈沖，13*、14*提供脈沖到調(diào)制和脈沖封鎖控制，9a腳進(jìn)行移相控制，7*、8*腳形成雙脈沖并放大后從10*15*輸出，如外接3dk4或3dk27作功率放大器，可得到800ma的觸發(fā)脈沖電流，當(dāng)7*腳接地或處于低電位時(shí)，各路無(wú)脈沖輸出，具有控制脈沖封鎖功能，對(duì)于kc42脈沖到調(diào)制形成器通過(guò)調(diào)節(jié)外接電容電阻可調(diào)節(jié)脈沖頻率，將它的8*腳輸出端接到三塊kco4的14腳，kco4的1*與1

20、5*腳輸出即為調(diào)制后脈沖到觸發(fā)信號(hào)。2.2.3 本組件的特點(diǎn)功能2.2.3.1 同步電壓經(jīng)rc濾波電路，不受電網(wǎng)電壓波形畸變和變換流缺口的干擾，且電位器rp5、rp6、rp7可微調(diào)各相同步電壓的相位，保證六脈沖間隔均勻。2.2.3.2 同步電壓值范圍較寬，且只需三相電壓。2.2.3.3 輸出是脈沖式的雙脈沖。2.2.3.4 能方便地與調(diào)節(jié)系統(tǒng)匹配，只需調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的上下限即可調(diào)整整流與逆變角。2.2.3.5 具有脈沖輸出控制端（a18）用以調(diào)制脈沖的輸出并在正反組可逆系統(tǒng)中作邏輯切換控制。2.2.3.6 體積小，調(diào)整維修方便。2.2.4 集成電路的供電電路圖如2-4、2-5。圖25注：78代表

21、正極性，79代表負(fù)極性，后兩位代表輸出電壓。2.2.5 同步同相選擇2.2.5.1 由于同步變壓器二次電壓要接觸發(fā)電路，有公共接地端，如二次繞組采用三角接法會(huì)引起短路。所以同步變壓器二次側(cè)只能星形聯(lián)接，又因本裝置不用整流變壓器，直接將380v三相交流可控整流為直流，因此確定主電路為y/y12。2.2.5.2 由于是npn型的鋸齒波，因此要求同步電壓與主電路電壓相反。2.2.5.3 uuv1為uu0重合，uuv超前uu30，同步信號(hào)電壓usv與uu反相。uuw超前usu30，則uwv1與uwv反相，點(diǎn)鐘數(shù)為6，同步變壓器采用y/y6接線，如圖26，矢量圖27圖26 圖27第三章 逆變電路并聯(lián)逆變

22、電路是一種逆變電路，具有較好負(fù)載適應(yīng)能力，運(yùn)行比較穩(wěn)定可靠，在所生產(chǎn)的中頻裝置中此線路比重最大。3.1 逆變電路工作原理由直流變成交流的交流器稱為逆變器，圖3-1是逆變電路和原理圖。并聯(lián)逆變器由兩個(gè)橋臂組成，并跨接在逆變橋的對(duì)角線上，利用圖3-1說(shuō)明逆變器工作過(guò)程。圖31首先在可控硅上1及4加觸發(fā)脈沖，此間電流由udld1lc4ud,如圖中虛線所示，經(jīng)過(guò)半周期后，觸發(fā)2、3可控硅，此時(shí)1、4因受反向電壓而關(guān)斷，電流從udld2lc3ud，如圖中虛線所示，而這樣周期中，負(fù)載上電流方向變化兩次，這樣把流經(jīng)濾波電感l(wèi)d的直流變換成交流電源。圖3-1中l(wèi)k是限流電感，圖為可控硅被觸發(fā)壓，它的電流將從零

23、以較高的速度增大，即其上的電流變化率di/dt很大，lk用以限電路的di/dt在可控硅能承受的值以內(nèi)，防止可控硅器件所能承受的di/dt過(guò)大而損壞。由于負(fù)載是電感電容組成的并聯(lián)諧振回路，對(duì)1000hz的裝置而言，此回路的諧振頻率也近于1000hz，我們從負(fù)載振蕩頻率相間輪流觸發(fā)1、4與2、3可控硅，側(cè)正負(fù)兩個(gè)半周都可以向負(fù)載電路提供能量，以補(bǔ)充負(fù)載中的能量損耗，振蕩電路就能維持下去，負(fù)載上的交流頻率接近于諧振頻率；負(fù)載上的功率因數(shù)也接近于1。3.1.1 由分析可得重要結(jié)論：3.1.1.1 并聯(lián)逆變電路中，負(fù)載兩端的電壓量正弦波形，而流進(jìn)負(fù)載的電流為梯形波，其基波電流超過(guò)于負(fù)載電壓、角，（ ）就

