專利名稱：高壓直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力的發(fā)電、變電或配電技術(shù)中的交流和直流之間以及用于電源或類似的電力系統(tǒng)的變換設(shè)備，以及它們的控制或調(diào)節(jié)，是一種不可逆的交流功率輸入變換為直流功率輸出的變換和控制設(shè)備，具體地說，是一種用靜態(tài)變換器的、應(yīng)用有控制極的半導(dǎo)體器件的、尤其是應(yīng)用需要熄滅裝置的閘流管或晶閘型器件的變換和控制電源設(shè)備。
高壓直流電源是通用電器設(shè)備，其用途十分廣泛，但目前工業(yè)中使用的高壓直流電源存在許多缺點，難以充分滿足使用要求，特別是高壓靜電除塵器上的高壓直流電源，其不足之處更為明顯，急待改進。上述現(xiàn)有技術(shù)中的高壓直流電源，主要包括調(diào)壓晶閘管、濾波電抗器、升壓變壓器、高壓整流器、及調(diào)節(jié)控制電路。其交流主回路采用兩只單向晶閘管反向并聯(lián)對220伏或380伏的交流電調(diào)壓，再經(jīng)濾波電抗器進行濾波后，輸入升壓變壓器經(jīng)升壓后輸出至高壓整流器，變換成高壓直流電輸出。其調(diào)節(jié)控制電路是利用電源變壓器將220伏或380伏的外電壓降壓后作用控制回路電源，并直接檢測交流主回路的高壓側(cè)電壓、電流信號，通過調(diào)節(jié)放大電路、同步觸發(fā)電路、再經(jīng)脈沖變壓器去觸發(fā)主回路中的兩只單向晶閘管，以此實現(xiàn)調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓作用。此種高壓直流電源常由于兩只單向晶閘管的不對稱性易引起單向?qū)ǘa(chǎn)生過電壓，還由于控制電路采用分立元件、元件數(shù)量多，且工作點易產(chǎn)生飄移，導(dǎo)致運行不穩(wěn)定，可靠性差、調(diào)試困難；調(diào)節(jié)控制電路直接從交流主回路的高壓側(cè)取信號，因而干擾大，不安全；控制電路采用電源變壓器和脈沖變壓器，因而體積大、笨重、損耗大。
本實用新型的目的是提供一種電路簡單，所用器件少、重量輕、安全性和可靠性高的高壓直流電源。
本實用新型的技術(shù)解決方案是一種高壓直流電源，包括調(diào)壓晶閘管、濾波電抗器、升壓變壓器、高壓整流器、及調(diào)節(jié)控制電路，其與現(xiàn)有技術(shù)的不同點是調(diào)壓晶閘管采用雙向晶閘管；調(diào)節(jié)控制電路采用晶閘管觸發(fā)集成電路和綜合處理集成電路。
本實用新型中的調(diào)節(jié)控制電路中的晶閘管觸發(fā)集成電路與晶閘管相連，晶閘管觸發(fā)集成電路與綜合處理集成電路相連，綜合處理集成電路經(jīng)一次取樣電路、二次取樣電路分別與雙向晶閘管、高壓整流器輸出相連。
本實用新型中的綜合處理集成電路與雙向晶閘管輸入端之間接有保護電路。
本實用新型中的保護電路包括啟動停止報警電路和繼電保護電路。
本實用新型中的一次取樣電路包括一次電流取樣電路和電壓取樣電路。
本實用新型中的各取樣電路與綜合處理集成電路間加有隔離整流電路。
本實用新型中的晶閘管觸發(fā)集成電路采用KC－06；綜合處理集成電路采用四運放。
本實用新型中的四運放輸入端設(shè)有軟啟動用積分電路。
本實用新型中的四運放接有火花跟蹤電路。
本實用新型中的晶閘管觸發(fā)集成電路和綜合處理集成電路接有自主直流電源。
本實用新型的優(yōu)點是由于交流主回路采用雙向晶閘管調(diào)節(jié)，避免了單向晶閘管的因不對稱性而可能引發(fā)的單向?qū)ü收希豢刂齐娐凡捎脙蓧K集成電路與附屬電路組成，元器件數(shù)量減少了50％以上，運行穩(wěn)定，可靠性高；控制電路中無電源變壓器和脈沖變壓器，重量減輕80％以上，損耗也大大下降；取樣信號采用全隔離輸入綜合處理集成電路，抗干擾性好，運行安全。尤其適用于作為高壓靜電除塵器的電源控制裝置。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明

