MPU-6FK說明書

1、大連圣科電器電爐有限公司 電話: 041186638110 (MPU)-6FK型恒功率晶閘管中頻電源控制板使用說明書大芯片六脈波1、概述MPU-6恒功率晶閘管中頻電源控制板，是MPU-2基礎上開發(fā)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。其核心部件采用了高性能、高密度、超大規(guī)模專用MPU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

2、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、

3、節(jié)電、提高網側功率因數(shù)的目的（此功能也可被送掉）。逆變部分的主要電路均在MPU大規(guī)模集成電路的內部，亦是數(shù)字電路。MPU-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：MPU-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運行地點無導電及爆炸性塵埃，無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體或蒸汽。4.5無劇烈振動

4、和沖擊。5、主要技術參數(shù)5.1主電路進線額定電壓：100V660V（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：=0130°。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：600S、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/S5.9逆變頻率：4000HZ10KHZ。5.10逆變觸發(fā)脈沖信號寬度：1/16×

5、;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/S（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MPU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，

6、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

7、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

8、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1

9、、2、3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，采用的是歸頻式零壓軟起動，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

10、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秒鐘。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)CMOS晶體管Q5、

11、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、

12、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，還驅動“QX”LED指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指示燈和

13、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

14、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。7、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-2K-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UP1UP2VF中頻電壓15V電流反饋信號I1I2I3IFAC，三相12V控制信號KZGNDKZ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GNDADJ+15VGND給定接地端ADJ給定：DC，0+15VVCC DC，+15V，最大輸出20Ma電源-17V-17VAC 1

15、7V/2AAC 17V/2A逆變脈沖輸出UEUAUB+22V 逆變輸出公共端 E端OUT 逆變輸出端，最大輸出15VOUT 逆變輸出端，最大輸出15V外故障輸入SYSWGND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-G6K1-K6接16號晶閘管控制極接16號晶閘管陰極8、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

16、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9、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 MINMIN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

17、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。10、DIP（SI）開關工作狀態(tài)開 關工 作 狀 態(tài)DIP-1它激頻率調節(jié)開關：打在OFF時是高頻率；打在ON時，是低頻率（與W5 FMAX電位器配合使用）。DIP-2重復起動開關：打在OFF時，重復起動關；打在ON時，重復起動開。DIP-3逆變角度開關：打在OFF時，小角度；打在ON時，大角度。11、調試11.1調試需準備的工作一臺20M示波器，若示波器的電源是三芯插頭時，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

18、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500、500W的電阻性負載。11.2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500、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

19、應該幾乎全放開（A0°），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)不出來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，去掉整流橋上的電阻性負載。把電路板上的“W1

20、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，在緩慢放大面板上“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)

21、，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1、2、3三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”電流反饋微調電位器，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。這樣整流橋的測試

22、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。11.3逆變部分的調試11.3.1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

23、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。11.3.2起振逆變器首先檢查逆變晶閘管的門級線連接是否正確，逆變未級上的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

24、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。11.3.3整定逆引前角逆變起振后，可做整定逆變引前的工作，把DIP開關DIP-2打在ON位置、DIP-3打在

25、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)象，應檢查槽路諧振頻率是否過低。11.3.4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