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DLJ-6恒功率晶閘管中頻電源控制板，是本公司開發(fā)使用研制的新型控制觸發(fā)板。主要由電源、調節(jié)器、移相控制電路、保護電路、啟動演算電路、逆變頻率跟蹤、逆變脈沖形成、脈沖放大及脈沖變壓器組成。其核心部件采用美國生產的高性能、高密度、超大規(guī)模專用DLJ集成電路，使其電路除調節(jié)器外，其余均實現(xiàn)數(shù)字化，整流觸發(fā)器部分不需要任何調整，而且可靠性高、脈沖對稱度高、抗干擾能力強、反應速度快等特點，又由于有相序自適應電路，無需同步變壓器，所以，現(xiàn)場調試中免去了調相序、對同步的工作，僅需把KP晶閘管的門極線接入控制板相應的接線端上，整流部分便能投入運行。
逆變采用掃頻式零壓軟啟動方式，啟動性能優(yōu)于普通的零壓軟啟動電路。并設有自動重復啟動電路，可防止中頻電源偶爾的啟動失敗，使啟動成功率達到100%。頻率跟蹤電路采用的是平均值取樣方案，提高了逆變的抗干擾能力，而且僅需取樣中頻電壓信號，而無需槽路電容器的電流信號，免去了外接中頻電流互感器、確定取樣電流相位的煩惱。因此，在調試和使用現(xiàn)場中，也不會由于中頻輸出線或取樣電流互感器的相位接反，而產生中頻電源不能啟動的問題。
逆變電路中還加有逆變角調節(jié)電路，可以自動調節(jié)負載阻抗的匹配，達到恒功率輸出，可以制成“快速熔煉”的中頻電源，達到節(jié)時、節(jié)電、提高網側功率因數(shù)的目的（此功能也可被關掉）。逆變部分的主要電路均在DLJ大規(guī)模集成電路的內部，亦是數(shù)字電路。
DLJ-6控制板全板僅有8只集成電路、4只晶體管、6只微調電位器、33個引出端子，安裝十分方便。適用于各種晶閘管并聯(lián)諧振中頻電源。
2、產品名稱
產品名稱：DLJ-6恒功率晶閘管中頻電源控制板
3、適用裝置
適用于400HZ-10KHZ各種晶閘管并聯(lián)諧振中頻電源。
4、正常使用條件
4.1海拔不超過2000米。
4.2環(huán)境溫度不低于-10℃，不高于+40℃。
4.3空氣最大相對濕度不超過90%（20℃±5℃時）。
4.4運行地點無導電及性塵埃，無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體或蒸汽。
4.5無劇烈振動和沖擊。
5、主要技術參數(shù)
5.1主電路進線額定電壓：100V~660V（50HZ）（注意R8、R9、R10的匹配。）
5.2控制供電電源：單相17V/2A。
5.3中頻電壓反饋信號：AC 15V/15mA。
5.4電流反饋信號：AC 12V/5mA三相輸入。
5.5整流觸發(fā)脈沖移相范圍：α=0~130°。
5.6整流觸發(fā)脈沖不對稱度：小于1°。
5.7整流觸發(fā)脈沖信號寬度：≥600μS、雙窄、間 隔60°。
5.8整流觸發(fā)脈沖特性：觸發(fā)脈沖峰值電壓：≥12V
                     觸發(fā)脈沖峰值電流：≥1A
                     觸發(fā)脈沖前沿陡度：≥0.5A/μS
5.9逆變頻率：400HZ-10KHZ。
5.10逆變觸發(fā)脈沖信號寬度：1/16×逆變頻率。
5.11逆變觸發(fā)脈沖特性：觸發(fā)脈峰值電壓：≥22V
                     觸發(fā)脈峰值電流：≥1.5A
                     觸發(fā)脈沖前沿陡度：≥2A/μS
               （逆變的觸發(fā)脈沖變壓器是外接的）
5.12最大外型尺寸：245×175×40mm。
5.13故障信號輸出：
    控制板在檢測到故障信號時，輸出一組接點信號，該接點容量為AC：5A/220V；DC：10A/28V。

