基于鎖相環(huán)技術(shù)的晶閘管中頻電源啟動(dòng)電路

1、文章編號(hào):100320794(20050820092203基于鎖相環(huán)技術(shù)的晶閘管中頻電源啟動(dòng)電路魏志軒1,于吉?jiǎng)?,劉會(huì)1,高秀麗1(1.山東工商學(xué)院信息與電子工程學(xué)院,山東煙臺(tái)264005; 2.黑龍江科技學(xué)院,哈爾濱150027摘要:介紹一種新的晶閘管中頻電源啟動(dòng)電路。它由壓控振蕩器產(chǎn)生它激掃頻信號(hào),數(shù)字鎖相環(huán)自動(dòng)跟蹤負(fù)載諧振信號(hào)頻率,實(shí)現(xiàn)電源的可靠啟動(dòng)。經(jīng)現(xiàn)場工業(yè)應(yīng)用證明,該電路性能穩(wěn)定,啟動(dòng)成功率高,有效地解決了其它啟動(dòng)電路的缺陷。關(guān)鍵詞:晶閘管中頻電源;自動(dòng)掃頻啟動(dòng);鎖相環(huán)中圖號(hào):T M46114文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B1引言晶閘管中頻電源在冶煉、淬火、透熱等方面得到了十分廣泛的應(yīng)用。關(guān)于電源

2、的啟動(dòng)問題,多年來一直是該領(lǐng)域?qū)W者研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。研究的問題主要包括:啟動(dòng)的可靠性,即在啟動(dòng)條件很差的情況下都能有效可靠地啟動(dòng);啟動(dòng)特性,即電源啟動(dòng)時(shí)其輸出的電壓由低到高連續(xù)平穩(wěn)(所謂零電壓啟動(dòng);啟動(dòng)自動(dòng)化程度,即要求操作簡單方便,自動(dòng)化程度高;同時(shí)要求體積小、成本低。針對(duì)上述問題,從不同的應(yīng)用角度出發(fā)設(shè)計(jì)并應(yīng)用一些啟動(dòng)電路。提出一種基于鎖相環(huán)技術(shù)的晶閘管中頻電源啟動(dòng)電路。該電路具有它激信號(hào)自動(dòng)掃頻啟動(dòng)和晶閘管觸發(fā)脈沖信號(hào)頻率自動(dòng)跟蹤負(fù)載諧振頻率等功能,有效地解決了它激啟動(dòng)頻率與負(fù)載諧振頻率匹配和它激信號(hào)轉(zhuǎn)自激信號(hào)的切換問題。2電路工作原理2.1電路系統(tǒng)原理簡介該電路系統(tǒng)由掃頻電壓產(chǎn)生電路為

3、差分放大器反向輸入端提供由負(fù)值到零的連續(xù)掃頻電壓,經(jīng)差分放大器反向輸出分量控制壓振蕩器產(chǎn)生一個(gè)由大到小的連續(xù)它激掃頻信號(hào),為逆變器觸發(fā)脈沖形成電路提供信號(hào),實(shí)現(xiàn)它激掃頻啟動(dòng)。由相位比較器、低通濾波器、差分放大器正向輸出分量和壓控振蕩器組成鎖相環(huán)電路,實(shí)現(xiàn)晶閘管觸發(fā)脈沖頻率自動(dòng)跟蹤負(fù)載信號(hào)頻率,使負(fù)載總是動(dòng)態(tài)地工作在諧振狀態(tài),保證了電源的效率。當(dāng)一次掃頻啟動(dòng)沒有成由單片機(jī)輸入三級(jí)觸發(fā)字,實(shí)現(xiàn)三級(jí)觸發(fā)。增加控制深度后,由單片機(jī)控制分頁顯示。6結(jié)語近年來,單片機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)過程控制、測(cè)控儀表等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越深入和廣泛。但它也存在諸多問題,如普通單片機(jī)的采樣速度不夠,使許多設(shè)計(jì)無法完成,特別是

4、要求在較高頻率情況下,這種問題出現(xiàn)的更為明顯,鑒于此,本系統(tǒng)通過單片機(jī)與CP LD 聯(lián)合使用,來達(dá)到預(yù)期的相關(guān)性能,從而使單片機(jī)的使用更為廣泛,也為充分應(yīng)用單片機(jī)和CP LD 提供一種新思路。參考文獻(xiàn):1孫江宏,李良玉.Protel 電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.2胡漢才.單片機(jī)原理及其接口應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,1996.3馬忠梅,等.單片機(jī)C 語言W indows 環(huán)境編程寶典M.北京:北京航空航天出版社,2003.4石東海.單片機(jī)通信從入門到精通M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.5徐愛鈞.單片機(jī)高級(jí)語言C51W indows 環(huán)境編程與應(yīng)用M.北京:電

