中頻電爐25噸主板說明書

1、MPU-3型12脈波恒功率晶閘管中頻電源控制板說 明 書 小芯片十二脈波1概述a.MPU-3型12脈波晶閘管中頻電源控制板是一種新型控制觸發(fā)板。主要由電源、調(diào)節(jié)器、移相控制、保護(hù)電路、相序自適應(yīng)電路、啟動(dòng)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。其核心部件采用的是高性能、高密度、大規(guī)模專用MPU-3集成電路，與我公司開發(fā)的高性能軟件相結(jié)合，從而制成智能化控制芯片-MPU，使該板的控制電電路除調(diào)節(jié)器外，其余均實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，整流觸發(fā)器部分不需要任何調(diào)整，而且具有可靠性高、脈沖對稱度高、抗干擾能力強(qiáng)、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，又由于有相序自適應(yīng)電路，無需同步變壓器，所以現(xiàn)場調(diào)試中免去了調(diào)

2、相序、對同步的工作，僅需把兩個(gè)三相中各自6只晶閘管的門陰極線接入控制板相應(yīng)的接線端上，整流部分便能投入運(yùn)行。b.逆變采用掃頻式零壓軟啟動(dòng)方式，啟動(dòng)性能優(yōu)于普通的零壓軟啟動(dòng)電路，并設(shè)有自動(dòng)重復(fù)啟動(dòng)電路，可防止中頻電源偶爾的啟動(dòng)失敗，使啟動(dòng)成功率達(dá)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(diào)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(chǎn)生中頻電源不能啟動(dòng)的問題。c.逆變電路中還加有逆變角調(diào)節(jié)電路，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載阻抗的匹配，達(dá)到恒功率輸

3、出，可以制成“快速熔煉”的中頻電源, 達(dá)到省時(shí)、節(jié)電、提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的目的（此功能也可被關(guān)掉）。逆變部分的主要電路均在MPU大規(guī)模集成電路的內(nèi)部，亦是數(shù)字電路。d.MPU-3型12脈波晶閘管中頻電源控制板全板僅有12只集成電路、7只晶體管、7只微調(diào)電位器、47個(gè)引出端子，安裝十分方便。電路的集成化程度很高，故障率極低。適用于各種晶閘管并聯(lián)諧振中頻電源。e.MPU-3型12脈波晶閘管中頻電源控制板在設(shè)計(jì)中征求了多方面的意見，采用了有效措施，使得調(diào)試極為方便。在大多數(shù)參數(shù)的設(shè)定都由電路內(nèi)部自動(dòng)設(shè)定，需要用戶調(diào)整的只有6只電位器的參數(shù)設(shè)定，所以具有極強(qiáng)的通用性和互換性。f.MPU-3型12脈波晶閘

4、管中頻電源控制板基本上是兩套單橋控制電路的合成，核心部分是增加了電流平衡電路，當(dāng)由于負(fù)載不平衡或進(jìn)線電壓不同造成兩橋電流不平衡時(shí)，它可以自動(dòng)調(diào)節(jié)兩橋的電流，使之趨向一致。g.MPU-3型12脈波恒功率控制板、主回路采用雙橋整流，可以大大減少電源運(yùn)行引起的電網(wǎng)諧波，提高功率因數(shù)和運(yùn)行效率。2正常使用條件2.1 海拔不超過2000米。2.2 環(huán)境溫度不低于-10，不高于+40。2.3 空氣最大相對濕度不超過90%(205時(shí))2.4 運(yùn)行地點(diǎn)無導(dǎo)電及爆炸性塵埃，無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體或蒸汽。2.5 無劇烈振動(dòng)和沖擊。3主要技術(shù)參數(shù)3.1 主電路進(jìn)線額定電壓：100V660V(50Hz)(注意R3

5、、R7、R11的匹配)；3.2 控制供電電源：單相17V/2A；3.3 中頻電壓反饋信號：AC 12V/15mA；3.4 電流反饋信號：AC 12V/5mA三相輸入；3.5 整流觸發(fā)脈沖移相范圍：=0130o；3.6 整流觸發(fā)脈沖對稱度：小于1o；3.7 整流觸發(fā)脈沖信號寬度：600s、雙窄、間隔60o；3.8 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/s；3.9 逆變頻率：400Hz8kHz；3.10 逆變觸發(fā)脈沖信號寬度：1(16逆變頻率)；3.11 逆變觸發(fā)脈沖特性：觸發(fā)脈沖峰值電壓：22V；觸發(fā)脈沖峰值電流：3A；觸發(fā)脈沖前沿陡度：