6、電路原理
整個控制電路除逆變末級觸發(fā)單元外，做成一塊印刷電路板結構。功能上包括電源、整流觸發(fā)、調節(jié)器、逆變觸發(fā)、啟動演算等，除調節(jié)器為模擬運算電路外，其余均為數(shù)字電路。
組成該控制板的核心集成電路為U5，型號為DLJ它是一塊專用超大規(guī)模數(shù)字集成電路，有3路時鐘輸入口，33路輸入/輸出口，內部功能包括整流移相觸發(fā)、相序自適應、逆變觸發(fā)、逆變引前角鎖定、逆變重復起動、過流保護、過壓保護、缺相保護、水壓低保護、水溫高保護控制板欠壓保護，另外還有二個外部故障輸入保護。
6.1整流觸發(fā)工作原理
這部分電路包括三相同步、相序自適應、壓控時鐘、數(shù)字觸發(fā)、末級驅動等電路。
三相同步信號直接由晶閘管的門極引線K4、K6、K2從主回路的三相進線上取得，由R8、C5、R9、C6、R10、C7進行濾波，再經6只光電耦合器進行電位隔離，獲得6個相位互差60度的矩形波同步信號，輸入到U5的54P、56P、58P、60P、61P、63P。
在U5的內部有相序自適應電路，確保了中頻電源的三相交流輸入可以不分相序。
U3D及其周圍電路構成壓控時鐘，其輸出信號的周期隨調節(jié)器的輸出電壓VK而線性變化。壓控時鐘信號輸入到U5的3P，作為數(shù)字觸發(fā)的時鐘CL0K1。
數(shù)字觸發(fā)的特征是用計數(shù)（時鐘脈沖）的辦法來實現(xiàn)移相，6路整流移相觸發(fā)脈沖均由U5產生。6路整流移相觸發(fā)脈沖經U6晶體管陳列放大后，驅動整流脈沖變壓器輸出。
6.2調節(jié)器工作原理
共設有2個調節(jié)器：中頻電壓/電流調節(jié)器、逆變角調節(jié)器。
其中電壓/電流調節(jié)器（U3C），是常規(guī)的PI調節(jié)器，在啟動和運行的整個階段，該環(huán)始終參與工作；逆變角調節(jié)器（U3B）用于使逆變橋能在某一Э角下穩(wěn)定的工作。
調節(jié)器電路的工作過程可以分為兩種情況；一種是直流電壓沒有達到最大值的時候，即U3D沒有限幅，而U3A工作于限幅狀態(tài)，對應的為最小逆變Э角，此時系統(tǒng)完全是一個標準的電壓/電流閉環(huán)系統(tǒng)；另一種情況是直流電壓已到最大值，即U3D開始限幅，整流橋的調節(jié)不再起作用，而U3A退出限幅狀態(tài)開始工作，調節(jié)逆變角調節(jié)器的Э角給定值，使輸出的中頻電壓增加，達到新的平衡。此時，就有電壓/電流調節(jié)器與逆變角調節(jié)器雙環(huán)工作。
中頻電壓互感器過來的中頻電壓信號由UP1、UP2輸入后，分為兩路，一路由U2C進行電平轉換后送到U5的12P，另一路經D35-D38整流后，又分為兩路，一路送到電壓/電流調節(jié)器，另一路送到過電壓保護。
由主回路交流互感器取得的電流信號，先在外部轉換成電壓信號，從I1、I2、I3輸入，經二極管D39~D44整流后，再分為兩路，一路作為過流保護信號，另一路作為電壓/電流調節(jié)器的反饋信號。
6.3逆變部分工作原理
    本電路逆變觸發(fā)部分，采用的是掃頻式零壓軟起動，只需取一路中頻電壓反饋信號，無需槽路中頻電容器上的電流信號，其本質上相當于它激轉自激電路，屬于平均值反饋電路。由于主回路上無需附加任何起動電路，不需要預充磁或預充電的起動過程，因此，主回路得以簡化，調試過程簡單。
