可控�中頻電源裝置簡稱可控硅中頻裝�,是利用可控硅�開關(guān)特性把50Hz的工頻電流變換成中頻電流的一種電源裝�,主要是在感應(yīng)熔煉,感應(yīng)加熱,感應(yīng)淬火等領(lǐng)域中廣泛�(yīng)�,可控硅變頻裝置一般采用零�軟啟�(dòng),啟�(dòng)成功率高,無沖擊,快而平�(wěn)�
1 效率�
可控硅電源裝置具有相�(dāng)高的變換效率(90-95%),輸出功率低時(shí),電源�(zhuǎn)換效率并 不降�,特別是在熱處理行�(yè)�,有些被加熱工件需要分段加�,頻繁開機(jī)和停�(jī),在停 �(jī)狀�(tài)下無損�。因�,在感�(yīng)加熱行業(yè)中采用可控硅中頻裝置可節(jié)約能��
2 體積小、重量輕
可控硅變頻裝置由半導(dǎo)體元件組�,沒有�(fù)雜的�(jī)械旋�(zhuǎn)部分無震�(dòng),噪音�,安裝 �(shí)對地面基�(chǔ)無特殊要��
3 操作方便
可控硅裝置的功率�(diào)節(jié)范圍�。頻率可隨負(fù)載參�(shù)改變而自�(dòng)變化(既所謂頻率跟 �)。負(fù)載回路保持在近乎諧振狀�(tài),既在狀�(tài)下工�。再加上它有一系列的自�(dòng)� �(hù)裝置,使它的工作穩(wěn)定可靠�
4 啟動(dòng)靈活
可控硅變頻裝置一般采用零壓軟啟動(dòng),啟動(dòng)成功率高無沖�,快而平�(wěn)�
可控硅中頻電源的基本� 作原�,就是通過一�(gè)三相橋式 整流電路,� 50 Hz 的工頻交� 電流整流成直�,再經(jīng)過一�(gè)� 波器(直流電抗�)�(jìn)行濾�,最 后經(jīng)逆變器將直流�?yōu)閱蜗嘀?頻交流以供給�(fù)�,所以這種� 變器�(shí)際上是一只交流—直� —交流變換器,其基本線路如圖�
本系�(tǒng)�(shè)置有多重保護(hù)系統(tǒng),道有限壓限流保護(hù),第二道有過壓過流保護(hù),第三道有自動(dòng)斷路�(DW-16空氣開關(guān))作裝置的短路電流保護(hù)。裝置還分別�(shè)置有;冷卻水欠壓斷水保護(hù),快速熔斷器保護(hù),�(jìn)相空芯電抗器保護(hù),可控硅阻容吸收保�(hù)�
1三相橋式整流電路的短路保�(hù)
為了使在整流硅發(fā)生擊穿時(shí)不使�(jìn)相電壓發(fā)生短�,一般在電路里每�(gè)整流橋臂都串�(lián)快速熔斷器,以保�(hù)每�(gè)橋臂的可控硅。為限制相間短路�(shí)的電流上升率,不致超過可控硅元件本身的允許�,在交流�(jìn)線處串有空芯電抗�。空芯電抗器的另一�(gè)作用�,使整流可控硅在換相過程中限制電流的上升率,對可控硅起到了一定的保護(hù)作用�
2 逆變端過流及過壓保護(hù)
1)逆變端產(chǎn)生過電流的原因如��
(1)�(yùn)行中�(fù)載的波動(dòng)引起過流。感�(yīng)爐在熔煉過程中負(fù)載波�(dòng)很大,尤其是在熔煉的初期參�(shù)變化的更為激�,往往造成過電��
(2)�(yùn)行中橋式逆變�,兩對橋臂可控硅換流失�,逆變失敗,所引起的短路電流�
(3)�(yùn)行中橋式逆變器可控硅觸發(fā)脈沖突然中斷,造成橋臂對角線可控硅斜通短�,所引起的短路電��
還有其它各種原因引起的過電流,這種逆變�(cè)的過電流采用快速熔斷器保護(hù)將不是經(jīng)�(jì)可靠的辦��
2)逆變端產(chǎn)生過電壓的原因如��
(1)(中頻電壓Uc=1.1Ud/cosɑ 。由于超前角ɑ過大在整流電壓Ud恒定�(shí),造成中頻電壓Uc過高�
(2)逆變觸發(fā)脈沖的時(shí)刻是有Uc�-Ic信號(hào)的交�(diǎn)決定�,如果自電壓互感器來的Uc信號(hào)突然中斷。則此交�(diǎn)將由Ic信號(hào)決定,ɑ將迅速增�,從而造成中頻電壓Uc過高�
(3)爐子感應(yīng)圈突然開路造成過電��
(4)可控硅在�(dǎo)通與�(guān)斷時(shí)�(chǎn)生的尖峰過電��
3 對逆變端的過流及過電壓均采用脈沖封鎖方法來保護(hù)��
1)下面簡單說明一下脈沖封鎖的�(dòng)作原理�
(1) �(dāng)三相橋式全控整流電路�,直流輸出端發(fā)生短路時(shí),迅速將整流觸發(fā)脈沖移到最�?�(例如?=30o,相當(dāng)于�=150o�)以產(chǎn)生一反電壓來快速關(guān)斷整流可控硅,切斷短路電流。這種將整流觸�(fā)脈沖有整流裝置快速移到封鎖位置的方法,就叫做脈沖封鎖。脈沖封鎖不能簡單理解為將脈沖去�.�(shí)際上三相橋式全控整流電路是工作在逆變狀�(tài)。(這里所說的逆變和我們講的中頻逆變器完全是兩�(gè)概念,不可混同�
(2) �(dāng)逆變電路�(fā)生短路時(shí),電流迅速增�,此時(shí)有直流電抗器的存�,接近于整流輸出的電壓全部加在電抗器Ld的兩�,Ld將產(chǎn)生強(qiáng)大的磁能。如不將整流電路立即封鎖脈沖,磁能將無法釋�,危害是不可估量的,必須是整流橋處在逆變狀�(tài)才能把這一能量反饋給交流供電電�(wǎng)。隨�(shí)間的推移Ua將逐步減小為零,電流也相�(yīng)減小為零,整流可控硅而關(guān)�,使其�(dá)到保�(hù)的目��
(3) 在本系統(tǒng)�(shí)際的保護(hù)�(huán)節(jié)中過電流信號(hào)取自交流�(jìn)線端的三只穿心式電流互感�,三只電流互感器接成星形聯(lián)�,再有三只5/0.1互感器�(jìn)行變�,以星形接入主控板的K1,K2,K3,�(jīng)三相橋式整流后以電壓的形式取�。過電壓信號(hào)取自中頻電壓互感�,�(jīng)單相橋式整流后取�,電位器W7的動(dòng)端位置決定過電流的保�(hù)整定��
3.1電磁屏蔽
對于電場干擾和磁場干擾而言,電磁屏蔽是最常見、最有效的一種抗干擾措施,它屬于被動(dòng)的抗擾措�。電磁屏蔽雖不能降低電場或磁場干擾信�(hào)的強(qiáng)度,但可以削弱電磁干擾信�(hào)對正常工作線路的影響。電場屏蔽主要用于削弱電場干�,在變頻器柜�,主控制板安裝在鐵箱�(nèi),鐵箱與殼體一起連接到大�,這就形成一道有效的電場屏蔽。任何控制信�(hào)在導(dǎo)線中傳輸�(shí)都有電流�(chǎn)�,有電流必有回路,回路必須要有兩條導(dǎo)線才能形�,兩條導(dǎo)線之間的空隙中如果有干擾磁力線通過,在回路中就�(huì)�(chǎn)生干擾電�。要避免這種干擾,唯有盡量減小兩條導(dǎo)線之間的間隙。使用緊密絞線可以限度減小兩條導(dǎo)線之間的問隙,也就大大減少干擾磁力線的竄�。在KGPS變頻電源柜中,可控硅觸發(fā)信號(hào)、中頻反饋信�(hào)等線路應(yīng)采用屏蔽線或絞線布置,并且布線應(yīng)盡可能的��
3.2信號(hào)濾波
可控硅中頻電源實(shí)際運(yùn)行過程中,對于來自同一供電�(wǎng)�(luò)中其它用電設(shè)備的外來傳導(dǎo)干擾是不可能去除�,唯有加�(qiáng)防范,信�(hào)濾波是最常用的防范措�。在KGPs變頻電源�,三相電源�(jìn)線端的RC吸收回路就是一�(gè)有效的抗擾濾波電路。當(dāng)同一供電�(wǎng)�(luò)中其它用電設(shè)�(尤其是大容量用電�(shè)�)�、停�(shí),因電流變化,在電源回路上就�(huì)感應(yīng)過電�(包括供電變壓器漏感和供電線路分布電感),形成干擾信�(hào),對中頻電源造成傳導(dǎo)干擾,在�(jīng)過RC信號(hào)濾波電路�(shí),電容C就有一�(gè)充電的過�,也就是吸收過電壓能量的過程。通常過電壓持�(xù)的時(shí)間都比較�,如果電容器的容量足夠大,在可控硅中頻電源電路中就不�(huì)�(chǎn)生尖峰形成干��
同樣,整流觸�(fā)同步變壓器輸�、輸出信�(hào)及所有檢測電路中都必須設(shè)置RC濾波電路。特別需要說明的�,所有信�(hào)濾波電路中R、C參數(shù)的選擇對于濾波效果有直接影響,不能隨意替換。其中R為阻尼電�,用以防止電源回路電感與電容C�(fā)生諧�,如果R選擇過小而發(fā)生諧振,則R、C非但不能吸收過電�,反而將�(chǎn)生過電壓,加大對線路的干擾程��
對于中頻電源自身�(nèi)部產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾,則有可能從�(chǎn)生干擾的源頭限制其發(fā)生。其中主回路母線(匯流�)的合理排布不僅可以減小電磁場干擾,同�(shí)可以減小傳導(dǎo)干擾。因?yàn)槟妇€的分布電感和電容是逆變換相�(chǎn)生雜散尖峰和寄生高頻震蕩的主要原�,這些雜散尖峰和寄生高頻震蕩都可能通過中頻電壓或電流互感器等檢測元件混雜在有用信號(hào)�,一起�(jìn)人控制電��
3.3母線布設(shè)
KGPS變頻電源柜內(nèi)母線(主回路匯流排)合理布設(shè)可以限度地減小干擾電場和磁場的強(qiáng)�,這是從產(chǎn)生干擾的�(fā)源地著手解決問題,是一種最積極有效的方法。在主回路母線中,無論是直流母線、中頻母�、工頻母線都是成對的,其中一條母線是電流�(jìn),另一條母線是電流�。如果把成對的直流母線或中頻母線盡量相互貼近,則兩條母線周圍的磁力線�?yàn)榇笮∠嗟?、方向相反而相互抵消,也就�?huì)�(chǎn)生電磁干�。另外,相互貼近的兩條母線問的分布電容可以削減電壓波形中的“尖刺�,既有利于削弱電場干�,也可減輕RC吸收回路的負(fù)�(dān)。同�(shí)相關(guān)母線貼近安裝可大大減小分布電�,有利于中頻電源的啟�(dòng),也有利于減小母線上的電壓降,提高感�(yīng)器兩端電�,從而提高有效加熱功率。所�,對于可控硅變頻電源,主回路匯流排的布設(shè)方式�(yīng)重點(diǎn)考慮�
3.4控制線路布線 �
KGPS變頻電源柜內(nèi)控制信號(hào)較多,交�、直流信�(hào)并存,工頻、中頻信�(hào)并存。為減少干擾,各種控制信�(hào)�(yīng)分類布設(shè),并且要盡可能遠(yuǎn)離主回路匯流�。一般要遵循下面兩�(gè)原則�
?、僦蓄l控制信號(hào)線單�(dú)�(shè)線槽與逆變有關(guān)的控制線與信�(hào)線最容易受干�(�(dǎo)致啟�(dòng)失敗、正常工作時(shí)引起逆變失敗、過流保�(hù)�(dòng)�),也最容易干擾整流部分正常工作。為避免這種干擾,與中頻相關(guān)的控制線、信�(hào)線應(yīng)單獨(dú)�(shè)置安裝線�,并盡可能遠(yuǎn)離主回路母線,有些二次線(觸發(fā)信號(hào)、中頻反饋信�(hào)�)必須緊密絞和�
?、趦x表引線單�(dú)�(shè)線槽儀表引線周圍的電磁場是不可忽視的干擾源,如直流電壓表引線中帶有兩倍于變頻器輸出頻率的電壓波形,因此所有儀表引線也不宜與其它控制線混放在一�(gè)線槽�(nèi)�
3.5繼電控制�(shè)�(jì)
繼電控制電路�(yīng)�(yōu)先選擇最簡單的設(shè)�(jì)方案。在滿足正常操作與維修的基礎(chǔ)�,控制按鈕、開�(guān)、指示燈等設(shè)置應(yīng)�(dāng)力求減少到數(shù)�,一方面便于操作,另一方面也可以減少干�。控制按�、開�(guān)、指示燈等通常往往需要經(jīng)過較長的引線引到裝置的面板上,或者經(jīng)過更長的引線引到�(yuǎn)離裝置本體的操作者手�,而這些部件有時(shí)既與繼電控制系統(tǒng)有聯(lián)�,又與可控硅的觸�(fā)或保�(hù)系統(tǒng)有聯(lián)�。引線越長往往越容易引入各種干�,使觸發(fā)系統(tǒng)或保�(hù)系統(tǒng)工作異常。所以除了盡量減少按�、開�(guān)、指示燈等部件的�(shù)量外,必需的長引線也可采用有絕緣雙絞芯線的屏蔽�。此�,在可控硅觸�(fā)系統(tǒng)和保�(hù)系統(tǒng)中所�(shè)置的觸點(diǎn)可通過小型繼電器實(shí)行隔�,以提高抗干擾能力�
小型繼電器可以直接安裝在觸發(fā)系統(tǒng)或保�(hù)系統(tǒng)之中,這樣觸點(diǎn)的引線就極短,不易引入干擾,而繼電器的線圈可以通過較長的導(dǎo)線與繼電控制系統(tǒng)連接起來,這樣可以大大削弱長引線引入的干擾對觸�(fā)系統(tǒng)或保�(hù)系統(tǒng)的影��
3.6其它抗干擾措�
上面所述幾�(diǎn)為最根本的抗干擾措施,除此之�,還有下列一些方面需要注意:
①通常,可控硅中頻電源工作�(huán)境振�(dòng)�(qiáng)�,主電路接線連接不牢易引起發(fā)熱,控制回路接線不牢則易引入干擾信號(hào),影響電源可靠�。所�,對于各接線�(壓接、插�、焊接等)�(yīng)�(jīng)常檢�,確??煽�?/FONT>
?、谶x擇KGPS變頻電源�(shí)盡可能采用抗干擾能力�(qiáng)的控制電�,對于觸�(fā)脈沖形成電路,優(yōu)先采用數(shù)字化集成電路�
?、塾霉ゎl電流互感器采集中頻電流信�(hào),利用工頻電流互感器反應(yīng)速度慢的特點(diǎn)來濾去中頻電流中的雜波和高次諧波