專利名稱：串聯(lián)型可控硅中頻電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于各類感應(yīng)加熱負(fù)載的中頻電源，特別是串聯(lián)型可控硅中頻電源。
目前國內(nèi)生產(chǎn)和使用的可控硅中頻電源多數(shù)是并聯(lián)型中頻電源，這種電源雖然對(duì)各種負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)，但控制電路復(fù)雜，約需14－15塊插件板；啟動(dòng)較困難，需有專門的啟動(dòng)電路；感應(yīng)線圈損耗大。國內(nèi)現(xiàn)有的串聯(lián)型可控硅中頻電源，使用可控硅整流，電路簡單；啟動(dòng)容易，不需專門的啟動(dòng)電路；感應(yīng)線圈損耗??；容易制成較高頻率，但對(duì)品質(zhì)因數(shù)(也稱Q值)變化較大的感應(yīng)加熱器適應(yīng)能力差，這是因?yàn)樵赒值變化很大時(shí)，如不適時(shí)地改變電流與電壓的相角，或改變頻率，將使串聯(lián)電容和感應(yīng)線圈的電壓和電流在較大范圍內(nèi)變化，易造成損壞，這一缺點(diǎn)限制了串聯(lián)型可控硅中頻電源的推廣使用。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種自動(dòng)控制中頻電流的串聯(lián)型可控硅中頻電源。
本實(shí)用新型所述的串聯(lián)型可控硅中頻電源主要由主電路(見附圖一)和控制電路(見附圖二)組成。主電路中，整流二極管Z1－Z6組成三相橋式整流電路。它可將三相工頻交流電整流為直流電，再經(jīng)過由快速可控硅K1－K4和快速整流管Z7－Z10組成的逆變電路將直流逆變?yōu)橹蓄l交流。L為感應(yīng)加熱線圈，C為串聯(lián)的電熱電容，LH1、LH2為中頻電流互感器，LH3、LH4、LH5為工頻電流互感器。由LH1取出的反映中頻電流相位的信號(hào)、由LH2取出的反映中頻電流大小的信號(hào)和由LH3、LH4、LH5取出的反映直流電流大小的信號(hào)分別通過導(dǎo)線1、2和10送入附圖二所示的控制電路。SB1為信號(hào)變壓器，當(dāng)逆變橋發(fā)生直通故障時(shí)，例如K1、K4直通，濾波電容CD通過K1、K4及電感LK振蕩放電，在放電電壓的負(fù)半周，SB1產(chǎn)生信號(hào)電壓通過導(dǎo)線3送入控制電路，以實(shí)現(xiàn)直通保護(hù)。在控制電路中，B1為四電壓比較器，其［1］、［6］、［7］腳，［8］、［9］、［14］腳，［2］、［4］、［5］腳和［10］、［11］、［13］腳分別構(gòu)成一個(gè)電壓比較器；其中［1］、［2］、［13］、［14］為四個(gè)輸出端，［4］、［6］、［8］、［10］為四個(gè)負(fù)輸入端，［5］、［7］、［9］、［11］為四個(gè)正輸入端。A1、A2和A3為運(yùn)算放大器。M1，M2為定時(shí)器。H1為四與非門。H2為雙與門。T2、T3為功率放大管。MB1－MB4為觸發(fā)可控硅K1－K4的脈沖變壓器。其中由B1的［8］、［9］、［14］腳和［1］、［6］、［7］腳兩個(gè)電壓比較器構(gòu)成的對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行整形和倒相整形電路，A1構(gòu)成的自舉恒流充電電路，T1構(gòu)成的可控分流電路，A2和A3構(gòu)成的兩個(gè)積分調(diào)節(jié)器，M2構(gòu)成的單穩(wěn)定時(shí)電路和雙與門H2構(gòu)成的確定逆變橋各橋臂可控硅觸發(fā)順序和觸發(fā)脈沖寬度電路組成中頻電流控制電路，B1的［8］腳和［7］腳接地，［6］腳和［9］腳通過導(dǎo)線1與主電路中的LH1相連，［1］腳通過導(dǎo)線5與H2的［3］腳相連，［14］腳通過導(dǎo)線4與M1的［8］腳和H2的［1］腳相連，A1的［6］腳和［2］腳相連后通過電容和電阻與電位器W1的一個(gè)固定端相連，［7］腳與正電源相連，［3］腳與電位器W1的另一個(gè)固定端和滑動(dòng)端相連。