起動過程大致是這樣的，在逆變電路起動前，先以一個高于槽路諧振頻率的它激信號去觸發(fā)逆變晶閘管，當電路檢測到主回路開始有直流電流時，便控制它激信號的頻率從高向低掃描，同時繼續(xù)加大主回路的直流電流，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，并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往低掃描動作，轉由自動調頻電路控制逆變動引前角，使設備進入穩(wěn)態(tài)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，重復起動電路一旦檢測到它激信號進入到最低頻段，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。重復起動的周期約為0.5移鐘。
    由UP1和UP2輸入的中頻電壓信號，經U2C轉換成方波信號，輸入到U5的12P。由U5的 64P、67P輸出的逆變觸發(fā)信號，經U7隔離放大后，驅動逆變觸發(fā)C MOS晶體管Q5、Q6。U4A和U4C構成逆變壓控時鐘，輸入到U5的83P；同時又由U7進行頻壓轉換后用于驅動頻率表。FHZ微調電位器用于整定外接頻率表的讀數(shù)。
    另外，當發(fā)生過電壓保護時，U5內部的過電壓保護振蕩器起振，輸出2倍于最高逆變頻率的觸發(fā)脈沖，使逆變橋的4只晶閘管均導通。
    U4B為起動失敗檢測器，其輸出控制U5內部重復起動電路。
6.4啟動演算工作原理
    過電流保護信號經U1B，送到U5的15P，封鎖整流觸發(fā)脈沖；驅動“GL”LED批示燈亮和驅動報警繼電器。通過＂W2 IF＂微調電位器可整定過流電平。
當三相交流輸入缺相時，本控制板均能對電源實現(xiàn)保護和指示。其原理是：由4#、6#、2#晶閘管的陰極（K）分別取A、B、C三相電壓信號（通過門極引線），經過光電耦合器的隔離送到U5進行檢測和判別，一旦出現(xiàn)“缺相”故障時，除了封鎖整流觸發(fā)脈沖外，還驅“QX”LED批示燈以及報警繼電器。
為了使控制電路能夠更可靠準確的運行，控制電路上還設置了啟動定時器和控制電源欠壓檢測保護。在開機的瞬間，控制電路的工作是不穩(wěn)定的，設置一個3秒鐘左右的定時器，待定時過后，才容許輸出觸發(fā)脈沖。這部分電路由U1C等元件構成。若由于某種原因造成控制板上直流供電電壓過低，穩(wěn)壓器不能穩(wěn)壓，亦會使控制出錯。設置一個欠壓檢測電路（由U1D等組成），當VCC電壓低于12.5V時便封鎖整流觸發(fā)脈沖，防止不正確的觸發(fā)，同時點亮“QY”LED批示燈和驅動報警繼電器。
自動重復起動電路在U5內部。微動開關DIP-2用于關閉自動重復起動電路。
U1A組成中頻過電壓檢測，輸入到U5的15P，封鎖整流觸發(fā)脈沖；驅動“GY”LED指示燈亮和驅動報警繼電器；同時使過壓保護振蕩器起振。調節(jié)＂W1 VF＂微調電位器可整定過壓電平。
U8A及周圍電路組成水壓過低延時保護電路，延時時間約3秒。輸入到U5的77P，封鎖整流觸發(fā)脈沖；驅動“SY”LED指示燈亮和驅動報警繼電器。
U8B，周圍電路組成水溫過高延時保護電路，不延時。輸入到U5的76P，封鎖整流觸發(fā)脈沖；驅動“SW”LED指示燈亮和驅動報警斷電器。
以上保護，只有通過復位信號，或通過關機后再開機進行“上電復位”方可再運行。

