晶闸管中频电源控制电路原理

整个晶闸管中频电源控制电路除逆变末级触发电路板外,做成一块印刷电路板结构,从功能分为整流触发部分、调节器部分、逆变部分、启动演算部分。

这部分电路包括三相同步、数字触发、末级驱动等电路。触发部分采用的是数字触发，具有可靠性高、精度高、调试容易等特点。

晶闸管中频电源数字触发器的特征是:用计(时钟脉冲)数的办法来实现移相，该数字触发器的时钟脉冲振荡器是一种电压控制振荡器，输出脉冲频率受α移相控制电压Vk 的控制，Vk 降低，则振荡频率升高，而计数器的计数量是固定的(256)，计数器脉冲频率高，意味着计一定脉冲数所需时间短，亦即延时时间短，α角小，反之，α角大。计数器开始计数时刻受工频同步信号控制，在α=0°时开始计数。现假设在某Vk 值时，根据压控振荡器的控制电压与频率间的关系确定输出振荡频率 为25kHZ,则在计数到256个脉冲所需的时间为(1/25000)×256=10.2(mS)，相当于180°电角度。

晶闸管中频电源的计数清零脉冲在同步电压(线电压)的30°处，这相当于三相全控桥式整流电路的β=30°位置，从清零脉冲起，延时10.2mS产生的输出触发脉冲，也即接近于三相桥式整流电路某一相晶闸管α=150°位置，如果需要得到准确的α=150°触发脉冲，可以略微调节一下电位器W4。显然，有三套相同的触发电路，而压控振荡器和Vk 控制电压为公用，这样在一个周期中产生6个相位差60°的触发脉冲。

晶闸管中频电源数字触发器的优点是工作稳定，特别是用HTL或CMOS数字集成电路，则可以有很强的抗干扰能力。

IC16A及其周围电路构成电压--频率转换器，其输出信号的周期随调节器的输出电压Vk 而线性变化。这里W4微调电位器是最低输出频率调节(相当于模拟电路锯齿波幅值调节)。

三相同步信号直接由晶闸管的门级引线K4,K6,K2从主回路的三相进线上取得(630V进线场合，经隔离降压变压器取得)，由R23,C1,R63,C40,R102,C63进行滤波及移相，再经6只光电耦合器进行电位隔离，获得6个相位互差60度、占空比略小于50%的矩形波同步信号(如IC2C,IC2D)的输出。

IC3,IC8,IC12(14536计数器)构成三路数字延时器。三相同步信号对计数器进行复位后，对电压--频率转换器的输出脉冲每计数256个脉冲便输出一个延时脉冲，因计数脉冲的频率是受Vk 控制的，换句话说，Vk 控制了延时脉冲。计数器输出的脉冲经隔离、微分后，变成窄脉冲，送到后级的LM556,它既有同步分频器的功能，亦有定输出脉宽的功能。输出的窄脉冲经电阻合成为双窄脉冲，再经晶体管放大，驱动脉冲变压器输出。

晶闸管中频电源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值的时候，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;

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，不再起作用，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RH 的继续增大，逆变θ角亦相应增大，直至最大逆变θ角。

晶闸管中频电源逆变角调节器用于使逆变桥能在某一θ角下稳定的工作。

中频电压互感器过来的中频电压信号由CON2-1和CON2-2输入后，分为两路，一路送到逆变部分，另一路经D7-D10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调节器由IC13A组成， 其输出信号由IC13D进行钳位限幅。IC13C和IC21C组成电压闭环自动投入电路， DIP-3开关用于进行电压开环调试。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，由主回路交流互感器取得的电流信号，从CON2-3、CON2-4、CON2-5，经二级管三相整流桥(D11~D15)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IC17B构成电流PI调节器，然后由IC17A隔离，控制触发电路的电压--频率转换器。

此装置对各种负载适应力强，主要用于各种金属的熔炼、保温、烧结、焊接、淬火、回火、透热、金属液净化、热处理、弯管、以及晶体生长等。在运行过程中自动调节输出功率，使设备始终处于最大输出功率的工作状态。特别是对熔炼场合，有效的提高了熔炼速度。

晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管(SCR)、双向晶闸管(TRIAC)、逆导晶闸管(RCT)、门极关断晶闸管(GTO)、BTG晶闸管、温控晶闸管(TT国外，TTS国内)和光控晶闸管(LTT)等多种。

晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。

晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种;塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常，大功率晶闸管多采用陶瓷封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或金属封装。

晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和快速晶闸管，快速晶闸管包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管，可分别应用于400HZ和10KHZ以上的斩波或逆变电路中。(备注:高频不能等同于快速晶闸管)

(1)选择晶闸管的类型:晶闸管有多种类型，应根据应用电路的具体要求合理选用。

若用于交直流电压控制、可控整流、交流调压、逆变电源、开关电源保护电路等，可选用普通单向晶闸管。

若用于交流开关、交流调压、交流电动机线性调速、灯具线性调光及固态继电器、固态接触器等电路中，应选用双向晶闸管。

若用于交流电动机变频调速、斩波器、逆变电源及各种电子开关电路等，可选用门极关断晶闸管。

若用于锯齿波发生器、长时间延时器、过电压保护器及大功率晶体管触发电路等，可选用BTG晶闸管。

若用于电磁灶、电子镇流器、超声波电路、超导磁能储存系统及开关电源等电路，可选用逆导晶闸管。

若用于光电耦合器、光探测器、光报警器、光计数器、光电逻辑电路及自动生产线的运行监控电路，可选用光控晶闸管。

2.选择晶闸管的主要参数:晶闸管的主要参数应根据应用电路的具体要求而定。

所选晶闸管应留有一定的功率裕量，其额定峰值电压和额定电流(通态平均电流)均应高于受控电路的最大工作电压和最大工作电流1.5~2倍。

晶闸管的正向压降、门极触发电流及触发电压等参数应符合应用电路(指门极的控制电路)的各项要求，不能偏高或偏低，否则会影响晶闸管的正常工作。

第1章概述

1.1中频电源的发展历程及发展趋势

1.1.1中频电源的优点及发展历程

1.1.2中频电源的应用领域及发展趋势

1.2中频电源的结构及工作原理

1.2.1中频电源的结构

1.2.2晶闸管中频电源的工作原理

第2章中频电源维修基础知识

2.1常用电气电子元器件

2.1.1常用电气元器件

2.1.2常用电子元器件

2.2光电耦合器

2.2.1光电耦合器的分类及特性

2.2.2光电耦合器的检测

第3章晶闸管应用电路

3.1晶闸管的结构及特性

3.1.1晶闸管的结构及型号

3.1.2晶闸管的特性

3.1.3晶闸管的技术参数及选择

3.1.4晶闸管的测量方法

3.2晶闸管保护电路

3.2.1晶闸管过流及过压保护电路

3.2.2晶闸管缓冲电路

3.3晶闸管集成触发电路

3.3.1TC782A集成触发器

3.3.2TC787/TC788集成触发电路

3.3.3KC04、KC41C组成的三相集成触发电路

第4章绝缘栅双极晶体管的特性及驱动电路

4.1绝缘栅双极晶体管及IR系列IGBT模块

4.1.1绝缘栅双极晶体管(IGBT)

4.1.2IR系列IGBT模块

4.2智能功率模块(IPM)

4.2.1IPM的结构与特性

4.2.2富士电机的R系列IPM

4.3功率集成电路

4.3.1IR2110功率集成电路

4.3.2IR2130功率集成电路

4.3.3IR2233功率集成电路

4.3.4HL601A厚膜集成电路

4.3.5TLP250集成驱动器

4.3.6EXB系列集成驱动器

4.3.7UC3842电流型驱动器

第5章维修中频电源常用电工仪器仪表

5.1常用电工仪表

5.1.1万用表基础知识及使用技巧

5.1.2万用表的正确使用

5.1.3MF50型万用表

5.1.4DT830型数字式万用表

5.1.5兆欧表的工作原理及类型

5.1.6兆欧表的正确使用

5.1.7BC2000D数字兆欧表

5.2示波器

5.2.1普通示波器

5.2.2双踪示波器

5.2.3XJ4241型双踪示波器

5.3中频电源维修中的测量技术

5.3.1电路常用元器件测试

5.3.2半导体器件的测试

5.3.3电压测量

5.3.4电流的测量

第6章中频电源故障检查方法

6.1中频电源故障分类与维修流程

6.1.1中频电源故障分类

6.1.2中频电源维修流程

6.2中频电源故障诊断技术与检查方法

6.2.1中频电源故障诊断技术与维修原则

6.2.2中频电源故障检查方法

第7章中频电源检测及故障处理实例

7.1中频电源故障后检测及调试

7.1.1中频电源故障后检测

7.1.2中频电源调试

7.2中频电源故障处理实例

参考文献