中频控制器

KMPS1.00T-350KW－1KHZ

可控硅变频装置

目录

一、用途 (1)

二、结构与特点 (1)

三、设备型号的含义 (1)

四、使用条件 (1)

五、技术参数 (2)

六、主电路工作原理 (2)

七、控制电路简介 (2)

八、设备的安装 (4)

九、开机前的检查 (5)

十、调试 (5)

十一、设备的操作与使用方法 (6)

十二、使用维护和注意事项 (6)

十三、安全 ···············································错误!未定义书签。

一、用途

可控硅变频电源是一种静止变频装置，利用可控硅元件将工频三相交流电源变换成单相中频电源。本装置采用并联谐振逆变电路，因此对各种负载适应能力强，使用范围广，广泛应用于各种金属的熔炼、热处理、弯管以及晶体的生长等。

二、结构与特点

1、柜体元器件的布局采用单面安装，便于安装、维修、调试，冷却方式采用水冷。

2、控制电路的器件选用进口优质元件，使设备具有很高的可靠性和稳定性。

3、本设备的启动方式采用它激转自激的扫频式零压软启动方式，在整个启动过程中，频率调节系统和电流、电压调节闭环系统实时跟踪负载的变化，实现了较为理想的软启动。这种启动方式对可控硅冲击小，有效的延长了可控硅的使用寿命。同是还具有轻、重负载均容易启动的优点。

4、设备的电路采用恒功率控制方式，在运行过程中自动监视电压，电流的变化情况，并由此判断出负载的变化，实现自动调节输出功率，以达到设备始终处于最大输出功率工作状态的目的。特别是对于熔炼场合，这种恒功率控制方式对大、小炉均可实现的最佳功率输出，有效的提高了熔炼速度。

5、无须专门值班人员，本设备操作简装。启动后，只要将功率旋钮至最大，当炉内突加大料时，设备会自动调节功率，不会出现过流，过压停机和顶开关的不良现象。

6、由于熔炼速度较快，热效率高，提高了单产，且一般不出现过流情况，均在最高直流输出电压下工作（整流的α=0°），因此本设备输入功率因数高，具有较明显的经济效益。

7、本设备保护电路完善，可控硅元件始终工作在安全范围内，使用寿命长。

8、本设备的控制电路采用了数字电路，可靠性高，使用过程中，三相电流平衡。由于先进的设计，本设备的三相电源的相序可任意接，与电容柜，炉体的连线亦不分相位，全部由设备自动判断并自适应，使设备安装、维护简单。

三、设备型号的含义

K M P S

可控硅

(千赫兹) 变频装置

水冷却

四、使用条件

1、海拔高度不超过1000米；

2、周围环境温度不低于＋2℃，不高于＋40℃，通风良好；

3、空气相对湿度不大于85%；

4、三相电源电压波动应小于5%；

5、电源波形畸变应小于10%；

6、水冷设备进水温度不高于＋35℃，不低于＋5℃；

水压：0.15～0.2Mpa；

水质：参照电容器标准；

7、无导电和易燃易暴尘埃，没有腐蚀性气体；

8、无剧烈震动和冲击的室内使用。

五、技术参数

1、额定输出功率：330KW；

2、额定输入电压：三相220V/60HZ；

3、额定输入电流：800A；

4、额定输出电流：1000A；

5、中频输出电压：500V；

6、中频输出频率：单相1000HZ；

7、功率因数：95%；

8、电源效率：98%；

9、过流过压保护整定值：1.2倍；

10、电压、电流稳定精度：5‰；

11、最低工作电压重复稳定调整值：直流电压20V。

六、主电路工作原理

本设备的主电路将三相60HZ交流电源经过整流桥整成可调的脉动直流，通过平波电抗器滤波后，成为平稳的直流电送到单相逆变桥，通过逆变桥将单相中频交流电送给负载，负载部分采用并联振荡电路，这种电路对负载适应性强，运行稳定可靠。

本设备除了在控制系统设有完善的保护系统外，还在主电路部分设置了很多保护元件，每个可控硅元件上均有RC吸收电路用以吸收元件换相时产生的过电压。

七、控制电路简介

TC787是采用先进IC工艺设计制作的单片集成电路，主要适用于三相可控硅移相触发电路和三相三极管脉宽调制电路，以构成多种调压调速和变流装置。与目前国内市场上流行的KC系列电路相比，具有功耗小，功能强，输入阻抗高，抗干扰性能好，移相范围宽，外接元件少等优点；而且装调简便，使用可靠，只需要一块这样的集成电路，就可以完成三相相移功能。为提高整机寿命，缩小体积，降低成本提供了一种新的更加有效的途径。

