控制板電路原理 整個控制電路除逆變末級觸發電路板外,做成一塊印刷電路板結構,從功能上分為整流觸發部分、逆變部分、保護控制部分。詳細電路見《ytkj-9.1a原理圖》。
基本介紹
- 中文名：ytkj-9.1a中頻控制板
- 包括：三相同步、數字移相、脈衝分配
- 設定了：上電延時、上電復位、欠壓保護
- 移相部分：採用的是數字移相
整流觸發工作原理,整流器觸發工作原理,缺相保護、欠壓保護、上電延時、上電復位,整流觸發自診斷系統,起動控制電路的工作原理,逆變部分工作原理,
整流觸發工作原理
整流器觸發工作原理
這部分電路包括三相同步、數字移相、脈衝分配、脈衝形成、末級驅動等電路。移相部分採用的是數字移相，具有可靠性高、精度高、調試容易等特點。數字移相的特徵是用計數(時鐘脈衝)的辦法來實現移相,該數字觸發器的時鐘脈衝振盪器是一種壓控制振盪器,輸出脈衝頻率受α移相控制電壓Uk的控制,Uk降低,則振盪頻率升高,而計數器的計數量是固定的(512),計數脈衝頻率高,意味著計一定脈衝數所需時間短,也即延時時間短,α角減小,反之α角增大。計數器開始計數時刻同樣受同步信號控制,在α=0°時開始計數。現假設在某 UK 值時 , 根據壓控振盪器的控制電壓與頻率間的關係確定輸出振盪頻率為 100KHz , 則在計數到 512 個脈衝所需的時間為 (1/100)×512=5.12 (ms) ,相當於控制角α=(5.12ms÷10ms)×180－30≈62o。顯然,有三套相同的觸發電路,而壓控振盪器和Uk控制電壓為公用。這樣，在一個周期中產生6個相位差60°的觸發脈衝。數字觸發器的優點是工作穩定,特別是用HTL或CMOS數字積體電路,則可以有很強的抗干擾能力。
由於整流觸發迴路中A、B、C三相迴路結構相同，功能一致，我們僅分析A相觸發迴路。
IC24及其周圍電路構成電壓──頻率轉換器，其輸出頻率隨調節器送來的輸入電壓Uk而線性變化。
三相同步信號由控制電源開關送來三相進線電壓信號或直接由晶閘管的門極引線K4，K6，K2從主迴路的三相進線上取得，由RC網路進行濾波及移相，再經6隻光電耦合器進行電位隔離，獲得6個相位互差120度、占空比略小於50%的矩梯波同步信號。
由光電耦合器IC6輸出的梯形波同步信號，經IC2A、IC2B進行方波整形分成兩路，一路進入IC2D進行或非比較，形成計數復位脈衝。另一路經IC3D、IC3C反相後送到IC3A、IC3B作為脈衝分配之用。
IC1 (4020計數器)構成數字延時器。由IC2D送來的計數復位脈衝對計數器進行復位後，開始對IC24的輸出時鐘脈衝計數，當計數到512個脈衝便輸出一個延時脈衝，該脈衝的上升沿便是整流觸發脈衝產生的位置。因計數脈衝的頻率是受Uk控制的，換句話說，Uk控制了觸發脈衝的相位。
計數器輸出的脈衝經IC3A、IC3B進行分配，形成-A、+A觸發信號。該信號微分後，變成窄脈衝，送到後級的LM556，它既有輸出脈定寬的功能，又有一定的驅動能力（為後級功放電路提供前級驅動），輸出的窄脈衝經電阻矩陣合成為雙窄脈衝，再經電晶體放大，驅動脈衝變壓器輸出。IC21及相關元件組成脈衝列調製電路，調製頻率為5～10KHz。對整流脈衝進行調製，可以提高脈衝前沿陡度，有利於觸發大功率可控矽，並且可以減小主控板電源功耗，縮小脈衝變壓器體積。