6、2A/s；(逆變用觸發(fā)脈沖變壓器是外接的)；3.12 故障信號輸出：控制板在檢測到故障信號時(shí)，輸出一組接點(diǎn)信號，該接點(diǎn)容量為AC：5A/220V；DC：10A/28V。4控制板的接線端子與參數(shù)控制板共有47個(gè)M3接線端子，各端子功能表見表1。功 能端子號參 數(shù)電源N線CON1-1通常與1-2短接故障輸出CON1-2常開點(diǎn)AC、5A/220V、DC10A/28V常開點(diǎn)的定觸頭，接電源N線電壓反饋信號CON2-1CON2-2VF中頻電壓12V1號整流橋電流反饋信號CON2-3CON2-4CON2-51IFAC三上12V控制信號CON2-6CON2-7RST懸空為運(yùn)行狀態(tài)，接地為停止運(yùn)行和故障復(fù)位，

7、GND控制信號接地端與給定共用。給定CON2-7CON2-8CON2-9GND給定接地VF給定：DC15VVcc、Dc+15V，最大輸出20mA2號整流橋電流反饋信號CON2-10CON2-11CON2-122IFAcdg sh 12v電源CON3-1CON3-217VAC17V/2A逆變脈沖輸出CON3-3CON3-4CON3-5+22V逆變輸出公共端E端OUT塑變輸出端15AOUT逆變輸出端15A外故障輸入CON3-6CON3-7WP接地為故障狀態(tài)，WPL燈亮，帶3秒延時(shí)CND，外故障接地端頻率表CON3-8CON3-9Vcc頻率表正端F頻率表負(fù)端（5mA輸出）1號整流脈沖輸出G1-G6K

8、1-K6接1-6號晶閘管控制極接1-6號晶閉管陰極2號整流脈沖輸出G7-G12K7-K12接7-12號晶閘管控制極接7-12號晶閉管陰極5、發(fā)光二極管工作狀態(tài)代 號發(fā)光二極管亮?xí)r指示狀態(tài)POWER1控制電源指示（1號橋）POWER2控制電源指示（2號橋）WPL水壓低故障10C1號整流橋過電流故障20C2號整流橋過電流故障LV控制板電源故障OV中頻過電壓故障10P1號整流橋三相輸入缺相故障20P2號整流橋三相輸入缺相故障LED1-LED61號整流脈沖指示，正常為微亮或不亮，高亮表示SCR門極接反或開路。LED7-LED122號整流脈沖指示，正常為微亮或不亮，高亮表示SCR門極接反或開路。6電位器

9、6.1 W1(1If) 1號整流橋最大輸出電流設(shè)定電位器(截流)及兩橋電流平衡微調(diào)電位器，當(dāng)有電流反饋時(shí)可設(shè)定最大輸出電流，順時(shí)針方向?yàn)樽钚?，最大調(diào)節(jié)范圍約2倍。過電流無需調(diào)節(jié)，當(dāng)截流值調(diào)整好后，過電流自動(dòng)成為1.4倍的截流值。當(dāng)兩橋電流不平衡時(shí)，微調(diào)W1和W7，可以使兩路電流趨向一致。6.2 W2(Vf) 最大中頻輸出電壓設(shè)定電位器(截壓)，當(dāng)有電壓反饋時(shí)可設(shè)定最大中頻輸出電壓，順時(shí)針方向?yàn)樽钚?，最大調(diào)節(jié)范圍約2倍。過電壓無需調(diào)節(jié)，當(dāng)截壓值調(diào)整好后，過電壓自動(dòng)成為1.2倍的截壓值。6.3 W3(max) 最大逆變引前角設(shè)定電位器，順時(shí)針方向?yàn)樵龃?，最大調(diào)節(jié)范圍約為40o60o。6.4 W4(