整个控制电路作成一块印刷电路板结构，分为整流触发部分、调节器部分、逆变部分、启动演算部分等。详细电路见原理图。

1、整流触发工作原理

电路由三路相同的部分组成：同步过零和极性检测、锯齿波形成、锯齿波比较。经过抗干扰锁定、脉冲形成等电路形成三相触发调制脉冲或方波，由脉冲分配电路实现全控的工作方式，再由驱动电路完成输出驱动。

三相同步电压经过T型网络进入电路，同步电压的零点设计为1/2电源电压（电路输入端同步电压峰值不宜大于电源电压），通过过零检测和极性差别电路检测出零点和极性后，在Ca、Cb、Cc三个电容上积分形成锯齿波，由于采用集中式恒流源，相对误差极小，锯齿波有良好的线性，电容的选取应相对误差小，产生锯齿波幅度大于且不平顶为宜。锯齿波在比较器中与移相电压比较取得交相

点，移相电压由4脚通过电位器或外电路调节而取得。抗干扰电路具有锁定功能，在交相点以后锯齿波或移相电压的波动将不能影响输出，保证交相唯一并且稳定。

脉冲形成电路是由脉冲发生器给出调制脉冲（TC787），调制脉冲宽度可通过改Cx电容的值来确定，需要宽则增大Cx，窄则减小Cx，1000P电容约产生100μS的脉冲宽度。

脉冲分配及驱动电路是由6脚控制脉冲分配的输出方式，6脚接高电平VH，输出为全控方式，分别输出A、－C；－C、B；B、－A；－A、C；C、－B；－B，A的双触发脉冲，5脚为保护端，当系统出现过流过压时，将5脚置高电平VH，输出脉冲即被禁止。5脚还可以用作过零触发系统的控制端，输出端可驱动功率管，经脉冲变压器触发可控硅。

2、调节器工作原理：

调节器部分共设有四个调节器：中频电压调节器、电流调节器、阻抗调节器、逆变角调节器。其中电压调节器、电流调节器组成常规的电流、电压双闭环系统，在启动和运行的整个阶段，电流环始终参与工作，而电压环仅工作于运行阶段。另一阻抗调节器，从输入上看，它与电流调节器的输入完全是并联的关系，区别仅在于阻抗调节器的负反馈系数较电流调节器的略大，再者就是电流调节器的输出控制的是整流桥的输出直流电压，而阻抗调节器的输出控制的是中频电压与直流电压的比例关系，即逆变功率因数角。

调节器电路的工作过程可以分为两种情况：一种是在直流电压没有达到最大的时候，由于阻抗调节器的反馈系数略大，阻抗调节器的给定小于反馈，阻抗调节器便工作于限幅状态，对应的为最小逆变你θ角，此时可以认为阻抗调节器不起作用，系统完全是一个标准的电压、电流双闭环系统。另一种情况是直流电压已经达到最大值，电流调节器开始限幅，不在起作用，电压调节器的输出增加，而反馈电流却不变化，对阻抗调节器来说，当反馈电流信号比给定电流略小时，阻抗调节器便退出限幅，开始工作，调节逆变角调节器的θ角给定值，使输出的中频电压增加，直流电流也随之增加，达到新的平衡。此时，就只有电压调节器与阻抗调节器工作，若负载等效电阻继续增大，逆变θ角亦相应增大，直至最大逆变θ角。逆变角调节器用于使逆变桥能在任一θ角下均可稳定的工作。中频电压互感器过来的中频电压信号由UF1和UF2输入后，分为两路：一路送到逆变部分，另一路经整流后，又分为三路，一路送到电压调节器，一路送到过电压保护，一路用于电压闭环自动投入。电压PI调节器其输出信号进行箝位限幅。IC11C 和IC12A组成电压闭环自动投入电路。内环采用了电流PI调节器进行电流自动调节，控制精度在1%以上，经二极管三相整流桥整流后，再分为三路。一路作为电流保护信号，另一路作为电流调节器的反馈信号，还有一路作为阻抗调节器的反馈信号。由IC6A构成PI调节器，控制触发电路的电压—频率转换器。IC6D 构成阻抗调节器，它与电流调节器是并列的关系，用于控制逆变桥的引前角。其作用可间接地达到恒功率输出，或者可提高整流桥的输入功率因数。DIP-1可关掉此调节器。逆变角调节器，其输出由IC9为其箝位限幅。

3、逆变部分工作原理：

本电路逆变触发部分，采用的是扫频式零压软启动，由于自动调频的需要，虽然逆变电路采用的是自励工作方式，控制信号也是取自负载端，但是主电路上无需附加的启动电路，不需要预先充磁或预充电的启动过程，因此，主电路得以简化，但随之带来的问题是控制电路较为复杂。启动过程大致是这样的，在逆变电路启动以前，先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变晶闸管，当电