24、是負(fù)載的功率周數(shù)角，當(dāng) +=0.8時(shí)，則=36。3.1.1.2 因?yàn)榱鬟M(jìn)負(fù)載電流id超前于負(fù)載電壓，說(shuō)明負(fù)載呈容性，也就是說(shuō)，逆變器的工作頻率應(yīng)高于負(fù)載電路的偕振頻率，即逆變器觸發(fā)脈沖必須在負(fù)載電壓過(guò)零之前產(chǎn)生，這一點(diǎn)對(duì)逆變器的正常運(yùn)行關(guān)系極大。逆變晶閘管的選擇utm=ud=750=1061vutn=（23）=utm=（23）1061=21723183v取utm=2800v由于采用大電感濾波電源呈現(xiàn)高阻抗，逆變橋輸出電流較平直，波形為矩形波電流，則：it=0.707idm=0.707250=176.8ait（av）=（1.52） =（1.52） =168.9225.2a取it（av）=290a

25、故晶閘管選用kp200-28或兩個(gè)kk200-12的管子串聯(lián)并加均勻措施。3.1.1.3 靜態(tài)均壓中頻裝置的負(fù)載電壓較高，逆變器中有時(shí)用兩只可控硅串聯(lián)使用，由于開通與關(guān)斷特性不一致，電壓分配不均，可能損壞晶閘管，應(yīng)采用均壓措施，采用正向漏電流相近的晶閘管相串聯(lián)且電阻一樣。3.1.1.4 阻容吸收的選擇阻容吸收選擇由晶閘管阻容電路經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：當(dāng)it（av）=200a時(shí) r=10，c=0.5f，電容耐壓值一般選晶閘管電壓的1.11.5倍，即uc=（1.11.5）utn=（1.11.5）2800=30804200v阻容吸收電路要盡量靠近晶閘管，引線要短，最好采用無(wú)感電阻并盡可能采用絞線。3.2 逆變

26、觸發(fā)電路3.2.1 觸發(fā)電路的基本要求逆變器的控制觸發(fā)電路是中頻電源裝置中的重要部分，其工作穩(wěn)定性常常決定整機(jī)是否可靠運(yùn)行。3.2.1.1 具有自動(dòng)頻率跟蹤能力。3.2.1.2 脈沖寬度：逆變器雖然在容性負(fù)載下工作，所以其脈沖寬度無(wú)多大要求，但是脈沖寬度太窄，那么在被觸發(fā)的可控硅中的電流尚未建立到足夠值時(shí)就消失脈沖，則管有可能恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)。寬度太寬，逆變功率電源電流增大會(huì)增加損耗，成本也會(huì)提高。3.2.1.3 脈沖功率：可控硅的觸發(fā)參數(shù)與環(huán)境溫度有關(guān)為保證可靠觸發(fā)，要求有足夠大的觸發(fā)功率。一般觸發(fā)功率應(yīng)是管子銘牌數(shù)據(jù)的35倍。3.2.1.4 脈沖寬度：即脈沖的前沿陡度，較陡的前沿能提高可控硅

27、器件的di/dt附量，在每臂只用一只管子時(shí)，前沿一般要求小于3s，對(duì)每臂用幾只管子串或并聯(lián)時(shí)，前沿必須小于1s，以保持多只管子一起開通，這對(duì)安全運(yùn)行是十分必要的。3.2.1.5 逆變觸發(fā)電路的抗干擾能力，中頻裝置的逆變觸發(fā)控制電路在比較惡劣的環(huán)境下工作，它既受到自身干擾又有外界干擾，因此，必須具有很高的抗干擾能力。3.2.2 逆變觸發(fā)電路的工作原理前述逆變器的工作頻率要高于負(fù)載回路的自然振蕩頻率，且要跟蹤這一個(gè)變化的頻率，以始終高于某一頻率下工作，其控制方式很多，但總的原則是控制回路，必須在負(fù)載振蕩電壓過(guò)零之前向逆變器中的可控硅發(fā)出脈沖，可用圖3-2進(jìn)行。圖3-2圖中l(wèi)c為負(fù)載電路，取各自負(fù)載