T1的基極通過穩(wěn)壓管、二極管分別與A2和A3的輸出端［6］腳相連，發(fā)射極通過電阻分別與A1、A2、A3的［4］腳相連后接負(fù)電源，集電極與A1的［3］腳相連，與C1并聯(lián)，構(gòu)成分流電路。A2和A3的［7］腳與正電源相連，［3］腳通過電阻接地，A2的［2］腳通過電阻分別與電位器的W2的滑動(dòng)端和導(dǎo)線2相連，A3的［2］腳通過電阻分別與電位器W2的滑動(dòng)端和導(dǎo)線10相連。M2的［1］腳接地，［2］腳通過導(dǎo)線6與M1的［3］腳相連，［3］腳通過導(dǎo)線7與H2的［2］腳和［12］腳相連。［4］腳和［8］腳與H2的［14］腳、B1的［3］腳和［14］腳、M1的［8］腳相連，［5］腳通過電容器接地，［6］腳和［7］腳通過電容器接地，通過電阻與［8］腳相連。H2的各腳除上述的連接關(guān)系外，［3］腳和［11］腳空閑，［6］腳接T3的基極，［7］腳接地，［8］腳接T2的基極。T2和T3的發(fā)射極接地，T2的集電極接MB2和MB4，T3的集電極接MB1和MB3。由B1的［10］、［11］、［13］腳構(gòu)成的電壓比較器，H1、FD2構(gòu)成的過流指示信號(hào)電路及H1和H2構(gòu)成的封鎖電路組成過流保護(hù)電路，B1的［10］腳與電位器W3的滑動(dòng)端相連，［11］腳通過導(dǎo)線2與LH2相連，［13］腳與H1的［13］腳、A1的［7］腳、M1的［8］腳、H2的［14］腳、M2的［8］腳及自身的［3］腳相連，H1的［10］腳和［11］腳相連后通過電阻與FD2相連，F(xiàn)D2的另一端接地，H2的［4］腳和［10］腳相連后與H1的［12］腳和［8］腳相連，［5］腳和［9］腳相連后與H1的［2］腳和［6］腳相連。由B1的［2］、［4］、［5］腳構(gòu)成的電壓比較器，H1、FD1構(gòu)成的信號(hào)指示電路及H1和H2構(gòu)成的封鎖電路組成逆變橋直通保護(hù)電路，B1的［2］腳與H1的［1］腳相連，［4］腳通過導(dǎo)線3與主電路中的SB1相連，［5］腳與分壓電阻相連，H1的［3］、［4］腳相連后通過電阻與FD1相連，F(xiàn)D1的另一端接地。本實(shí)用新型所述的串聯(lián)型可控硅中頻電源在三相工頻電源接通后，整流橋有直流電壓輸出時(shí)，按下N1逆變電路即可啟動(dòng)。調(diào)節(jié)位器W4，使中頻功率達(dá)到要求值即完成了啟動(dòng)工作。其中頻電流控制電路的工作原理為，由B1的［8］、［9］、［14］腳組成的電壓比較器對(duì)由導(dǎo)線1輸入的中頻電流信號(hào)進(jìn)行整形，由導(dǎo)線4輸出，其波形如附圖三所示，圖中P1為由導(dǎo)線1輸入的中頻電流信號(hào)，P4為導(dǎo)線4輸出的電壓波形；由［1］、［6］、［7］腳組成的電壓比較器對(duì)由導(dǎo)線1輸入的中頻電流信號(hào)進(jìn)行倒相和整形，由導(dǎo)線5輸出，其波形如附圖三中的P5所示。導(dǎo)線4和5上的方波電壓通過微分電路加于M1的輸入端［2］腳，使由M1構(gòu)成的單穩(wěn)定時(shí)電路在P4或P5由正跳變到負(fù)時(shí)觸發(fā)，在M1的［3］腳產(chǎn)生定時(shí)脈沖，此脈沖由導(dǎo)線6傳遞到M2的輸入端［2］腳，其波形如附圖三中的P6所示，此定時(shí)脈沖的寬度取決于定時(shí)電容C1充電的快慢。