10、min) 最小逆變引前角設(shè)定電位器，順時(shí)針方向?yàn)樵龃?，最大調(diào)節(jié)范圍約為20o40o。6.5 W5(F) 外接頻率表設(shè)定電位器，順時(shí)針方向?yàn)樽x數(shù)增大，最大調(diào)節(jié)范圍約3倍。6.6 W6(Fmax) 最大它激逆變頻率設(shè)定電位器，順時(shí)針方向?yàn)樵龃?，最大調(diào)節(jié)范圍約2倍。6.7 W7(2If) 2號整流橋最大輸出電流設(shè)定電位器(截流)及兩橋電流平衡微調(diào)電位器。當(dāng)兩橋電流不平衡時(shí)，微調(diào)W1和W7，可以使兩路電流趨向一致。7安裝與連接MPU-3型12脈波晶閘管中頻電源控制板的外形尺寸長寬高=295mm246mm30mm，安裝孔距為285mm236mm，安裝孔為4- 5mm 。G1G12、K1K12觸發(fā)脈沖連接

11、導(dǎo)線用0.7mm2RV導(dǎo)線連接，建議用不同顏色的導(dǎo)線表示極性。其余連接導(dǎo)線用0.5mm2RV導(dǎo)線連接。如果所裝的中頻電源不需要復(fù)位功能、報(bào)警功能、內(nèi)接頻率表的話，端子CON2-1、CON2-6、CON3-8、CON3-9便可不用。8調(diào)試8.1 調(diào)試需準(zhǔn)備的工具一臺20MHz示波器，若示波器的電源線是三芯插頭時(shí)，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(zhǔn)，探頭需在測試信號下補(bǔ)償好。若無高壓示波器探頭，應(yīng)用電阻做一個(gè)分壓器，以適應(yīng)600V以上電壓的測量。一個(gè)500、500W的電阻性負(fù)載。8.2 整流部分的調(diào)試(W1)為了調(diào)試的安全，調(diào)試前應(yīng)該使逆變橋不

12、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(gè)500、500W的電阻性負(fù)載。電路板上的If微調(diào)電位器W1順時(shí)針旋至最高端(調(diào)試過程發(fā)生短路時(shí)，可以提供過流保護(hù))。主控板上的DIP-1開關(guān)撥在ON位置。用示波器做好測量整流橋輸出直流電壓波形的準(zhǔn)備。把面板上的“給定”電位器逆時(shí)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(bào)警指示，若有，可以檢查進(jìn)線快熔斷器是否損壞。把面板上的“給定”電位器順時(shí)針旋大，直流電壓波形應(yīng)該幾乎全放開(0o)，6個(gè)波頭都全在。若中頻電源為380V輸入，此時(shí)的直流電壓表應(yīng)指示在530V左右(若中頻電源為660V輸入，此時(shí)的直流電壓表應(yīng)指示在900V

13、左右)。再把面板上的“給定”電位器逆時(shí)針旋至最小，直流電壓波形幾乎全關(guān)閉，此時(shí)的角約為120。輸出直流波形在整個(gè)移相范圍內(nèi)應(yīng)該是連續(xù)平滑的。若在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)出不來6個(gè)整流波頭，則應(yīng)檢查6只整流晶閘管的序號是否接對，晶閘管的門極線是否接反或短路。在此過程調(diào)試中也應(yīng)檢查面板上的“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(shí)針旋到頭時(shí)，直流電壓才會有減小的現(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(fù)載。把電路板上的Vf微調(diào)電位器W2順時(shí)針旋至最高端(調(diào)試過程發(fā)生逆變過壓時(shí)，可以提供過壓保護(hù))。主控板上的DIP-1開關(guān)撥在ON位置，面板上

14、的“給定”電位器逆時(shí)針旋至最小。上電數(shù)秒種后，把面板上的“給定”電位器順時(shí)針慢慢地旋大，這時(shí)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(shí)需要的是逆變橋直通，若逆變橋?yàn)槠鹫駹顟B(tài)，可在停電的狀態(tài)下，調(diào)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(diào)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(yīng)密切注意電流表的反應(yīng)，若電流表的指示迅速增大，則應(yīng)迅速把“給定”電位器逆時(shí)針旋下來，此時(shí)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(yīng)檢查電流互感器是否接對，特別是5A:0.1A電流互感器的原、副邊是否接反，0.1A繞組上的68電阻是否接上。正常的表現(xiàn)