圖1為本實用新型的一種高壓直流電源的原理框圖。
圖2為圖1中的交流主回路的一種實際電路圖。
圖3為圖1中的調(diào)節(jié)控制電路的一種實際電路圖。
圖1、圖2、圖3描述了本實用新型的一個實施例。輸入端1與220伏或380伏的外電路相接，先由雙向晶閘管3調(diào)壓，再經(jīng)濾波電抗器4進行濾波后輸入至升壓變壓器5的初級線圈，經(jīng)升壓變壓器5升壓后從升壓變壓器5的次級線圈輸出至高壓整流器6，最后由輸出端2輸出。
晶閘管觸發(fā)集成電路7與綜合處理集成電路8、包括一次電流取樣電路9和電壓取樣電路10的一次取樣電路、二次電流取樣電路11、包括啟動停止報警電路和繼電保護電路的保護電路、隔離整流電路14和15及16等組成了調(diào)節(jié)控制電路。其在工作時，由一次電流取樣電路9檢測一次電流信號，經(jīng)隔離整流電路14送入綜合處理集成電路8，同樣，電壓取樣電路10和二次電流取樣電路11也將檢測到的一次電壓信號和二次電流信號經(jīng)隔離整流電路15和16送入綜合處理集成電路8，綜合處理集成電路8在這里選取四運放集成電路，當然，也可選用其他合適電路替代；四運放集成電路中的第一只運放和第二只運放分別組成一次電流和二次電流的超限保護器，當電流超出設(shè)定值時，利用兩只比較器的輸出去控制繼電保護電路13，使接在輸入端1的外電路上的交流接觸器斷開，主回路斷電，從而起到保護作用；四運放集成電路的第三只運放組成一次電壓比例積分調(diào)節(jié)器，即將設(shè)定信號與檢測到的一次電壓信號進行比較，經(jīng)比例積分運算后對四運放集成電路的輸出進行鉗位，以此作為設(shè)定信號；四運放集成電路的第四只運放組成單穩(wěn)態(tài)振蕩器，二次電流作為其給定信號，當負載產(chǎn)生火花放電而導(dǎo)致電流升高時，該運放輸出一脈沖，使四運放集成電路的觸發(fā)脈沖移相角減小，雙向晶閘管3的輸出電壓下降，即起到火花自動跟蹤的作用。晶閘管觸發(fā)集成電路7的作用是首先根據(jù)四運放集成電路提供的信號，產(chǎn)生移相脈沖，這個移相脈沖直接與雙向晶閘管3的控制極耦合觸發(fā)，滿足雙向晶閘管的移相控制，可達到調(diào)節(jié)輸入交流電壓大小的目的，從而實現(xiàn)對高壓直流輸出電壓的調(diào)節(jié)作用；其次是根據(jù)四運放集成電路所提供的信號，當整機突然停止又很快啟動時，使四運放集成電路產(chǎn)生的移相脈沖逐漸增大，從而排除了因脈沖陡升而損壞升壓變壓器和高壓整流器及其他設(shè)備和部件的情況發(fā)生，實現(xiàn)保護作用。
圖2描述了本實用新型的交流主回路。在輸入端CZ1接有保險絲RD1、RD2，電路中還包括電容C101、C102、C103、C104，電阻R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107、R108、R109、R110、R111，電位器W11、W12，指示燈XD1、XD2、XD3，故障報警電鈴DL(指示燈XD3也為故障報警指示)，繼電器J2，交流接觸器J1，二極管D101、D102、D103、D104、D105、D106，電流互感器LH，按鈕QA1、QA2，千伏表KV，毫安表MA，雙向可控硅BCR，濾波電抗器L等，繼電器J2及交流接觸器J1的各觸點J1－1、J1－2、J1－3、J2－1、J2－2、J2－3等分別接在電路中的相應(yīng)位置。電路中的接點1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11等分別接調(diào)節(jié)控制電路中的對應(yīng)接點。工作時，調(diào)節(jié)電位器W11即可調(diào)節(jié)可控硅BCR的導(dǎo)通角，控制輸出電壓。