通過由A1組成的自舉電路向C1進(jìn)行恒流充電。充電的快慢取決于由T1組成的分流電路，其分流的大小由積分器A2和A3的輸出電壓來控制，也可通過調(diào)節(jié)電位器W4人工控制。其工作原理如下由導(dǎo)線2輸入的反映中頻電流實(shí)際值的信號(hào)電壓(負(fù)值)，在運(yùn)算放大器A2的輸入端與由電位器W2上引出的給定中頻電流信號(hào)電壓(正值)相加，當(dāng)實(shí)際值小于給定值時(shí)，A2的輸入為正，經(jīng)積分使A2的輸出達(dá)負(fù)限幅；同樣，運(yùn)算放大器A3對(duì)直流的實(shí)際值與給定值進(jìn)行比較和積分，當(dāng)實(shí)際值小于給定值時(shí)，A3的輸出亦為負(fù)限幅，此時(shí)如果W4也位于最低點(diǎn)，則T1截止，分流電流為零，C1充電最快。調(diào)節(jié)電位器W1，使脈沖P6的寬度等于可控硅關(guān)斷所要求的最小時(shí)間。當(dāng)中頻電流或直流電流的實(shí)際值大于給定值時(shí)，積分器A2或A3的輸出由負(fù)限幅值逐漸上升，使通過T1的放電電流增大，C1的充電變慢，P6的寬度增大。P6的下降沿使由M2構(gòu)成的單穩(wěn)定時(shí)電路觸發(fā)，通過導(dǎo)線7輸出觸發(fā)脈沖P7(見附圖三)，加于雙與門H2的［2］腳和［12］腳，通過導(dǎo)線4和5的方波電壓P4和P5加于H2的［1］和［13］腳，當(dāng)P4為正時(shí)，脈沖P7加于功放管T3的基極，T3導(dǎo)通，接通脈沖變壓器MB1、MB3，輸出觸發(fā)脈沖P8(見附圖三)，觸發(fā)可控硅K1、K3；當(dāng)P5為正時(shí)，脈沖P7加于功放管T2的基極，T2導(dǎo)通，接通脈沖變壓器MB2、MB4，使之產(chǎn)生觸發(fā)脈沖P9(見附圖三)，觸發(fā)可控硅K2、K4。脈沖P6的寬度確定了中頻電流過零后觸發(fā)下一對(duì)橋臂可控硅所延遲的時(shí)間，此時(shí)間延長就增大了中頻電壓滯后于中頻電流的角度，使中頻電流減小，當(dāng)中頻電流或直流電流的實(shí)際值等于給定值時(shí)，積分器A2或A3的輸出保持不變，中頻電流或直流電流保持恒定。從而達(dá)到了自動(dòng)地通過調(diào)節(jié)中頻電壓和電流的相角來實(shí)現(xiàn)將中頻電流控制在一定數(shù)值范圍內(nèi)的目的。同樣也可以通過人工調(diào)節(jié)電位器W4來控制中頻電流和中頻功率。過流保護(hù)電路的工作原理為，通過電位器W3向由B1的［10］、［11］、［13］腳構(gòu)成的電壓比較器的負(fù)輸入端［10］腳輸入一負(fù)給定電壓，由2號(hào)導(dǎo)線輸入的中頻電流信號(hào)電壓亦為負(fù)值，加于比較器的正輸入端［11］腳，當(dāng)中頻電流信號(hào)電壓的絕對(duì)值小于給定電壓的絕對(duì)值時(shí)，［13］腳輸出為正，H1的［8］腳為正，使H2的兩個(gè)與門全開通，中頻電源處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)中頻電流信號(hào)電壓絕對(duì)值大于給定電壓絕對(duì)值時(shí)，［13］腳輸出跳變?yōu)樨?fù)，H1的［8］腳為零，使H2的兩個(gè)與門封鎖，脈沖變壓器無觸發(fā)脈沖輸出，逆變橋停止工作，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。同時(shí)，H1的［11］腳由零跳變?yōu)檎?，發(fā)光二極管FD2發(fā)光，指示出過流故障。