15、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(dāng)停止旋轉(zhuǎn)“給定”電位器時(shí)，電流表的指示能穩(wěn)定的停在某一刻度上。當(dāng)出現(xiàn)直通現(xiàn)象時(shí)，把面板上的“給定”電位器順時(shí)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CON2-3、CON2-4、CON2-5三個(gè)接線端子間的電壓，三個(gè)電壓應(yīng)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(cuò)，必須改正，否則會影響電流調(diào)節(jié)器的正常工作。繼續(xù)把面板上的“給定”電位器順時(shí)針旋到頭，電流表的指示應(yīng)接近額定值，逆時(shí)針調(diào)節(jié)主控制板上的W1電流反饋微調(diào)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(diào)試就基本完成，可以進(jìn)

16、行逆變橋的調(diào)試。需要指出的是，當(dāng)平波電抗器的直流電阻較小時(shí)，在直通狀態(tài)下作額定電流的整定，會出現(xiàn)直流電流振蕩的現(xiàn)象，可在直流回路里串一點(diǎn)電阻加以解決。另外，水冷裝置在作此項(xiàng)調(diào)試時(shí)，必須通水冷卻。當(dāng)調(diào)試場地的電源供不出裝置的額定電流時(shí)，額定電流的整定，可放在現(xiàn)場滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，但是，應(yīng)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。8.3 逆變部分的調(diào)試8.3.1 校準(zhǔn)頻率表(W5)主控制板上的DIP開關(guān)均撥在OFF位置，面板上的“給定”電位器逆時(shí)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W6來調(diào)節(jié))，調(diào)節(jié)W5微調(diào)電位器，使頻率表的讀數(shù)與示波

17、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(diào)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(jià)格便宜。8.3.2 起振逆變器(W6)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。再把主控制板上CON3-5對外的連線斷開，看熄滅的LED逆變級是否處在逆變橋的對角線位置。把主控板上的DIP開關(guān)均撥在OFF位置，把面板上的“給定”電位器逆時(shí)針旋到底，調(diào)節(jié)控制板上的W6微調(diào)電位器，使最高它激頻率高于槽路諧振頻率的1.2倍，W3、W4微調(diào)電位器旋在中間位置。把面板上的“給定”電位器

18、順時(shí)針稍微旋大，這時(shí)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(jìn)入工作狀態(tài)，開始起振。若不起振，表現(xiàn)為它激信號反復(fù)作掃頻動(dòng)作，可調(diào)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(diào)一下。若把中頻電壓互感器20V繞組的輸出線對調(diào)后，仍然起動(dòng)不起來，此時(shí)應(yīng)確認(rèn)一下槽路的諧振頻率是否正確?？梢杂秒娙?電感表測量一下電熱電容器的電容量及感應(yīng)器的電感量，計(jì)算出槽路的諧振頻率，當(dāng)槽路的諧振頻率處在最高它激頻率的0.60.9倍的范圍內(nèi)時(shí)，起動(dòng)應(yīng)該是很容易的。再就是檢查一下逆變晶閘管是否有損壞的。8.3.3 整定逆變引前角(W3、W4)逆變起振后，可做整定逆變引前角的工作，把DIP開

19、關(guān)均打在OFF位置，用示波器觀察電壓互感器100V繞組的波形，調(diào)節(jié)主控板上W4微調(diào)電位器，使逆變換相引前角在22o左右，此時(shí)中頻輸出電壓與直流電壓的比為1.2左右(若換相重疊角較大，可適當(dāng)增大逆變換相引前角)，此步整定的是最小逆變引前角，一般希望它盡可能的小，當(dāng)然過小的逆變換相引前角會使逆變換相失敗，表現(xiàn)為中頻電壓升高時(shí)，會出現(xiàn)重復(fù)起動(dòng)。再把DIP-2開關(guān)打在ON位置，調(diào)節(jié)主控板上W3微調(diào)電位器，整定最大逆變換相引前角。根據(jù)不同的中頻輸出電壓的要求，最大逆變換相引前角亦不同，如中頻裝置的三相輸入電壓為380V，額定中頻輸出電壓為750V時(shí)，則要求最大逆變換相引前角在42左右，此時(shí)中頻輸出電壓與直流電壓的比為1.5。一般希望它盡可能的大些，這在系統(tǒng)輸入電壓偏低時(shí)，仍可保證中頻輸出電壓到額定值。當(dāng)系統(tǒng)輸入電壓偏高時(shí)，由于有電壓調(diào)節(jié)器的作用，中