為了使控制電路能夠更可靠準確的運行，整流觸發迴路還設定了上電延時、上電復位、欠壓保護、缺相保護等檢測線路。
缺相保護，當三相交流同步發生缺相時，由D23、D40、D55組成的缺相保護電路輸出高電平，驅動IC20發出保護信號。
欠壓保護由R85、DW7、D58等組成，當電源+15V電壓低於12V時IC20的高觸發閥值電平將由原來的10V變為8V以下，而D58陰極電位受穩壓二極體DW7穩壓作用，被箝位於8.0V電位上，此時， IC20-6電位大於IC20-5的閥值電平，IC20發生反轉，輸出保護信號。
上電延時，在開機的瞬間，控制電路的工作是不穩定的，設定一個1秒鐘左右的定時器（由IC20，E19構成），控制IC21的復位端。
缺相保護、欠壓保護、上電延時、上電復位
統稱系統保護，一旦發生缺相和欠壓故障IC20即發生發生反轉，輸出低電平，系統狀態燈熄滅，通過IC21封鎖直流脈衝，通過啟動控制線路使移相回零。注意：為避免誤操作，本控制板，上電後必須通過手動復位解除上電復位功能，否則整流無脈衝輸出。
整流觸發自診斷系統
由上圖可看出脈衝指示燈串聯在輸出迴路上，當整流矽控制極內部開路，或控制極走線發生斷路時，脈衝燈將不能正常點亮。當整流矽控制極內阻過大或過小脈衝燈亮度將發生變化。當然，當主控板發生故障時相應的脈衝燈也將作出相應指示。設定該燈有助於判斷故障所在。
起動控制電路的工作原理
其中限壓、限流電路和綜合調節器及逆變的阻抗調節器組成常規的電流、電壓雙閉環系統,在啟動和運行的整個階段，電壓、電流調節均處於啟控狀態;另一阻抗調節器,從輸入上看,它與綜合調節器IC14B的輸入完全是並聯的關係,區別僅在於阻抗調節器的負反饋係數較綜合調節器的略大,再者就是綜合調節器的輸出控制的是整流橋的輸出直流電壓,而阻抗調節器的輸出控制的是中頻電壓與直流電壓的比例關係,即逆變功率因數角。
調節器電路的工作過程可以分為兩種情況:一種是在直流電壓沒有達到最大值的時候,阻抗調節器和綜合調節器的反饋基本上相同,限壓限流對二者均起作用,由於阻抗調節器的反饋係數稍大於綜合調節器，此時對應的為最小逆變Θ角,系統完全是一個標準的電壓、電流雙閉環系統;另一種情況是直流電壓已經達到最大值,由於數字移相的特點——在移相頂端（α=0處）存在一個移相死區，直流電壓到到最大值後，再增大給定值Uk對整流移相已經不起作用，此時綜合調節器開始限幅,不再起作用。對阻抗調節器來說,隨著給定信號的增大,反饋係數進一步增大,調節逆變角調節器的Θ角給定值,使輸出的中頻電壓增加,直流電流也隨之增加,達到新的平衡。此時,就只有阻抗調節器工作,直至到最大逆變Θ角。逆變角調節器使逆變橋能在某一Θ角下穩定的工作。
中頻電壓互感器過來的中頻電壓信號由UH1和UH2輸入後，分為兩路,一路送到逆變部分作為逆變同步信號,另一路經二極體整流後，分為三路，一路送到恆壓線路;一路送到過電壓保護；一路用於起動檢測。
由主迴路交流互感器取得的電流信號，從LK1、LK2、LK3輸入，經二極體三相整流橋整流後，再分為三路。一路作為電流保護信號，另一路作為恆流電路的反饋信號,還有一路作為起動電流檢測的反饋信號。
限流、限壓電路由IC5組成，其輸出信號一路送往綜合調節器IC17C調節整流移相角；另一路送往阻抗調節器。控制精度在1%以上。