5、子工業(yè)出版社,2001.6何小艇.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.杭州:浙江大學(xué)出版社,2001.7鄧元慶.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)M.北京:電子工業(yè)出版社,2001.8劉潤華.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化M.北京:石油大學(xué)出版社,2000.9黃繼昌,等.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例M.北京:人民郵電出版社,2000.作者簡介:王仲訓(xùn)(1965-,山東煙臺(tái)人,副教授,研究方向:工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)、單片機(jī)的應(yīng)用1收稿日期:2005204204The Design of Simple Logical AnalyzerWANG Zhong -xun ,YANG Sh ang -ming ,CHEN Rui -ping(OPT O -elect

6、rical Institute ,Y antai University ,Y antai 264005,China Abstract :The design uses the single -chip microcom puter and CP LD as control center ,and adopt essential periphery circuits to realize sim ple logical analyzer.The system is mainly consisted of the m odules such as the 8-route digital sig 2

7、nal generator ,data sam ple and mem ory circuit ,control circuit ,the wave restore and display circuit.K ey w ords :logical analyzer ;CP LD ;single -chip microcom puter ;VH D L29煤礦機(jī)械2005年第8期功,該系統(tǒng)還具有自動(dòng)重新啟動(dòng)功能。其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示 。圖1系統(tǒng)原理框圖Fig .1Frame of the system principle2.2掃頻啟動(dòng)和負(fù)載諧振頻率自動(dòng)跟蹤電路電路如圖2所示。由C3、W 、R

8、8構(gòu)成積分電路,運(yùn)算放大器LM324A 構(gòu)成差分放大器,掃頻電壓產(chǎn)生電路由這2部分組成。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),電容C3充電,積分電路產(chǎn)生由負(fù)值至零的連續(xù)掃頻電壓,送入差分放大器的反向輸入端,差分放大器輸出一個(gè)由高到低的連續(xù)掃頻電壓,壓控振蕩器產(chǎn)生它激掃頻觸發(fā)脈沖信號(hào)頻率也隨之變化,該觸發(fā)信號(hào)的頻率隨著反向輸入電壓趨向于零而變小,從而使逆變器的觸發(fā)脈沖形成電路得到一個(gè)由較高頻率連續(xù)過渡到負(fù)載諧振頻率,直至為零。實(shí)現(xiàn)了逆變器的一次掃頻啟動(dòng)。在這里,調(diào)整C3及其充電電阻可以設(shè)定掃頻啟動(dòng)的時(shí)間,調(diào)節(jié)電位器W 可以調(diào)節(jié)起始觸發(fā)脈沖信號(hào)頻率的大小,以便調(diào)整它激信號(hào)的最高起始頻率,滿足不同頻率電源的啟動(dòng)要求 。圖2掃

9、頻啟動(dòng)和負(fù)載諧振頻率自動(dòng)跟蹤電路Fig .2Sw ept -startup and autotrack circuitof loading -resonated frequency由數(shù)字鎖相環(huán)(C D4046差分放大器同相輸入端及外圍電路組成晶閘管觸發(fā)脈沖頻率自動(dòng)跟蹤負(fù)載諧振頻率電路。施加于相位比較器的2個(gè)信號(hào):輸入信號(hào)(C D4046的14腳,比較基準(zhǔn)信號(hào)接負(fù)載諧振信號(hào),另一輸入信號(hào)(3腳為壓控振蕩器的輸出信號(hào)(即觸發(fā)脈沖頻率信號(hào)。數(shù)字鎖相環(huán)(C D4046的基本功能就是:2個(gè)信號(hào)經(jīng)相位比較器比較后,輸出一個(gè)平均電壓,經(jīng)低通濾波器(R3、C2、差分放大器,控制壓控振蕩器的頻率,使之輸出信號(hào)(