故障消除后，按下按鈕N2即可使電路恢復(fù)正常工作狀態(tài)。逆變橋直通保護(hù)電路的工作原理為，在由B1的［2］、［4］、［5］腳構(gòu)成的電壓比較器的正輸入端［5］腳上加一適當(dāng)?shù)恼妷?，其?fù)輸入端［4］腳由導(dǎo)線3聯(lián)接到直通保護(hù)信號(hào)變壓器SB1上。工作正常時(shí)，SB1無輸出。當(dāng)發(fā)生直通故障時(shí)，濾波電容CD通過直通的橋臂振蕩放電，在放電電壓的負(fù)半周，SB1發(fā)出一正脈沖電壓加于比較器的負(fù)輸入端［4］腳，比較器的［2］腳電壓由正跳變到負(fù)，與過流保護(hù)的過程一樣，實(shí)現(xiàn)逆變橋直通保護(hù)。同時(shí)發(fā)光二極管FD1亮，指標(biāo)出直通故障。所以本實(shí)用新型所提供的串聯(lián)型可控硅中頻電源能根據(jù)中頻電流的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)中頻電流，使之保持在一定的數(shù)值范圍內(nèi)。此外，還具有過流保護(hù)和直通保護(hù)功能。所有控制和保護(hù)電路都是采用集成元件組裝而成，而且只是對(duì)逆變電路進(jìn)行控制。因此，電路相當(dāng)簡單，包括控制用的穩(wěn)壓電源在內(nèi)，全部組裝在一塊與并聯(lián)型中頻電源插件板同樣大的插件板上。調(diào)整容易，維修方便，損耗小，適用于各種類型的感應(yīng)加熱負(fù)載，特別是Q值變化較大的，更適于做成較高頻率的中頻電源。


附圖一串聯(lián)型可控硅中頻電源主電路附圖二串聯(lián)型可控硅中頻電源控制電路附圖三中頻電流控制過程中各個(gè)階段的波形圖實(shí)施例選用通用電子元件按附圖一所示組成主電路，選用BGJ139型四電壓比較器做B1，MA741型運(yùn)算放大器做A1、A2、和A3，LM555型定時(shí)器做M1和M2，H006型四與非門做H1，H002型雙與門做H2，達(dá)林頓功率放大管做T2和T3，以及自制的脈沖變壓器MB1－MB4，按附圖二所示組成控制電路，接通三相工頻電源，按下N1，逆變電路即可啟動(dòng)，將電位器W4的輸出調(diào)到負(fù)15V，中頻電源即可在電流自動(dòng)控制下運(yùn)行。運(yùn)行中當(dāng)FD2指示燈亮?xí)r，說明有過流故障，此時(shí)沒有中頻交流電流輸出，需查找原因排除故障，而后按下按鈕N2即可使電路恢復(fù)正常工作。當(dāng)FD1指示燈亮?xí)r，說明有逆變橋直通故障，故障排除后，再按一下按鈕N2即可使電路恢復(fù)工作。
權(quán)利要求1.一種串聯(lián)型可控硅中頻電源，主要由主電路和控制電路組成，其特征在于控制電路是由中頻電流控制電路，過流保護(hù)電路和逆變橋直通保護(hù)電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的串聯(lián)型可控硅中頻電源，其特征在于所說的中頻電流控制電路是由B1的［8］、［9］、［14］腳和［1］、［6］、［7］ 腳兩個(gè)電壓比較器構(gòu)成的電流信號(hào)整形和倒相整形電路，A1構(gòu)成的自舉恒流充電電路，T1構(gòu)成的可控分流電路，A2和A3構(gòu)成的兩個(gè)積分調(diào)節(jié)器，M2構(gòu)成的單穩(wěn)定時(shí)電路和雙與門H2構(gòu)成的確定逆變橋各橋臂可控硅觸發(fā)順序和觸發(fā)脈沖寬度電路組成，B1的［8］腳和［7］腳接地，［6］腳和［9］腳通過導(dǎo)線1與主電路中的LH1相連，［1］腳通過導(dǎo)線5與H2的［13］腳相連，［14］腳通過導(dǎo)線4與M1的［8］腳和H2的［1］腳相連，A1的［6］腳和［2