復位開關信號由KZ、GND輸入，閉合狀態(tài)為復位/暫停。
8、控制板的接線端子與參數(shù)
控制板共有3３個M3接線端子，端子排列圖參見圖一，各端子功能表見表一。

 
表一
 

功能	端子號	參 數(shù)
故障 輸出	K-2 K-1	常開接點AC 5A/220V，DC 10A/28V 常開接點的定觸頭，接電源N線
電壓反饋信號	UP1 UP2	VF 中頻電壓15V
電流 反饋 信號	I1 I2 I3	IF AC，三相12V
控制 信號	KZ GND	KZ懸空為運行狀態(tài)，接地為停止運行和故障復位平 GND控制信號接地端（與給定共用）
給定	GND ADJ ＋15V	GND給定接地端 ADJ給定：DC，0~+15V VCC DC，+15V，最大輸出20mA
電源	~17V ~17V	AC 17V/2A  AC 17V/2A
逆變 脈沖 輸出	UE UA UB	+22V 逆變輸出公共端   E端 OUT 逆變輸出端，最大輸出15V OUT 逆變輸出端，最大輸出15V
外故 障輸 入	SY SW GND	接地為故障狀態(tài)，“SY”LED燈亮，帶3秒延時。 接地為故障狀態(tài)，“SW”LED燈亮，帶3秒延時。 外故障公共端（接地端）
頻率 表	HZ＋ HZ	頻率表正端 （＋15V、5mA  輸出）  頻率表負端
整流脈沖輸出	G1~G6 K1~K6	接1~6號晶閘管控制極 接1~6號晶閘管陰極

 
9、發(fā)光二極管工作狀態(tài)

代號	發(fā)光二極管亮時指示狀態(tài)
+15V	控制板+15V電源工作
+5V	控制板+5V電源工作
GY	中頻過電壓故障
GL	中頻過電流故障
QY	控制板欠電壓故障
QX	三相輸入缺相故障
SY	水壓低故障
SW	水溫高故障
D9~D14	六路整流脈沖指示，正常為微亮，過亮表示SCR門極接反或開路

 
10、電位器

代號	電位器工作狀態(tài)
W1 VF	最大中頻輸出電壓設定電位器；當有電壓反饋時可設定最大中頻輸出電壓，順時針方向為最小，最大調節(jié)范圍約2倍。
W2 IF	最大輸出電流設定電位器；當有電流反饋時可設定最大輸出電流，順時針方向為最小，最大調節(jié)范圍約2倍。
W3 MAX	最大逆變引前角設定電位器，順時針方向為增大，最大調節(jié)范圍約為40度至60度。
W4 MIN	MIN最小逆變引前角設定電位器，順時針方向為增大，最大調節(jié)范圍約為20度至40度。
W5 FMAX	最大它激逆變頻率設定電位器，順時針方向為增大，最大調節(jié)范圍約2倍。
W6 FHZ	外接頻率表設定電位器，順時針方向為讀數(shù)增大，最大調節(jié)范圍約3倍。

 
11、DIP（S1）開關工作狀態(tài)
 

 