IC23B構成阻抗調節器,用於控制逆變橋的引前角。其作用可間接地達到恆功率輸出,並可提高整流橋的輸入功率因數。S1-2可關掉此調節器。此時逆變將工作於最小引前角狀態。調小角度時可將此開關斷開。
過流、過壓保護電路由IC8組成，其輸出信號一路控制緩衝啟動線路，使給定回零；另一路經極性轉換電路IC12B轉換成正極性信號，分別送往綜合調節器和整流觸發電路的壓控振盪器，實現快速保護。
IC12A組成起動電流檢測電路（重複起動電路），在逆變沒有捕捉住槽路頻率信號時，鎖頻電路IC23D輸出低電平，將IC12A的閥值電平箝位於2.5V左右，從而改變啟動電流的閥值。當反饋電流信號大於閥值電平時IC12A反轉，輸出的低電平信號和保護電路一樣迅速使整流移相回零，準備再次重起。和保護電路不同之處在於該電路式自動定時復位，保護電路則不能自動復位，必須手動復位。定時復位時間由R52和E8時間常數決定。當逆變觸發電路捕捉住負載槽路信號時，中頻啟動成功，鎖頻電路輸出高電平，IC12A的閥值電平恢復為10V，電流信號被DW4箝位於6V，起動電流檢測電路開釋。之後的保護工作將由IC8來完成。
恆流線路由鎖頻電路IC23D和W10、及相應元件組成，在逆變沒有建立時，IC23D輸出低電平，W10中心電壓頭降低，經D35對給定電壓進行嵌位，進而控制限流電路的閥值電平，實現恆流起動功能；當掃頻電路捕捉住槽路信號時，IC23D輸出高電平，箝位電路開釋。
逆變部分工作原理
本電路逆變觸發部分,採用的是掃頻式零壓軟起動,由於自動調頻的需要,雖然逆變電路採用的是自勵工作方式,控制信號也是取自負載端,但是主迴路上無需附加起動電路,不需要預充磁或預充電的啟動過程,因此,主迴路得以簡化,但隨之帶來的問題是控制電路稍為複雜。
起動過程大致是這樣的,在逆變電路起動前,先以一個高於槽路諧振頻率的它激信號去觸發逆變晶閘管,當電路檢測到主迴路直流電流時,便控制它激信號的頻率從高向低掃描,當它激信號頻率下降到接近槽路諧振頻率時,中頻電壓便建立起來,並反饋到自動調頻電路。自動調頻電路一旦投入工作,便停止它激信號的頻率掃描,轉由自動調頻電路控制逆變引前角，使設備進入穩態運行。若一次起動不成功,即自動調頻電路沒有抓住中頻電壓反饋信號,此時,它激信號便會一直掃描到最低頻率,重複起動電路一旦檢測到它激信號進入最低頻段,便進行一次再起動,把它激信號再推到最高頻率,重新掃描一次,直至起動成功。
由UH1和UH2輸入的中頻電壓信號，經隔離變壓器送到IC30D進行方波轉換，輸出的信號送往壓控振盪器IC25和它激信號進行相位比較。IC25-2輸出的相差信號經IC22緩衝倒相後，一路送往鎖頻檢測電路，另一路送往逆變角調節器和阻抗調節器一起進行阻抗變換與頻率跟蹤。
壓控振盪器IC24-4輸出的它激信號經IC30B、IC30C分頻、微分，最後由IC29變成窄脈衝輸出,驅動逆變末級電晶體進行脈衝放大。
W7用於整定頻率表的讀數。
IC23A為啟動失敗檢測器,其輸出控制掃頻電路。
IC23D為啟動成功檢測器（鎖頻電路）。
W6為逆變輸出脈衝對稱度調整電位器。與IC30B、IC30C、R126、C65一起組成對稱度調整環節，糾正逆變迴路輸出的不對稱性