］腳相連后通過電容和電阻與電位器W1的一個(gè)固定端相連，［7］腳與正電源相連，［3］腳與電位器W1的另一個(gè)固定端和滑動(dòng)端相連，T1的基極通過穩(wěn)壓管、二極管分別與A2和A3的輸出端［6］腳相連，發(fā)射極通過電阻分別與A1、A2和A3的［4］腳相連后接負(fù)電源，集電極與A1的［3］腳相連，與C1并聯(lián)，A2和A3的［7］腳與正電源相連，［3］腳通過電阻接地，A2的［2］腳通過電阻分別與電位器的W2的滑動(dòng)端和導(dǎo)線2相連，A3的［2］腳通過電阻分別與電位器W2的滑動(dòng)端 和導(dǎo)線10相連，M2的［1］腳接地，［2］腳通過導(dǎo)線6與M1的［3］腳相連，［3］腳通過導(dǎo)線7與H2的［2］腳和［12］腳相連，［4］腳和［8］腳與H2的［14］腳、B1的［3］腳和［14］腳、M1的［8］腳相連，［5］腳通過電容器接地，［6］腳和［7］腳通過電容器接地，通過電阻與自身的［8］腳相連，H2的各腳除上述的連接關(guān)系外，［3］腳和［11］腳空閑，［6］腳接T3的基極，［7］腳接地，［8］腳接T2的基極，T2和T3的發(fā)射極接地，T2的集電極接MB2和MB4，T3的集電極接MB1和MB3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的串聯(lián)型可控硅中頻電源，其特征在于所說的過流保護(hù)電路是由B1的［10］、［11］、［13］腳構(gòu)成的電壓比較器，H1、FD2構(gòu)成的過流指示信號(hào)電路及H1和H2構(gòu)成的封鎖電路組成，B1的［10］腳與電位器W3的滑動(dòng)端相連，［11］腳通過導(dǎo)線2與LH2相連，［13］腳與H1的［13］腳、A1的［7］腳、M1的［8］腳、H2的［14］腳、M2的［8］腳及自身的［3］腳相連，H1的［10］腳和［11］腳相連后通過電阻與FD2相連，F(xiàn)D2的另一端接地，H2的［4］腳和［10］腳相連后與H1的［12］腳和［8］腳相連，［5］腳和［9］腳相連后與H1的［2］腳和［6］腳相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的串聯(lián)型可控硅中頻電源，其特征在于所說的逆變橋直通保護(hù)電路是由B1的［2］、［4］、［5］腳構(gòu)成的電壓比較器，H1、FD1構(gòu)成的信號(hào)指示電路及H1和H2構(gòu)成的封鎖電路組成，B1的［2］腳與H1的［1］腳相連，［4］腳通過導(dǎo)線3與主電路中的SB1相連，［5］腳與分壓電阻相連，H1的［3］、［4］腳相連后通過電阻與FD1相連，F(xiàn)D1的另一端接地。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)控制中頻電流的串聯(lián)型可控硅中頻電源，主要由主電路和控制電路組成，控制電路又可分為中頻電流控制電路，過流保護(hù)電路及逆變橋直通保護(hù)電路。能夠通過自動(dòng)調(diào)節(jié)中頻電壓和電流的相角來實(shí)現(xiàn)將中頻電流自動(dòng)控制在一定數(shù)值范圍內(nèi)的目的。電路簡單，調(diào)整容易，維修方便，損耗小，適用于各種類型的感應(yīng)加熱負(fù)載，特別是Q值變化較大的，更適于做成較高頻率的中頻電源。
文檔編號(hào)H02M5/45GK2070058SQ8921635
公開日1991年1月23日 申請(qǐng)日期1989年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月20日
發(fā)明者吳慶正, 戴厚甫, 蘇建東 申請(qǐng)人:山東蓬萊縣蓬龍電力電源聯(lián)營廠, 黑龍江礦業(yè)學(xué)院工廠