13、調試
13.1調試需準備的工具
一臺20M示波器，若示波器的電源線是三芯插頭時，注意“地線”千萬不能接，示波器外殼對地需絕緣，僅使用一蹤探頭，示波器的X軸、Y軸均需較準，探頭需在測試信號下補償好。
若無高壓示波器探頭，應用電阻做一個分壓器，以適應600V以上電壓的測量。
一個≤500Ω、≥500W的電阻性負載。
13.2 整流部分的調試
為了調試的安全，調試前，應該使逆變橋不工作。例如：把平波電抗器的一端斷開，再在整流橋直流口接入一個≤500Ω、≥500W的電阻性負載。電路板上的＂W2 IF＂微調電位器順時針旋至最高端，（調試過程發(fā)生短路時，可以提供過流保護）。主控板上的DIP-2開關撥在OFF位置；用示波器做好測量整流橋輸出直流電壓波形的準備；把面板上的“給定”電位器逆時針旋至最小。
送上三相供電（可以不分相序），檢查是否有缺相報警報示，若有，可以檢查進線快速熔斷器是否損壞。
把面板上的“給定”電位器順時針旋大，直流電壓波形應該幾乎全放開（A≈0°），6個波頭都全在，若中頻電源為380V輸入，此時的直流電壓表應為指示在530V左右。再把面板上的“給定”電位器逆時針旋至最小，直流電壓波形幾乎全關閉，此時的A角約為120度。輸出直流波形在整個移相范圍內應該是連續(xù)平滑的。
若在調試中，發(fā)現(xiàn)出不來6個整流波頭，則應檢查6只整流晶閘管的序號是否接對，晶閘管的門級線是否接反或短路。
在此過程調試中也檢查了面板上的“給定”電位器是否接反，接反了則會出現(xiàn)直流電壓幾乎為最大，只有把“給定”電位器順時針旋到頭時，直流電壓才會減小的現(xiàn)象。
在停電狀態(tài)下，把逆變橋接入，使逆變觸發(fā)脈沖投入，去掉整流橋口的電阻性負載。把電路板上的＂W1 VF＂微調電位器順時針旋至最高端，（調試過程發(fā)生逆變過壓時，可以提供過壓保護）。主控板上的DIP-2開關撥在ON位置，面板上的“給定”電位器逆時旋至最小。
上電數(shù)秒鐘后，把面板上的“給定”電位器順時針慢慢地旋大，這時逆變橋會出現(xiàn)兩種工作狀態(tài)，一種是逆變橋起振，另一種是逆變橋直通。此時需要的是逆變橋直通，若逆變橋為起振狀態(tài)，可在停電的狀態(tài)下，調節(jié)中頻電壓互感器的相位，即把中頻電壓互感器20V繞組的輸出線對調一下，就不會起振了，在緩慢旋大面板上“給定”電位器的操作中，應密切注意電流表的反應，若電流表的指示迅速增大，則應迅速把“給定”電位器逆時針旋下來，此時表明電流取樣電路有問題，系統(tǒng)處于電流開環(huán)狀態(tài)，應檢查電流互感器是否接上。正常的表現(xiàn)是隨著“給定”電位器的緩慢加大，電流表的指示也跟著增大，當停止旋轉“給定”電位器時，電流表的指示能穩(wěn)定的停在某一刻度上。
當出現(xiàn)直通現(xiàn)象時，把面板上的“給定”電位器順時針旋大，使電流表的指示接近額定值的50%左右。用交流電壓表測量I1、I2、I3三個接線端子間的電壓，三個電壓應該是大致相等的，若相差太大，說明電流互感器的同名端接錯，必須改對，否則會影響電流調節(jié)器的正常工作。
繼續(xù)把面板上的“給定”電位器順時針旋到頭，電流表的指示應接近額定值，逆時針調節(jié)主控制板上的＂W２ If＂電流把饋微調電位器，使直流電流表指示到額定輸出電流，完成了額定電流的整定。
這樣整流橋的調試就基本完成，可以進行逆變橋的調試。
當調試場地的電源供不出裝置的額定電流時，額定電流的整定，可放在現(xiàn)場滿負荷運行時進行。但是，應先在小電流的狀況下，判定一下電流取樣回路的工作是否正常。
13.3逆變部分的調試
13.3.1校準頻率表（W6 FHZ）
主控板上的DIP開關的DIP-2撥在ON位置、DIP-3撥在OFF位置，面板上的“給定”電位器逆時針旋至最小。把示波器接在Q5或Q6的管殼上，測逆變觸發(fā)脈沖的它激頻率（它激頻率可以通過FMAX和DIP-1來調節(jié)），調節(jié)：W６ FHZ＂微調電位器，使頻率表的讀數(shù)與示波器測得的相一致。