圖3描述了本實用新型的調(diào)節(jié)控制電路。其上的接點1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11與交流主回路中的相應(yīng)接點連接。集成電路IC1即為晶閘管觸發(fā)集成電路，其實際采用上海電器科學(xué)研究所生產(chǎn)的KC－06，穩(wěn)壓管DW與二極管D16、D1，電容C1、電阻R2聯(lián)合構(gòu)成自生電源電路，該電路穩(wěn)定性好，帶負載能力強，穩(wěn)壓值15V，比采用KC－06內(nèi)部自生電源性能更優(yōu)。在作為綜合處理集成電路的四運放集成電路IC2(實際選用LM324)的10腳接有由電阻R14、電容C9組成的積分電路，當高壓調(diào)節(jié)電位器W2處于某一位置，即集成電路IC2的9腳電位低于10腳電位而突然停機再啟動時，集成電路IC2的10腳電位不可能形成突變，即等于9腳電位，8腳無輸出，從而使集成電路IC1無輸出脈沖。選擇積分電路的時間常數(shù) ＝R14·C9，可改變集成電路IC210腳電位緩慢上升幅度，達到了自動延時、慢調(diào)節(jié)的目的，避免了觸發(fā)脈沖的突變而引起升壓變壓器和高壓整流器等部件的損壞。集成電路IC2的8腳輸出0－5V信號，經(jīng)二極管D2穩(wěn)壓后送到集成電路IC1的輸入端6腳，集成電路IC1的9腳輸出脈沖信號觸發(fā)交流主回路中的可控硅(晶閘管)的控制極。上述元件R14·C9、D2、W2等與電阻R8、R9、R10、R11、R12、R13、R15、R17，電容C3、C7、C8，電位器W5等組成了軟啟動電路。
電阻R22、R24、R34，電位器W6，電容C13，二極管D11、D15及光電耦合器IC4等與集成電路IC2組成了鉗位電路。高壓直流電源的輸出大小決定于升壓變壓器初級輸入電壓的大小，根據(jù)這一原理從交流主回路低壓側(cè)的電阻R5、R6上取得一鉗位信號，通過集成電路IC2的9腳、光電耦合器IC4的隔離放大，加到電位器W6上，調(diào)節(jié)電位器W6，限制集成電路IC2的9腳電位，經(jīng)過比例積分運算后，控制了集成電路IC1的觸發(fā)脈沖，鉗位雙向晶閘管(雙向可控硅)的導(dǎo)通角，實現(xiàn)了高壓被鉗位的目的。
電阻R16、R18、R19、R20、R21、R35，電容C10、C12、C14，電位器W7、W8，二極管D3、D4、D14、D12，光電耦合器IC5等與集成電路IC2組成了火花跟蹤電路。當高壓直流電源用于靜電除塵裝置中時，高壓電場往往會出現(xiàn)火花放電，高壓閃絡(luò)等現(xiàn)象，上述火花跟蹤電路的目的在于當火花放電、高壓閃絡(luò)時，能自動將高壓直流輸出降低，起保護設(shè)備的作用。
取樣信號的過程如下火花閃絡(luò)→二次電流取樣→⑩、(11)→W8、R35→光耦隔離放大→W7上端輸出→C12、R20、D14、C14、R19→LM324第13腳→LM324第14腳輸出。
電阻R18、R21和電容C10、發(fā)光二極管D12構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路。當電場中無火花閃絡(luò)時，LM324(IC2)第14腳為高電位，二極管D3、D4反向截止，LM324(IC2)8腳輸出一定值，KC－06(IC1)9腳有一定脈沖，此時高壓穩(wěn)定。當電場中產(chǎn)生火花放電、高壓閃絡(luò)時，通過電容C12耦合，使單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，LM324(IC2)14腳輸出一低電位，二極管D3、D4導(dǎo)通，封住其8腳、10腳電位，從而降低了KC－06(IC1)的輸出信號，減小雙向晶閘管(可控硅)的導(dǎo)通角，直流電壓隨之降低。一旦火花閃絡(luò)消失后，單穩(wěn)態(tài)電路再翻轉(zhuǎn)，整個設(shè)備恢復(fù)自動正常運行狀態(tài)。
電阻R25、R26、R27、R28、R29、R30、R33、R37，電位器W3，電容C11，二極管D5、D7，整流橋堆QL，光電耦合器IC3等與IC2組成了一次電流保護電路。在工作時，交流主回路的一次電流超過設(shè)定值，本電路能自動截斷主回路，保護設(shè)備的安全。取樣信號的流程如下一次電流信號→LH、⑦、⑧→QL→R30、D7、R28→LM324第5腳。