10、4腳的頻率跟隨輸入信號(hào)(14腳的頻率而變化,從而實(shí)現(xiàn)了晶閘管觸發(fā)脈沖頻率自動(dòng)跟蹤負(fù)載信號(hào)的頻率。典型的鎖相環(huán)電路不含有差分放大器(LM324A ,在這里加入這個(gè)差分放大器其功能是:在它激掃頻啟動(dòng)期間,當(dāng)負(fù)載諧振信號(hào)沒有建立起來時(shí),或當(dāng)觸發(fā)脈沖頻率高于負(fù)載諧振頻率時(shí),差分放大器反向輸入產(chǎn)生的差分電壓控制壓控振蕩器輸出的是它激觸發(fā)頻率信號(hào);當(dāng)負(fù)載諧振信號(hào)建立起來時(shí),或當(dāng)差分放大器反向輸入產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖頻率分量低于負(fù)載諧振信號(hào)頻率時(shí),差分放大器同向輸入電壓開始發(fā)揮效能(此時(shí)為鎖相環(huán)功能,鎖定觸發(fā)脈沖信號(hào)的頻率和相位與負(fù)載諧振信號(hào)頻率一致。以上電路可以實(shí)現(xiàn)在啟動(dòng)初期,提供一個(gè)比負(fù)載諧振信號(hào)頻率略高的逆

11、變觸發(fā)脈沖信號(hào),該逆變觸發(fā)信號(hào)平穩(wěn)過渡到頻率和相位與負(fù)載諧振信號(hào)一致,并保持跟隨狀態(tài)。2.3自動(dòng)重啟動(dòng)電路電路原理圖如圖 3所示。圖3自動(dòng)重啟電路Fig .3Auto -restartup circuit由LM331為核心組成的頻壓轉(zhuǎn)換器(由于是典型電路,這里不再贅述和由LM324B 組成的限幅比較器作為啟動(dòng)成敗的檢測(cè)電路。當(dāng)負(fù)載信號(hào)頻率不為零時(shí)(啟動(dòng)成功,比較器輸出電壓為-4.8V ,當(dāng)負(fù)載信號(hào)頻率為零時(shí)(啟動(dòng)失敗,比較器輸出電壓為0。C D4011與非門在本應(yīng)用中將電源14腳接地,將地7腳接-5V ,使其輸出電位下浮了5V ,此時(shí)0為邏輯“1”,-5V 為邏輯“0”。將比較器輸出電壓與2#

12、端電壓進(jìn)行與非邏輯輸出,結(jié)果驅(qū)動(dòng)繼電器J 。當(dāng)比較器輸出電壓與2#端電壓都為0時(shí)(即一次掃頻啟動(dòng)結(jié)束失敗,C D4011與非門輸出為“0”,繼電器閉合。電容C3被放電,2#端電壓變?yōu)?5V ,J 隨即斷開電容重新充電,實(shí)現(xiàn)了重新啟動(dòng)。在這里,采用頻壓轉(zhuǎn)換器是為了檢測(cè)信號(hào)的可靠性;采用繼電器為電容C3放電是為了利用繼電器的動(dòng)作延時(shí)性和抗沖擊電流大的特點(diǎn)。3實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用結(jié)果根據(jù)本電路設(shè)計(jì)組裝一塊啟動(dòng)電路板。在實(shí)驗(yàn)392005年第8期基于鎖相環(huán)技術(shù)的晶閘管中頻電源啟動(dòng)電路魏志軒,等文章編號(hào):100320794(20050820094203新型免加工止口托輥的設(shè)計(jì)盧杉1,馬新生2(1.焦作大學(xué),河南焦作

13、454003; 2.焦作三島輸送機(jī)械有限公司,河南焦作454003摘要:輸送機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)部件最多的是托輥,它的性能如何、壽命長短和可靠性高低等,將直接影響輸送機(jī)維修工作量大小、運(yùn)營成本高低和運(yùn)行的可靠性。為適應(yīng)生產(chǎn)需要,開發(fā)出了新型免加工止口長壽命托輥,其結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝都有了較大程度的改進(jìn),經(jīng)工業(yè)性生產(chǎn)驗(yàn)證使用壽命超過6萬h 。關(guān)鍵詞:托輥;結(jié)構(gòu);質(zhì)量控制中圖號(hào):T D528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B1前言托輥是帶式輸送機(jī)用量最多的旋轉(zhuǎn)部件,托輥的質(zhì)量特性、使用壽命對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行效率和可靠性有很大影響。在G B10595-89帶式輸送機(jī)技術(shù)條件中,對(duì)托輥的質(zhì)量制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。我國目前普遍使用的帶式輸送機(jī)托