28、電路的中頻電壓信號(hào)或電流、電壓信號(hào)，在超前脈沖形成電路中獲得超前脈沖，它們的相位均超前于中頻電壓ud一角度，由于負(fù)載電路的振蕩頻率是隨爐子中的爐料溫度所變化的，而超前脈沖形成電路的信號(hào)取自負(fù)載電路，所以輸出脈沖的頻率自然隨著振蕩頻率而變化，它就達(dá)到頻率跟隨的目的，超前脈沖形成電路分出兩路輸出，分別送往1#及2#脈沖放大電路，它們的相位互差180，經(jīng)功效后脈沖去觸發(fā)逆變可控硅1、4；2、3。3.2.2.1 信號(hào)檢測(cè)電路：其作用是設(shè)法從負(fù)載電路中檢測(cè)出ua與-ic兩個(gè)信號(hào)，電路圖如3-3所示，信號(hào)ua和ic分別由中頻電壓互感器tv2與電流互感器ta檢得，經(jīng)電阻合成在a、a2所得到逆變器的觸發(fā)信號(hào)s

29、。圖333.2.2.2 脈沖形成電路（1）對(duì)脈沖變壓器的要求為了使聯(lián)路易于飽和，應(yīng)選用磁滯回線陡的材料，而且回線寬度要窄，以減小磁滯損耗。原副邊繞組間隔耦合要緊密，以減小漏磁通。繞組的線徑不能太細(xì)以減小內(nèi)阻，使波頂降落減小。繞組匝數(shù)不宜太多。（2）脈沖形成電路的要求：具有較高的抗干擾能力。具有較高的靈敏度。電路的工作原理：信號(hào)電壓us加在脈沖形成電路輸入端，v5、v6起正負(fù)限幅作用，防止在滿功率中頻率輸出時(shí)，過(guò)大的合成信號(hào)使v3、v4管損壞。v3、v4工作在開關(guān)狀態(tài)，變壓器tr1、tr2組成微分電路，當(dāng)s正半周結(jié)束。u3從開通變?yōu)榻刂沟乃查g，tr1二次側(cè)送出正尖脈沖到雙穩(wěn)態(tài)v1管的基板，使v1

30、導(dǎo)通，v2截止，所以雙穩(wěn)態(tài)的翻轉(zhuǎn)基本上是在us信號(hào)過(guò)零時(shí)刻進(jìn)行的。雙穩(wěn)輸出控制脈沖放大電路發(fā)出觸發(fā)脈沖，使逆變器對(duì)角的晶閘管觸發(fā)實(shí)現(xiàn)換流。這種觸發(fā)電路當(dāng)負(fù)載與逆變電路直流電壓ud變化時(shí)，可自動(dòng)改變觸發(fā)信號(hào)電壓s的頻率，以保證引前觸發(fā)時(shí)間tf基本不變。由于逆變觸發(fā)信號(hào)受負(fù)載回路電壓、電流的控制即自激控制，故使逆變工作頻率始終跟隨負(fù)載回路的諧振頻率，俁持最佳運(yùn)行狀態(tài)。逆變電路采用自激控制，為了得到最初的觸發(fā)信號(hào)，必須設(shè)置逆變啟動(dòng)環(huán)節(jié)。本裝置在起動(dòng)時(shí)由于充電電源預(yù)先對(duì)啟動(dòng)電容csf充電，然后觸發(fā)小晶閘閥管vt11，充電電容對(duì)感性負(fù)載放電產(chǎn)生衷減振蕩。從衷減電壓、電流中檢出合成信號(hào)us產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，使

31、裝置由它激轉(zhuǎn)入自激。圖34具體情況如下：它激信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一它激信號(hào)去推動(dòng)后面的電路。其集電板電壓為方波，經(jīng)微分電路，轉(zhuǎn)換成為尖脈沖送往雙穩(wěn)態(tài)電路的基板。雙穩(wěn)態(tài)電路的作用是整形，把尖脈沖轉(zhuǎn)換成為脈沖前沿很陡的相位互差180的方波以縮短輸出觸發(fā)脈沖的前沿。射極跟隨器起著阻抗匹配的重要作用，使雙穩(wěn)態(tài)電路的工作穩(wěn)定。3.3 逆變電路控制3.3.1 頻率的自動(dòng)跟蹤本裝置的自動(dòng)頻率跟蹤采用定時(shí)原則，其負(fù)載上的反饋信號(hào)分別由電流互感器取出-ic及電壓互感器取出ua，合成后送限幅和尖脈沖形成電路，形成超前ua的定時(shí)尖脈沖經(jīng)過(guò)整形分配后，送逆變觸發(fā)器進(jìn)行脈沖功率放大，分別去觸發(fā)逆變橋?qū)蔷€的兩對(duì)可控硅。3.3