本電路的取樣信號與從電位器W上取得的整定信號通過LM324(IC2)的5腳、6腳、7腳組成比較器，調(diào)節(jié)電位器W3，可整定一次電流的大小。
當交流主回路的一次電流超過整定值時，LM324(IC2)的7腳輸出一信號，通過二極管D5耦合到固態(tài)繼電器上，繼電器翻轉(zhuǎn)，主回路交流接觸器斷開。
光電耦合器IC5、IC3，電阻R25、R26、R27、R36，電位器W4、W7，二極管D6、D9等與集成電路IC2組成了二次電流保護電路。在工作時，當交流主回路的二次電流超過整定值，本電路工作，整個電源設(shè)備停止運轉(zhuǎn)，其工作原理與一次電流保護電路相同。
在上述調(diào)節(jié)調(diào)制電路中，還包括電阻R1、R3、R4、R7、R31，電位器W1，電容C2、C4、C5等。
權(quán)利要求1.一種高壓直流電源，包括調(diào)壓晶閘管、濾波電抗器、升壓變壓器、高壓整流器、及調(diào)節(jié)控制電路，其特征在于調(diào)壓晶閘管采用雙向晶閘管；調(diào)節(jié)控制電路采用晶閘管觸發(fā)集成電路和綜合處理集成電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流電源，其特征在于調(diào)節(jié)控制電路中的晶閘管觸發(fā)集成電路與晶閘管相連，晶閘管觸發(fā)集成電路與綜合處理集成電路相連，綜合處理集成電路經(jīng)一次取樣電路、二次取樣電路分別與雙向晶閘管、高壓整流器輸出相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流電源，其特征在于綜合處理集成電路與雙向晶閘管輸入端之間接有保護電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓直流電源，其特征在于保護電路包括啟動停止報警電路和繼電保護電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4所述的高壓直流電源，其特征在于一次取樣電路包括一次電流取樣電路和電壓取樣電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4所述的高壓直流電源，其特征在于各取樣電路與綜合處理集成電路間加有隔離整流電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓直流電源，其特征在于晶閘管觸發(fā)集成電路采用KC－06；綜合處理集成電路采用四運放。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓直流電源，其特征在于四運放輸入端設(shè)有軟啟動用積分電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓直流電源，其特征在于四運放接有火花跟蹤電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4所述的高壓直流電源，其特征在于晶閘管觸發(fā)集成電路和綜合處理集成電路接有自生直流電源。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓直流電源。包括調(diào)壓晶間管、濾波電抗器、升壓變壓器、高壓整流器、及調(diào)節(jié)控制電路，其與現(xiàn)有技術(shù)不同點是調(diào)壓晶閘管采用雙向晶閘管；調(diào)節(jié)控制電路采用晶閘管觸發(fā)集成電路和綜合處理集成電路，還有一、二次取樣電路。綜合處理集成電路與雙向晶閘管間接有保護電路。優(yōu)點避免了單向?qū)ü收?，調(diào)節(jié)控制電路中去除了變壓器，器件少、重量輕、可靠性高。
文檔編號H02M7/04GK2116990SQ92213268
公開日1992年9月23日 申請日期1992年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月21日
發(fā)明者陸寶林, 李靖宇, 于麗 申請人:海安縣自動控制設(shè)備廠