中頻電源主控板，中頻爐控制板簡介
簡介：
1、常規電路（單橋式六脈波，輸出功率在3000KW以下）：
本裝置的控制電路采用了我公司研制的全數字式恒功率可控硅中頻電源控制板。主要由電源、調節器、移相控制、保護電路、相序自適應電路、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、
大規模專用ASIC-2微處理器電路，使控制電路實現了數字化，整流觸發器部分不需要任何調整，而且具有可靠性高、脈沖對稱度高、抗干擾能力強、反應速度快等特點：由于有相序自適應電路，無需同步變壓器，所以，現場調試中免去了調相序、對同步的工作，僅需把整流可控硅的極線接入控制板相應的接線端上，整流部分便能正常投入運行。
逆變電路采用掃頻式零壓軟啟動方式，啟動性能優于普通的零壓啟動電路。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，提高了逆變的抗干優能力，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，而影響中頻電源啟動。
逆變電路中還加有逆變角調節電路，可以自動調節負載阻抗的匹配，達到恒功率輸出，是“快速熔煉”的中頻電源（原理參見我廠《高整流功率因數的恒功率并聯諧振中頻電源》--《電力電子技術》雜志1998年第2期43頁。）達到節時、節電、提高網側功率因數的目的（此功能也可被關掉）。逆變部分的主要電路均在ASIC-2微處理器內部，亦是數字電路。
本裝置整個控制電路板僅有7只集成電路、6只晶體管、6只微調電位器、32個引出端子，電路的集成化程度很高，故障率極低。
本電路在設計中征求了多方面的意見，采用了有效措施，使得調試極為方便，大多數參數的設定都由電路內部自動設定，需要用戶調整的只有6只電位器的參數設定，所以具有極強的通用性和互換性。
整個控制電路做成一塊印刷電路板結構。功能上包括電源、整流觸發、調節器、逆變觸發、啟動演算等，除調節器為模擬運算電路外，其余均為數字電路。詳細電路見控制電路原理圖。
組成該控制板的核心集成電路為IC6，型號為ASIC-2，它是一塊專用大規模數字集成電路，相當于一臺微型計算機。它有3路時鐘輸入口，31路輸入/輸出口；將運行程序輸入并存儲在ASIC-2內部的存儲器中，形成了整流移相觸發、相序自適應、逆變觸發、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、控制板欠壓保護等功能，另外還有三個0.2秒鐘的定時器。
2、雙橋十二脈波電路（輸出功率在3000KW以上）：
雙橋十二脈波電路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，當由于負載平平衡或進線電壓不同造成兩橋電流不平衡時，它可以自動調節兩橋的電流，使之趨向一致。
（二）、工作原理：
1、整流觸發電路工作原理
這部分電路包括三相同步、相序自適應、壓控時鐘、數字觸發、末級驅動等電路。
三相同步信號直接山晶閘管的門極引線K4，K6，K2從主回路的三相進線上取行，由R3，C1，R7，C2，R11，C3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度的方波同步信號（低電平有效），輸入到IC6的第5腳～第10腳。在IC6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。
IC1D及其周圍的電路構成了壓控時鐘，其輸出信號的周期隨調節器的輸出電壓VK而線性變化。壓控時鐘信號輸入到IC6的第11腳，作為數字觸發的時鐘CLOKO。
數字觸發的特征是用計（時鐘脈沖）數的辦法來實現移相，六路整流移相觸發脈沖均山IC6產生。IC2C、IC2D及其周圍電路組成定輸出脈寬電路。六路整流移相觸發脈沖經IC5晶體管陳列放大后，驅動整流脈沖變壓器輸出。這里，脈沖變壓器采用的是反激工作方式。
2、調節器工作原理
共設有2個調節器：中頻電壓/電流調節器、逆變角調節器。其中電壓/電流調節器（IC3C），是常規的PI調節器，在啟動和運行的整個階段，該環始終參與工作，逆變角調節器（IC3B組成）用于使逆變橋能在某 0角下穩定的工作。