32、.2 逆變器的啟動(dòng)啟動(dòng)的電路圖3-5圖35逆變器的啟動(dòng)采用自激式啟動(dòng)，觸發(fā)信號(hào)取自負(fù)載端，但最初的逆變觸發(fā)信號(hào)必須增設(shè)一個(gè)啟動(dòng)環(huán)節(jié)。啟動(dòng)電容器csf預(yù)先由輔助整形器ii充電經(jīng)可控硅vt11，限流電抗lk及接觸km2與lhc諧振電路相聯(lián)。啟動(dòng)時(shí)，kt1閉合，產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖，使可控硅vt11導(dǎo)通，啟動(dòng)電容csf時(shí)則向lh，c諧振電容放電，因此產(chǎn)生減幅振蕩，這個(gè)減幅振蕩的信號(hào)就是由互感器驗(yàn)出，而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的逆變器可控硅觸發(fā)工作后，整流器使通過(guò)逆變器lh，c諧振電路供能量使lh，c諧振電路減幅自由振蕩變?yōu)榈确饾u穩(wěn)定，投入運(yùn)行。3.3.3 啟動(dòng)失敗的原因3.3.3.1 負(fù)載振蕩電壓衷減過(guò)快，幅值迅速減

33、小，以致超前信號(hào)電壓電路輸入信號(hào)太小，而不能產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。措施：（1）提高負(fù)載電壓uc，雖衷減速率相同，但第二、第三個(gè)半波的電壓幅值增大，以便于捕獲信號(hào)而產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。提高uc，可由提高起動(dòng)電容csf的充電電容csf來(lái)達(dá)到。3.3.3.2 通過(guò)逆變器對(duì)負(fù)載電路及時(shí)補(bǔ)償能量，使表減速率下降。3.3.3.3 由逆變器換流失敗所造成的：措施：（1）減小換流電感l(wèi)k以減小換流時(shí)間。（2）起動(dòng)時(shí)，人為增大引前觸發(fā)時(shí)間或增大角，使可控硅在關(guān)斷時(shí)刻有足夠線路給予關(guān)斷時(shí)間。3.3.3.4 自動(dòng)調(diào)頻電路信號(hào)極性相反，會(huì)造成起動(dòng)失敗。3.3.3.5 實(shí)踐證明：負(fù)載電路的等效電路的電阻小，起動(dòng)越困難，電阻的大小與感

34、應(yīng)圖的設(shè)計(jì)負(fù)載狀況有關(guān)。第四章 系統(tǒng)的保護(hù)因?yàn)榭煽毓柙惺苓^(guò)電壓、過(guò)電流的能力較差，因此必須采取保護(hù)措施。4.1 交流側(cè)與直流側(cè)的過(guò)電壓保護(hù)：4.1.1 采用八組硒堆接成總圖所示形成，具有橋臂正反向過(guò)壓保護(hù)，線間正反向過(guò)壓保護(hù)，直流側(cè)過(guò)壓保護(hù)功能。4.1.2 每只可控硅尚有阻容保護(hù)：vt關(guān)斷時(shí)，線路電感釋放能量，產(chǎn)生尖峰狀的瞬時(shí)過(guò)電壓；把它限制在允許的范圍內(nèi)，r阻尼lc電路振蕩和限制晶閘管開通損耗與電流上升率。r=（520） c=20f/1000v4.2 過(guò)電流保護(hù)：4.2.1 整流橋的每個(gè)橋臂均裝一只快速熔斷器，當(dāng)線路發(fā)生電流或短路時(shí)，能使可控硅元件得到及時(shí)的保護(hù)，另外進(jìn)線還沒有自動(dòng)開關(guān)。