若中頻電源用的是專用中頻頻率表，則可免去此步調試。但還是推薦使用直流毫安表頭改制的頻率表，這一方面是可以測得最高它激頻率，另一方面是價格便宜。
13.3.2起振逆變器
首先檢查逆變晶閘管的門級線連接是否正確，逆變末級上的LED亮度是否正常，不亮則說明逆變末級的E和C接線端子接反了；再把主控板上UA對外的連線解掉，看熄滅的LED逆變末級是否處在逆變橋的對角線位置。
把主控板上的DIP開關的DIP-2撥在ON位置、DIP-3撥在OFF位置，把面板上的“給定”電位器逆時針旋到底，調節(jié)控制板上的＂W５ FMAX＂微調電位器和DIP-1，使最高它激頻率高于槽路諧振頻率的1.4倍，＂W3 MAX＂、＂W4 MIN＂微調電位器旋在中間位置。把面板上的“給定”電位器順時針銷微旋大，這時它激頻率開始從高往底掃描（從頻率表中可以看出）。逆變橋進入工作狀態(tài)，開始起振。若不起振，表現(xiàn)為它激信號反復作掃頻動作，可調節(jié)中頻電壓互感器的相位，即把中頻電壓互感器20V繞組的輸出線對調一下。
若把中頻電壓互感器20V繞組的輸出線對調后，仍然起動不起來，此時應確認一下槽路的諧振頻率是否正確，可以用電容/電感表測量一下電熱電容器的電容量及感應器的電感量，計算出槽路的諧振頻率，當槽路的諧振頻率處在最高它激頻率的0.6~0.9的范圍內時，起動應該是很容易的。再著就是檢查一下逆變晶閘管是否有損壞的。
13.3.3整定逆引前角
逆變起振后，可做整定逆變引前角的工作，把DIP開關DIP-2打在ON位置、DIP-3打在OFF位置，用示波器觀察電壓互感器100V繞組的波形，調節(jié)主控板上＂W4 MIN”微調電位器，使逆變換相引前角在25°左右，此時中頻輸出電壓與直流電壓的比為1.3左右。
再把DIP-3開關打在ON位置，調節(jié)主控板上＂W3 MAX＂微調電位器，整定最大逆變換相引前角。根據不同的中頻輸出電壓為750V時，則要求最大逆變換相引前角在42°左右，此時，中頻輸出電壓與直流電壓的比為1.5。
調試中若出現(xiàn)逆變引前角過大的現(xiàn)角，應檢查槽路諧振頻率是否過低。
13.3.4額定輸出電壓的整定（W１ VF）
在輕負荷的情況下整定額定輸出電壓，把主控板上的DIP開關DIP-2打在ON位置、DIP-3撥在OFF位置，VF微調電位器順時針旋至最大，把面板上的“給定”電位器順針旋大，逆變橋工作。繼續(xù)把面板上的“給定”電位器順時針旋至最大，此時輸出的中頻電壓接近額定值，逆時針調節(jié)＂W1 VF＂微調電位器，使輸出的中頻電壓達到額定值。
14、注意事項
14.1晶閘管裝置在做絕緣耐壓測試時，請取下控制板，否則可能造成控制板永久性損壞。
14.2內部電路及參數(shù)的更改，恕不另行通知。
14.3如果在使用中造成控制板以外的零部件損壞，本公司概不負責。
14.4DLJ器件是一種CMOS器件，使用時應注意，器件的兩個引腳之間嚴禁短路，否則將損壞芯片，為保證器件的安全，因此忌用萬用表直接測量器件的引腳。
15、其它問題
15.1 過壓保護
控制電路上已經把過壓保護電平固定在額定輸出電壓的1.2倍不合適，可改變控制板上的R48電阻值，減小R48，過壓保護電平增高；反之減小。
15.2 過流保護
控制電路上已經把過流保護電平固定在額定直流電流的1.4倍上，當進行額定電流的整定時，過流保護就自動設定好了。若覺得1.4倍不合適可改變控制板上的R51電阻值，減小R51，過流保護電平增高；反之減小。
15.3 額定電流整定
當13.2步聚中沒有進行額定電流整定的話，可在系統(tǒng)運行于重負荷下，逆時針調節(jié)控制板上的＂W２ IF＂電流反饋微調電位器，使直流表達到額定值。這與一般的中頻電源的電源整定是一樣的。
15.4 它激頻率
一定要使它激頻度高于槽路可能的最大諧振頻率，否則，系統(tǒng)由于它激頻率的“拽著”而不能正常運行。它激頻率高于槽路可能的最大諧振頻率1.3倍是合適的。
15.5 恒功率輸出
對熔煉負載來說，恒功率輸出是很重要的，要想使恒楞率的的范圍大，就要使逆變引前角從最小變到最大的范圍盡可能的大，同時負載阻抗的匹配也很重要。即使不是熔煉負荷，這樣做也有利于提高整流的功率因數(shù).