調節器電路的工作過程可以分為兩種情況：一種是在直流電壓設有達到極大值的時候，即IC3D沒有限幅，而IC3A工作于限幅狀態，對應的為最小逆變θ角，此時系統完全是一個標準的電壓/電流閉環系統：另一種情況是直流電壓已經達到到極大值，即IC3D開始限幅，整流橋的調節不再起作用，而IC3A退出限幅狀態開始工作，調節逆變角調節器的θ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/電流調節器與逆變角調節器雙環同時工作。微動開關DIP-2用于關閉逆變角調節器，此時電路在極大逆變θ角下工作。中頻電壓互感器送來的中頻電壓信號由CON201和CON202輸入后，分為兩路，一路由ICIA進行電平轉換后送到IC6的第30腳，另一路經D7--D10整流后，又分為兩路，一路送到電壓/電流調節器，另一路送到過電壓保護。
從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CON203、CON204、CON205輸入，經二極管D11～D16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/電流調節器的反饋信號。
3、逆變部分工作原理
本電路逆變觸發部分，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：在逆變電路起動前，先以一個高于槽路諧振頻率的它
激信號去觸發逆變可控硅，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引前角，使設備進入穩態運行。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極大頻率，重復起動電路一旦檢測到它激信號進入到極小頻段，便進行一次再起動，把它激信號再推到極大頻率，重新掃描一次，直到起動成功。重復起動的周期約為 0.5秒鐘。自動重復起動電路在IC8內部。微動開關DIP-1用于關閉自動重復起動電路。從CON201和CON202輸入的中頻電壓信號，經ICIA轉換成方波信號，輸入到IC6的第30腳。由IC6的第15腳、第16腳輸出的逆變觸發信號，經IC7A隔離放大后，驅動逆變觸發MOS晶體管Q5、Q6。IB和IC構成逆變壓控時鐘，輸入到IC6的第33腳CLOK2；同時又由IC7B進行頻壓轉換后用于驅動頻率表。W6微調電位器用于設定壓控時鐘的極大頻率（即逆變它激信號的極大頻率），W5微調電位器用于校準外接頻率表的讀數，微動開關DIP-3用于大范圍改變逆變它激信號的極大頻率。
另外，當發生過電壓保護時，IC6內部的過電壓保護振蕩器起振，輸出2倍于極大逆變頻率的觸發脈沖，使逆變橋的可控硅均導通，釋放加在可控硅兩邊的過電壓，可靠保護可控硅。IA為起動失敗檢測器，其輸出控制IC6內部重復起動電路。其輸入到IC6第35腳的時鐘信號CLOK1，其周期為20mS。
4、保護電路：
過電流保護信號經Q3倒相后，送到IC6的第20腳，封鎖整流觸發脈沖；驅動“過流”發光二極管亮和驅動報警繼電器。過電流觸發器動作后，只有通過復位信號或通過關機后再開機進行“上電復位”，方可再次運行。
當三相交流輸入電源出現缺相故障時，本控制板均能實現保護和指示。其原理是:山4 6 2#品閘管的陰極（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IC6進行檢測和判別，一旦出現“缺相”故障時，除了封鎖整流觸發脈沖外，還驅動“缺相”發光二極管以及報警繼電器。
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定的，電路中設置了一個3秒鐘左右的定時器，待定時過后，才容許輸出觸發脈沖。這部分電路由IC2B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，穩壓器不能穩壓，亦會使控制電路出錯。這里設置一個欠壓檢測電路（山IC2A等組成），當Vcc電壓低于12.5V時便封鎖整流觸發脈沖，防止不正確的觸發，同時點亮“欠壓”發光二極管和驅動報警繼電器。
Q2組成中頻過電壓檢測，輸入到IC6的第29腳，封鎖整流觸發脈沖；驅動“過壓” 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。過電壓保護動作后，也象過流保護一樣，只有通過復位信號或通過關機后再開機進行“上電復位”，方可再次運行。
ID及周圍電路組成水壓過低延時保護電路，延時時間約3秒。信號輸入到IC6的第27腳，封鎖整流觸發脈沖；驅動“缺水”LED指示燈亮和驅動報報警繼電器。當水壓正常后，電路會自動恢復正常工作。復位開關信號由CON206、CON207輸入，閉合狀態為復位/暫停。上面介紹的是單橋控制電路的工作原理，雙橋控制電路原理基本與之相同，不再介紹。
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