35、4.2.2 線路中所串的電感，除了限制短路時(shí)的電流峰值外，還限制了電流上升率di/dt，以免控制來(lái)不及擴(kuò)散電流而燒壞可控元件。4.2.3 逆變側(cè)的過(guò)流及過(guò)壓自動(dòng)保護(hù)逆變側(cè)由于負(fù)載劇烈過(guò)載、啟動(dòng)失誤或換流失敗等原因，可能引起逆變側(cè)過(guò)流或短路。采用快速熔斷保護(hù)是不經(jīng)濟(jì)也不方便的，逆變側(cè)電壓也會(huì)因?yàn)殡娏鲗?dǎo)前角過(guò)大等原因引起中頻電容與逆變可控硅的損壞。4.2.3.1 電壓截止或電流截止為了完善裝置性能，在輸出電流電壓超過(guò)本裝置的額定值時(shí)，不一定立即開斷電路而是自動(dòng)能將角增大使ud、id減小，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以安全運(yùn)行。電壓電流截止電路如圖4-1所示圖4-1電流截止信號(hào)ui取至工頻進(jìn)側(cè)的工頻電流互感器k1端

36、子。經(jīng)過(guò)整流從rp6c電流截止整定電位器。本裝置整定值為250a，取得信號(hào)電壓usi、u3、u4組成一直流放大器。當(dāng)信號(hào)電壓usi穩(wěn)壓二極管vs的穩(wěn)壓值un時(shí)，在電位器rp1上取出li截止電壓ei也增大，去削弱-eg，使升高，ud降低采調(diào)節(jié)ua不超過(guò)允許值，當(dāng)信號(hào)電壓usiuw時(shí)，v3、v4截止，無(wú)ei輸出。每個(gè)電流互感器接有負(fù)載電阻，以防止開路，同時(shí)可使直流電流在0300a之內(nèi)變化時(shí)，獲得的信號(hào)電壓有較好的線性。電壓截止與電流截止的工作原理相同。電壓截止信號(hào)取自中頻電壓與互感器，截止值由rp4調(diào)節(jié)。電路中的（rt-rp2-ka3-rp5）支路，是一個(gè)負(fù)載，專為逆變器啟動(dòng)時(shí)而設(shè)置。目的是使整流

37、器輸出特性變軟，等效地增大電源內(nèi)阻，從而縮短濾波電抗器中電流增長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)，提高啟動(dòng)的可靠性，同時(shí)也限制啟動(dòng)電流，當(dāng)逆變器啟動(dòng)以后，繼電器ka3釋放，此電路不起作用。4.2.3.2 過(guò)電流保護(hù)和過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電流保護(hù)主要用在裝置的逆變側(cè)發(fā)生短路時(shí)，如逆變橋換流失敗而自通等，使整流電壓下降到零，抑制短路電流的增長(zhǎng)，同時(shí)使濾波電感中儲(chǔ)載的磁能能夠釋放出去，防止在短路電流迅時(shí)下降時(shí)，感應(yīng)過(guò)高的電壓。保護(hù)的方法是拉逆變，即當(dāng)過(guò)流發(fā)生時(shí)，將整流橋轉(zhuǎn)變?yōu)槟孀儬顟B(tài)，將ud下降為零，同時(shí)把濾波電感中的能量返回電網(wǎng)。保護(hù)電路圖圖4-2過(guò)流保護(hù)信號(hào)ui2取自i頻進(jìn)線側(cè)的i頻電流互感器l2端子，經(jīng)過(guò)整流，從rp、過(guò)流保護(hù)整定電位器，本裝置整定值為300a，取得電壓uii當(dāng)此信號(hào)電壓uii穩(wěn)壓二極管v1的穩(wěn)定值uw時(shí)，vt1控制極流過(guò)電流，vt1導(dǎo)通，過(guò)流信號(hào)燈hl亮；同時(shí)，在v2上獲得觸發(fā)vt3的電壓，使vt3觸發(fā)導(dǎo)通，從而短路167和159旁路之間的輸入電壓，整流觸發(fā)電路在偏移電壓+ep作用下，迅速將拉到150進(jìn)行拉逆變，對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)。過(guò)壓保護(hù)與過(guò)流保護(hù)的原理相同，過(guò)壓保護(hù)的信號(hào)取自中頻電壓互感器，其整定電位器為rp2過(guò)壓信號(hào)燈為hl2。保護(hù)動(dòng)作后必須復(fù)位，裝置下次才能再啟動(dòng)。第五章 繼電器控制電路5.1 系統(tǒng)的啟動(dòng)5.1.1 按下