14、輥與國外托輥相比,存在著使用壽命短;運(yùn)行阻力系數(shù)大;托輥重量大等差距。在結(jié)合長期生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)托輥的室進(jìn)行了多次反復(fù)的模擬試驗(yàn):在沒接負(fù)載諧振信號(hào)時(shí),壓控震蕩器輸出頻率從高至低連續(xù)變化,其波形變化從示波器上可以明顯看出,并且連續(xù)不斷地進(jìn)行多次掃頻輸出(重新啟動(dòng)電路工作;當(dāng)接有反饋信號(hào)時(shí),壓控震蕩器輸出的頻率從高至低連續(xù)變化,直到與負(fù)載諧振信號(hào)頻率一致。試驗(yàn)結(jié)果表明,該電路完全滿足設(shè)計(jì)要求。目前,采用本電路已成功地改造了2臺(tái)160kW 和1臺(tái)250kW 冶煉用中頻電爐,經(jīng)現(xiàn)場工業(yè)運(yùn)行試驗(yàn),證明其性能穩(wěn)定,啟動(dòng)成功率高。實(shí)際應(yīng)用說明,只要電路參數(shù)調(diào)整的適當(dāng),基本上一次掃頻啟動(dòng)成功。重新啟動(dòng)

15、電路幾乎不發(fā)揮效能。4結(jié)語一般“它激轉(zhuǎn)自激”啟動(dòng)電路存在2個(gè)缺陷:一般它激信號(hào)頻率是固定的,若槽路電容老化及負(fù)載其它參數(shù)變化,負(fù)載諧振頻率很難和它激信號(hào)頻率相匹配,造成啟動(dòng)失敗。此時(shí),啟動(dòng)前必須調(diào)整它激信號(hào)頻率。利用它激信號(hào)啟動(dòng)電源自激信號(hào)建立起來后,逆變橋晶閘管觸發(fā)信號(hào)需要從它激信號(hào)切換到自激信號(hào)上,因而,有一個(gè)切換的過程。這也是造成啟動(dòng)失敗的一個(gè)主要原因。顯然,該電路的掃頻啟動(dòng)功能和觸發(fā)脈沖信號(hào)自動(dòng)跟蹤負(fù)載諧振信號(hào)功能,有效地解決了上述的缺陷。因此,經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用證明:該電路具有啟動(dòng)可靠、自動(dòng)化程度高、電路簡單、成本低等特點(diǎn)。該電路是目前“它激轉(zhuǎn)自激”啟動(dòng)電路結(jié)構(gòu)形式中比較理想的設(shè)計(jì)方案,具有

16、較大的實(shí)用推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn):1劉安平,王晶.KG PS -Y J 型可控硅中頻電源的研制J .煤礦機(jī)械,2004,(6:83-84.2丁大慶,韓越.并聯(lián)逆變晶閘管中頻電源的負(fù)載充磁啟動(dòng)方法J .電力電子技術(shù),2001,35(5:20-21.3孟志強(qiáng),何志勇.晶閘管中頻感應(yīng)逆變電源的附加震蕩啟動(dòng)方法J .電力電子技術(shù),2003,37(6:37-38.4杜錦才,丁大慶.并聯(lián)逆變電源的外橋自激啟動(dòng)電路J .電力電子技術(shù),1999,33(4:10-12.5林渭勛.可控硅中頻電源M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989.作者簡介:魏志軒(1953-,遼寧開原人,副教授,1982年畢業(yè)于哈爾濱師范大學(xué)物理系,

17、主要從事電子技術(shù)及電力電子技術(shù)的教學(xué)與科研工作,發(fā)表論文10余篇.T el :0535-*,E -mail :weizx888.收稿日期:2005204218An Thyristor Medium -frequency Pow er Supply Startup CircuitB ased on Phase -locked LoopWEI Zhi -xu an 1,YU Ji -sheng 2,LIU H ui 1,G AO Xiu -li1(1.Shandong Institute of Business and T echnology ,Y antai 264005,China ;2.He

18、ilongjiang Institute of Science and T echnology ,Harbin 150027,China Abstract :A new thyristor medium -frequency power supply startup circuit is introduced in this article.In this circuit ,the separate -excitation swept signals are produced by the v oltage -controlled oscillator ;the digital phase -locked loop can automatically track the frequency of the load signal ,thereby to realize the startup reliably.E ffe